JPH0511895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は構造物の異常診断方式、より詳しくは
各種プラントであつて、かつ比較的腐食性流体を
取扱うプラントの腐食状況を検知する場合に好適
な構造物の異常診断方式に関するものである。

〔従来技術〕

一般に腐食性流体を取扱う化学プラントや特に
安全性が望まれる原子力関係プラント等において
はプラントの腐食状況等を定期的に検査する必要
がある。この検査する方式、即ち異常診断方式と
しては構造物の固有振動数を計測する方法が採用
されている。この方法の一つにインパクト加振法
がある。この方法は構造物を力検出器付ハンマー
により手で打撃することにより構造物の固有振動
数を計測するものであるが、この方法においては
構造物に傷をつけたり、また余計な振動を与えた
くない場合など不適であると共に、重量が比較的
大きい点においても難点がある。更に特に原子力
関係で放射能の影響を受けるような人の近づけな
い構造物では採用できないと云う問題があつた。

一方、加振機に圧電効果を利用して加振する方
法も提案されているが、この方法は高周波域に限
られ、かつ加振力も小さいことから実用に供する
ことができないものであつた。

また、特開昭54−98291号公報には、圧電パル
サから被検体となる構造物に送信された音波を、
この構造物に設けた二つの圧電センサによつて受
信し、それぞれの圧電センサで受信された音波の
波形を比較することによつて、前記構造物に発生
した亀裂などの損傷の有無を検出する簡易形音波
探傷装置が提案されている。

しかしながら、この装置によると、圧電センサ
を設けた二箇所の受信点同士の間での相対的な関
係しか検出することができないため、この二箇所
の受信点における実測値と、前記構造物の正常時
に検出した基準値との絶対的な比較ができず、こ
の構造物が正常時から、どの程度損傷を受けてい
るのかを知ることができないという問題があつ
た。

更に、特開昭57−135354号公報には、被検体と
なる構造物のモデルに疑似AE波を与えて、予め
基準となる伝播速度のデータを採取しておき、こ
のデータと、被検体となる構造物に疑似AE波を
与えて検出した伝播速度とを比較することによつ
て、前記構造物に発生した傷の有無とその深さを
検出する物体の欠陥検出方法が提案されている。

しかしながら、この方法によると、予めモデル
に疑似AE波を与えて、基準となるデータを採取
するようにしているため、化学プラントや原子力
プラントなどの大規模で複雑な構造物の異常判定
には適用することが困難であり、仮に適用できた
としても、AE波を使用する探傷方法に特有の欠
点として、構造物に亀裂が発生したり進展したり
する際に生じる応力波は、プラントの稼働中に、
そのプラント自体の振動によつて発生する雑音と
分離するのが非常に困難であるため、探傷する場
合には、プラントの稼働を一時的に停止しなけれ
ばならないという問題があつた。

一方、特開昭57−179746号公報には、被検体と
なる構造物の正常時に、この構造物に超音波を伝
播させ、その時の送信点から受信点までの距離
と、伝播時間とから基準伝播速度を検出すると共
に、送信レベルと受信レベルとを比較して基準減
衰量を検出しておき、これらの基準値と、この構
造物の検査時に検出した実測の伝播速度及び減衰
量とを比較することによつて、前記構造物の疲労
度を判定する構造物の疲労度監視装置が提案され
ている。

しかしながら、この装置によると、超音波を使
用する探傷方法に特有の欠点として、超音波を透
過し難い構造物には適用することができないとい
う問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は前記したような従来の問題点を解決す
るためになされたものであつて、その目的とする
ところは、被検体である構造物に傷をつけること
なく、支持構造が簡単であり、しかも構造物に限
定されることなく広い範囲で実用可能な構造物の
異常診断方式を提供することにある。また、別の
目的は遠隔からの操作を可能にする構造物の異常
診断方式を提供するものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明にかかる構造
物の異常診断方式は、被検体となる構造物の複数
箇所に設けた加振用圧電素子と、それぞれの加振
用圧電素子に振動を加える加振装置と、この加振
装置によつて加えられ、前記構造物を伝播する振
動の応答加速度を、この構造物の複数箇所に設け
た検出用圧電素子によつて検出する振動センサ
と、この振動センサによつて検出された振動の応
答加速度から前記構造物の固有振動数を求める分
析装置と、前記構造物の正常時に、前記分析装置
によつて予め求められた基準値と、その後の点検
時にこの分析装置によつて求められた測定値とを
比較して、この構造物における異常発生の有無及
び異常発生箇所を解析する異常検出装置とからな
る構成である。

即ち、本発明は、電気的に振動を起こす加振信
号発生装置を利用して構造物（被検体）に必要と
する振動を与えるものであつて、特に圧電型の加
速度計を加振源として採用した点に特徴がある。

そしてその振動数は、好ましくは１秒間あた
り、20ないし10000パルスの振動を発生するもの
が採用される。

所要のパルスは加振信号発生器で発生され、そ
のパルスは加振子ドライバによつて圧電型の加速
度計を加振するために増幅する。

構造物の振動を検知する振動センサは、圧電型
加速度計を使用するのが好ましく、加振源で加振
された振動が構造物中を伝播した際の応答速度を
受信する。

振動センサで受信された信号は増幅器によつて
録音機やFFTアナライザ等の機器を駆動する程
度に増幅される。

録音機は、応答波信号、加振信号のデータを採
取する。また、セレクタは、オンライン計測か、
オフライン計測かの選択を行うものであり、更
に、任意の２チヤンネルのデータを選択する機能
を有する。

応答波の波形は分析されるが、それにはFFT
アナライザが使用され、このFFTアナライザは、
振動センサによつて受信された振動の波形の解析
を行うものである。

FFTアナライザによつて分析された波形によ
つて構造物の異常を診断される場合が多いが、こ
の波形の解析結果は、マイクロコンピユータによ
つて図形処理され、正確に診断される。

〔実施例〕

以下図により本発明による構造物の異常診断方
式の一実施例を説明する。

１は加振信号発生器で、好ましくは１秒間当
り、20〜10000パルスを発生する装置であつて、
この加振信号発生器１からの信号は加振子ドライ
バ２に入力される。この加振子ドライバ２に入力
された信号（パルス）は、ここで増幅され、あら
かじめ被検体である構造物３に取付けられた加振
子４に伝えられて構造物３を加振し、その応答波
を振動センサ５で受信するようになつている。

この加振子４は電気信号により連動が与えられ
るものであつて、本発明においては特に圧電型加
速度計が使用される。

この圧電型加速度計は圧電効果のある材料、即
ち、ある種の結晶に外方を加えひずみを与えると
外力に比例した電荷を生じ電圧を発生するような
材料を用いた物性型の変換器である。

本発明は、この圧電型加速度計を計器本来の使
用方法ではなく、電圧を付加することによつて加
速度計自身を固有共振周波数で励振させることに
より構造物３を加振させるものであり、この加振
周波数は１Hz〜10kHzまで可能である。

そしてこの加振子４と振動センサ５は第２図に
示されるように、被検体である構造物３′の中で
あつて、腐食等により減肉又はクラツクの発生が
予想される部分３ａの両端部に、予めそれぞれ取
付けられている。なお、この加振子４と振動セン
サ５との間隔ｌは本発明者等の知見によれば5m
以内が好ましい。

以上のようにして振動センサ５により受信され
た応答波は増幅器６により増幅され、集録装置の
一ツである録音器７に記録されるようになつてい
る。

また、増幅器６により増幅された信号は、他の
集録装置として直接セレクタ８を経てFFTアナ
ライザ９に入力され、オンラインで解析すること
もできる。そして、このFFTアナライザ９で解
析されたデータは必要に応じてGP−IB10で接続
されたマイクロコンピユータ１１に保存すること
もできるし、又はプロツタ１２を用いて図形処理
することもできる。

前記方式においては、予め構造物３の使用前に
加振／応答データを録音器７、FFTアナライザ
８、マククロコンピユータ１１を用いて保存して
おく。

そして使用中任意の時期に加振信号発生器１か
ら入力し、加振／応答データを採取し、予め採取
し保管中のデータと比較対照し、その固有振動数
の変化あるいは振幅の増、減等の変化によりその
異常発生を検知することができるのである。

実際の構造物においては、加振子４と振動セン
サ５を複数個配置しておき、各取付点間の相関を
とることにより異常発生部位を限定することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の構造物の異常診断方式は、被検体とな
る構造物の複数箇所に設けた加振用電圧素子と、
それぞれの加振用圧電素子に振動を加える加振装
置と、この加振装置によつて加えられ、前記構造
物を伝播する振動の応答加速度を、この構造物の
複数箇所に設けた検出用圧電素子によつて検出す
る振動センサと、この振動センサによつて検出さ
れた振動の応答加速度から前記構造物の固有振動
数を求める分析装置と、前記構造物の正常時に、
前記分析装置によつて予め求められた基準値と、
その後の点検時にこの分析装置によつて求められ
た測定値とを比較して、この構造物における異常
発生の有無及び異常発生箇所を解析する異常検出
装置とからなるので、以下の効果を奏することが
できる。

加振装置によつて、構造物の複数箇所に設けた
加振用圧電素子を振動させ、この構造物を伝播し
た振動の応答加速度を、この構造物の複数箇所に
設けた検出用圧電素子によつて検出し、その応答
加速度から前記構造物の固有振動数の測定値を求
めることができ、更に、異常検出装置によつて前
記構造物が正常な状態にある時に予め測定してお
いて固有振動数の基準値と比較することができる
ので、加振に対する検出振動の周波数や振幅等の
変化により、この構造物に発生した異常を検出す
ることができる。

また、この加振用圧電素子及び検出用圧電素子
は、それぞれ被検体となる構造物の複数箇所に設
けているので、各々の加振用圧電素子の設置点間
の関係、及び各々の検出用圧電素子の設置点間の
関係から、異常発生の箇所を検出することができ
る。

更に、本発明は、化学プラントや原子力プラン
トなでの大規模で複雑な構造物の異常判定にも適
用することができ、超音波を透過し難い構造物に
対しても異常判定を行うことができる。

また、加振波の付与手段として、圧電型の加速
度計を使用加振子ドライバを用いたため、必要と
する一定のパルスを構造物に与えることができる
ばかりでなく、圧電型の加振子はコンパクト軽量
であるために構造物への取付けが容易であり、加
えて加振の周波数範囲は低周波数から高周波数域
までカバーでき、かつ加振力は構造物に傷を付け
るようなものでなく、しかも遠隔操作が可能であ
る。

その結果として、構造簡単にしてしかも広範囲
に及ぶ構造物の異常診断に適用が可能となる。更
に集録装置の選択によつてはオンライン計測、オ
フライン計測の両方が可能になるなど幾多の利点
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による構造物の異常診断方式の一実
施例を示すものであつて、第１図は系統図、第２
図は加振子と振動センサの取付け説明図である。 １……加振信号発生器、２……加振子ドライ
バ、３……構造物、４……加振子、５……振動セ
ンサ、６……増幅器、７……録音器、８……セレ
クタ、９……FFTアナライザ、１０……GP−
IB、１１……マイクロコンピユータ、１２……
プロツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検体となる構造物の複数箇所に設けた加振
   用圧電素子と、それぞれの加振用圧電素子に振動
   を加える加振装置と、この加振装置によつて加え
   られ、前記構造物を伝播する振動の応答加速度
   を、この構造物の複数箇所に設けた検出用圧電素
   子によつて検出する振動センサと、この振動セン
   サによつて検出された振動の応答加速度から前記
   構造物の固有振動数を求める分析装置と、前記構
   造物の正常時に、前記分析装置によつて予め求め
   られた基準値と、その後の点検時にこの分析装置
   によつて求められた測定値とを比較して、この構
   造物における異常発生の有無及び異常発生箇所を
   解析する異常検出装置とからなる構造物の異常診
   断方式。