JPH0570077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱交換器伝熱管の管内を自動的に清掃
する自動清掃装置に係り、特に噴射流体を利用し
て伝熱管の管内を清掃する熱交換器の管内自動清
掃装置に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、原子力発電、火力発電等の各種プラント
においては、作業者の安全確保、人的負担の軽減
化を図るために、タービンプラントの復水器伝熱
管（冷却管）の管内清掃作業を自動作業装置を用
いて自動的に行うようにした各種の自動化案が提
案されている。例えば特開昭55−12351号の管内
洗浄装置においては、復水器の水室内に復水器管
板面の全域にわたつて摺動できるヘツダを設け、
このヘツダから流体を噴射させて冷却器の管内を
自動的に清掃させるようにしている。

ところで、実際の復水器の冷却管は、冷却水と
して海水等を循環させているために、冷却管内部
に貝等が付着して管内が閉塞することもあり、清
掃作業時に噴出流体、清掃ブラシ等を管内に通過
させようとしても、通過困難な状態となり、清掃
作業が正常に終了しないことが度々生じていた。
このような貝等の付着による閉塞は冷却管損傷の
原因となるために、閉塞された冷却管に対しては
付着物を除去したり、管端プラグ（盲栓）等を施
す必要があり、清掃作業時において、このような
冷却管について正確にチエツクし記録しておく必
要があつた。

更に、清掃作業が正常に終了しない場合におい
ては、清掃用の噴射流体、清掃ブラシが管内を通
過できないために、噴射流体の圧力が管内で急上
昇して大きな反力が自動清掃装置に加わり、清掃
装置が損傷したり脱落することもあつた。第７
図、第８図は、このような清掃を用いる流体噴射
ノズル８から流体２５を伝熱管２内部に注入し、
清掃ブラシ２６を伝熱管内へ圧送した場合の伝熱
管内部の流体圧力の変化を示したものである。第
７図は清掃作業が正常に終了した場合を示すもの
で、第７図ａに示すように、清掃ブラシ２６は伝
熱管２内部を通過、清掃した後、反対側管端から
飛び出す。この過程における流体圧力変化を示し
たものが第７図ｂであり、清掃作業の開始に対応
する初期時刻T₀においてP₀であつた流体圧力は
清掃ブラシ２６の静摩擦力に対応する圧力P_N、
更に清掃ブラシ２６が動き始めた後の動摩擦力に
対応する圧力P′_Nを経て、清掃ブラシ２６が反対
側伝熱管端に飛出し、清掃が終了した時点T₁に
おいて再びP₀となる。第８図は清掃作業が異常
終了となつた場合を示しており、第８図ａに示す
ように伝熱管２の内部に貝等２７が付着して管内
が閉塞すると清掃ブラシ２６が伝熱管２内の通過
途中で停止してしまい清掃作業は未完となる。こ
の過程における流体圧力の変化を示したものが第
８図ｂである。即ち、清掃開始時期にP₀であつ
た流体圧力は、第７図ｂの場合と同じくP_Nを経
てP′_Nとなるが、伝熱管２内の付着物２７により
清掃ブラシ２６が停止した時点で急上昇を始め圧
送流体供給手段（図示せず）の最大吐出圧力に達
する。但し、実際には、この最大吐出圧力に到達
する以前に、流体噴射ノズル８を伝熱管端に密着
させているノズル送り込み機構（図示せず）に過
大な力がかかり、ノズル送り込み機構や、ノズル
と管端密着面に損傷が生じたり或いは清掃装置の
本体が脱落する事態が発生するので、実際の圧力
変化は清掃損傷圧力P_Cまでしか上昇せず、それ
以降は圧力流体２５が入口端から漏れ出して圧力
が急激に減少し時刻T₂で０となる。

従つて、この種の管内自動清掃装置に伝熱管の
管内圧力が異常に高くなることを防止するための
保護装置を設けることが非常に重要かつ不可欠な
考慮点であつた。

しかしながら、従来の自動清掃装置において
は、自動清掃装置の保護を図る手段や管内清掃の
作業結果をチエツクし且つ記録する点について
は、何ら配慮されておらず、冷却管の管内に貝等
の付着が全くないという極めて理想的な条件の下
でしか、完全な清掃作業の自動化を実現できない
問題を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので
あり、その目的とするところは、熱交換器用の伝
熱管の管内清掃作業を全数実施し、更にその作業
結果を記録し得る熱交換器の管内自動清掃装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、熱交換
器を構成する伝熱管を多数支持する管板面上を走
行する移動体と、前記移動体に設けたノズル保持
機構を介して保持された清掃用の流体噴射ノズル
と、前記流体噴射ノズルへ流体供給ラインを介し
て流体を圧送する流体供給装置と、前記移動体及
び前記ノズル保持機構を駆動制御する駆動制御手
段と、前記流体供給装置の流体圧送を制御する流
体供給制御手段とを備えてなる管内自動清掃装置
において、前記流体供給ラインの一部にこの流体
供給ライン中の流体圧力の変化を検出してこの検
出信号を前記流体供給制御手段に送る流体圧力検
出手段を設けると共に、前記流体供給制御手段は
前記流体供給ラインの圧力変化が設定値以上にな
ると前記検出信号に基づき前記流体供給ラインへ
の流体送りを中止制御するように設定し、更に前
記駆動制御手段と前記流体供給制御手段とに清掃
結果記録手段を接続して、この清掃結果記録手段
に前記駆動制御手段により生成された伝熱管の位
置データと前記流体供給制御手段により生成され
た前記伝熱管の清掃結果データを記録させるよう
にしたものである。

このような構成よりなる本発明によれば、自動
作業装置の本体が伝熱管の管板面上を移動し、清
掃用の噴射ノズルを介して各伝熱管の管内を清掃
する清掃工程において、伝熱管の管内に貝等が付
着して閉塞状態となつている場合には、噴射ノズ
ルの高圧水が通過不能となり、管内圧力が増大し
ていくが、この管内圧力は流体供給ラインに設け
た流体圧力検出手段を介して検出され、管内圧力
が所定の圧力値以上になると上記検出信号に基づ
いて流体供給制御手段が流体供給ラインへの流体
送りを中止制御する。従つて管内は異常高圧状態
となることなく、自動作業装置に大きな反力を与
えることがないので、自動作業装置の破損、脱落
といつた異常事態の発生を未然に防止することが
できる。また、この場合には、伝熱管の清掃作業
を未完状態で終らせ、次の作業位置に自動作業装
置本体を移動させることができる。そして、この
ような清掃過程においては、清掃結果記録手段に
駆動制御手段、流体供給手段を介して各伝熱管の
位置データ、清掃結果データが記録される。従つ
て、これらのデータから、どの位置における伝熱
管が不良状態、即ち、管閉塞等の異常事態が発生
しているか直ちに認識することができ、清掃終了
後に、このような不良な伝熱管を早急に補修、交
換或いは盲栓等を施して対処することができる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づ
き説明する。

第１図は、発電プラント用タービン復水器の伝
熱管（冷却管）に本発明の一実施例を適用した例
を示すもので、同図において、１は復水器、２は
冷却管、３は冷却管群を支持する管板、４は管板
３面上を管配列方向に沿つて自走する自動清掃装
置である。自動清掃装置４は、管板３面上を走行
する走行機構５と、走行機構５に支持された移動
体６と、移動体６に旋回可能に設置された作業ア
ーム７と、作業アーム７の先端に設けた管内清掃
用の噴射ノズル８から構成されており、また清掃
装置４は第２図に示すように支持脚９を伝熱管２
の管端に挿着させて管板３面上に移動可能に支持
されている。移動体６の移動動作及び噴射ノズル
８の位置決めを行う作業アーム７の旋回動作は、
ケーブル１０で接続された移動制御ユニツト１１
で制御される。また管内清掃作業は、圧送流体供
給ユニツト１２より流体供給ホース１３を介して
噴射ノズル８に圧送されてきた流体を、噴射ノズ
ル８を介して伝熱管２内部に注入することにより
行われる。第３図は、このような高圧流体を用い
た伝熱管２内の清掃作業状態を示すもので、熱交
換器の入口側管板３及び出口側管板３′の両端で
保持された伝熱管２に圧送流体２５を注入する
と、管内に予め挿入した清掃ブラシ２６が圧送さ
れて伝熱管２の内面が清掃されるようにしてあ
る。ここで、流体供給ユニツト１２からの流体圧
送は移動制御ユニツト１１と連動する清掃制御ユ
ニツト１４により制御される。

第２図は、自動制御装置４のブロツク図を示す
もので、同図に示すように、流体の圧送ライン１
３の一部を構成する噴射ノズル８には、流体圧力
の変化を検出する圧力スイツチ１６が装着されて
おり、且つ圧力スイツチ１６の検出信号１７が清
掃制御ユニツト１４に入力されるように構成され
ている。また、流体供給ライン１３には、流体制
御弁１８が設置されている。流体制御弁１８は、
清掃制御ユニツト１４からの制御信号１９により
開閉制御されるものであり、清掃制御ユニツト１
４が圧力スイツチ１６からの検出信号１７に基づ
いて流体供給ライン１３の圧力が正常であること
を判定した場合には、流体制御弁１８を開状態に
制御する。また清掃制御ユニツト１４が流体供給
ライン１３（噴射ノズル８）の圧力が異常値であ
ることを判定した場合には、流体制御弁１８に閉
信号が送られて弁が閉じ流体供給ユニツト１２か
らの流体送りが中止されるようにしてある。

２０は自動清掃装置の清掃作業状態を記録する
清掃結果記録ユニツト（以下、記録ユニツトとす
る）であり、記録ユニツト２０は移動制御ユニツ
ト１１及び清掃制御ユニツト１４に接続されてお
り、移動制御ユニツト１１から転送されてきた伝
熱管の位置データ２１と清掃制御ユニツト１４か
ら転送されてきた清掃データ２２に基づき清掃結
果を記録するように構成されている。

次に本実施例における自動清掃装置の動作を説
明する。先ず、清掃作業の作業シーケンスについ
て説明する。移動体６を移動制御ユニツト１１の
制御信号２３により清掃対象伝熱管２の近傍まで
管板３の面上を移動させる。この移動動作は、移
動体６を支持する支持脚９の伝熱管２内部への挿
入、引出し動作と、支持脚９の引出し動作時に管
板３面上を走行する走行機構５を介して行なわれ
る。次いで、移動制御ユニツト１１の制御信号２
３により、作業アーム７を旋回制御し、流体噴射
ノズル８の先端を作業対象伝熱管２と軸合せし
て、流体噴射ノズル８を伝熱管軸方向に送り込
み、ノズル先端を伝熱管端に密着させる。この時
点で清掃作業の準備は完了となり、移動制御ユニ
ツト１１から清掃制御ユニツト１４に清掃開始信
号２４が送られる。次いで、清掃制御ユニツト１
４の制御信号１９に基づき流体供給ライン１３に
設けた流体制御弁１８が開かれ、流体供給ユニツ
ト１２、流体供給ライン１３、流体噴射ノズル８
を介して流体２５が伝熱管２の内部へ注入され、
この流体圧力により清掃ブラシ２６が伝熱管２内
を通過し、この通過時に管内清掃がなされて、ブ
ラシ２６は反対側管端から送出される。更に、清
掃開始より所定の時間が経過した後に、流体制御
弁１８が閉じ、流体噴射ノズル８が伝熱管２の管
端より引出され、清掃作業が完了する。以下、同
様の動作を伝熱管群の各位置で繰返し行うことに
より全管の管内清掃が行われる。

そして、このような清掃作業の過程において、
流体噴射ノズル８内部の流体圧力は圧力スイツチ
１６を介して所定の時間だけ清掃制御ユニツト１
４によりモニターされており、伝熱管２内に貝等
が付着して流体圧力が設定圧力（清掃装置損傷防
止圧力）より高くなると、圧力スイツチ１６が
ON−OFFの切換動作を行い、この圧力スイツチ
１６の圧力検出信号１７が清掃制御ユニツト１４
内に入力される。この検出信号１７に基づき清掃
制御ユニツト１４が流体制御弁１８を弁閉制御
し、圧送流体２５の送り出しが中止される。その
結果、伝熱管２内の流体圧力の過度の上昇が防止
される。また、これと同時に、清掃制御ユニツト
１４内にこの伝熱管における清掃作業異常終了
（未完）を示す清掃データが生成される。一方、
所定時間内に伝熱管２内の管内圧力が設定値より
高くならなければ、この伝熱管の清掃作業の完了
後に清掃制御ユニツト１４からの制御信号１９に
より流体制御弁１８が閉制御され、同等に清掃制
御ユニツト１４内で清掃作業の正常終了（完了）
を示すデータが生成される。そして、全管の清掃
作業の終了後、各伝熱管２内の清掃作業終了状態
を示すデータ２１が記録ユニツト２０に転送され
ると共に、移動制御ユニツト１１より清掃作業を
実施した伝熱管２の位置データ２１が転送され、
記録ユニツト２０がこれらのデータ２１，２２を
清掃結果として記録する。

第４図は、既述した圧力スイツチ１６を介して
モニターされる流体噴射ノズル８の内部圧力変化
を示したもので、縦軸はノズル８内の流体圧力、
横軸は時間である。同図の１点鎖線で示すよう
に、正常な管内清掃作業時における流体圧力は初
期圧力P₀（時刻T₀）から清掃ブラシ２６の静摩擦
力に対応するP_Nを経て時間T₁において再びP₀と
なる。圧力スイツチ１６がモニターする所定時間
T_PはT₁に余裕値を見込んだT_Eを用いて、 T_P＝T_E−T₀ により設定する。また、同図の実線で示すよう
に、異常清掃作業時においては、流体圧力はP₀、
P_Nを経て伝熱管２内の付着物により清掃ブラシ
２６が停止した時点から急上昇を始める。しかし
ながら、本実施例において圧力スイツチ１６の
ON−OFF境界値を、圧力P_Nと清掃装置損傷圧力
P_Cの間の適当な清掃装置損傷防止圧力P_Pに設定
し、流体の圧送を制御しているため、圧力はP_P
以上に上昇することない。

従つて、本実施例によれば圧力スイツチ１６か
らの信号発信点Ｓ以降、圧力はT_E時点までP_Pの
まま保持され、清掃装置に過大な反力が加わるこ
とがないので、装置本体の損傷、脱落を防止する
ことができる。また、清掃装置の終了状態も、圧
力スイツチ１６の信号をモニターすることにより
容易に判定することができる。

更に、本実施例によれば、清掃ブラシ圧送用の
流体供給ライン１３に設けた圧力スイツチ１６の
ON−OFF動作による極めて単純なロジツクを利
用して熱交換器伝熱管の管内清掃作業を自動的に
且つ全数実施できると共に、その作業結果を各伝
熱管ごとに正確に記録することができるので、伝
熱管群の中に貝等が付着して欠陥が生じた伝熱管
を容易にチエツクし、伝熱管の交換、補修、盲栓
の実施等を簡単に行い得る。

第５図は、本発明の他の実施例を示すものであ
る。同図において、既述した本発明の一実施例
（第１実施例）と同一符号は同一部分を示すもの
で、その説明については省略する。本実施例は流
体噴射ノズル８に圧力スイツチ１６の代わりにリ
ミツトスイツチ付リリーフ弁３０を設けた点が第
１実施例と異なる。リミツトスイツチ付リリーフ
弁３０は、第６図に示すように、圧力制御ノズル
３１、流体バイパスノズル３２、弁体３３、弁座
３４、ステム３５、コイルスプリング３６、リミ
ツトスイツチ３７より構成され、圧力制御ノズル
３１が流体噴射ノズル８に取付けられている。こ
のリリーフ弁３０は、噴射ノズル８の管内圧力が
高まり圧力制御ノズル３１の内部流体圧力が設定
圧力以上になると、ステム３５がスプリング３６
の力に抗して上昇し、圧力制御ノズル３１内の流
体は、ステム下端３３と弁座３４の間に生じる流
路を通つて、流体バイパスノズル３２より外部に
放出される。また、ステム３５が上昇すると、ス
テム上端がリミツトスイツチ３７に接触して、噴
射ノズル８内の圧力が高まることを示す検出信号
１７が生成され、この検出信号１７に基づき流体
供給制御ユニツト１４が作動して、流体供給ライ
ン１３の弁１８を閉じる。

本実施例によれば、流体噴射ノズル８の内部圧
力が清掃装置損傷防止圧力P_Pに達した時点で、
時間遅れが生じることなく、直ちに高圧流体を外
部に放出することができるので、自動清掃装置を
極めて安全に運用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば熱交換器伝熱管
の管内清掃作業を自動的に且つ全数確実に実施す
ることができ、しかも清掃作業結果を正確に記録
することができるので、管内に異常のある伝熱管
を直ちにチエツクすることができ、更に管内清掃
時に管内圧力が異常に高まるような事態を未然に
防止して装置の損傷、脱落等を防止できる安全性
の高い自動清掃装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す使用状態説明
図、第２図は上記実施例のブロツク図、第３図は
上記実施例に用いる清掃ブラシの動作状態を示す
一部省略断面図、第４図は上記実施例における流
体噴射ノズルの清掃作業時の流体圧力変化を示す
説明図、第５図は本発明の他の実施例を示すブロ
ツク図、第６図は第５図の実施例に使用するリミ
ツトスイツチ付リリーフバルブの断面図、第７図
及び第８図は従来の清掃装置の伝熱管内の流体圧
力変化を示す説明図である。 ２……伝熱管、３……管板、４……自動清掃装
置、６……移動体、７……ノズル保持機構（作業
アーム）、８……流体噴射ノズル、１１……駆動
制御手段（移動制御ユニツト）、１２……流体供
給装置、１３……流体供給ライン、１４……流体
供給制御手段（清掃制御ユニツト）、１６……流
体圧力検出手段（圧力スイツチ）、１７……検出
信号、２０……清掃結果記録手段、２１……位置
データ、２２……清掃結果データ、２５……流
体、３０……リミツトスイツチ付リリーフ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換器用の伝熱管を多数支持する管板面上
   を走行する移動体と、前記移動体に設けたノズル
   保持機構を介して保持された清掃用の流体噴射ノ
   ズルと、前記流体噴射ノズルへ流体供給ラインを
   介して流体を圧送する流体供給装置と、前記移動
   体及び前記ノズル保持機構を駆動制御する駆動制
   御手段と、前記流体供給装置の流体圧送を制御す
   る流体供給制御手段とを備えてなる管内自動清掃
   装置において、前記流体供給ラインの一部に該流
   体供給ライン中の流体圧力の変化を検出して検出
   信号を前記流体供給制御手段に送る流体圧力検出
   手段を設けると共に、前記流体供給制御手段は前
   記流体供給ラインの圧力変化が設定値以上になる
   と前記検出信号に基づき前記流体供給ラインへの
   流体送りを中止制御するように設定し、更に前記
   駆動制御手段と前記流体供給制御手段とに清掃結
   果記録手段を接続して、該清掃結果記録手段に前
   記駆動制御手段により生成された伝熱管の位置デ
   ータと前記流体供給制御手段により生成された前
   記伝熱管の清掃結果データを記録させるようにし
   てなることを特徴とする熱交換器の管内自動清掃
   装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記流体圧
   力検出手段は、圧力変化によりON−OFF動作を
   行う圧力スイツチにより構成してなることを特徴
   とする熱交換器の管内自動清掃装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記流体圧
   力検出手段は、圧力変化によりON−OFF動作を
   行うリミツトスイツチ付のリリーフ弁により構成
   してなることを特徴とする熱交換器の管内自動清
   掃装置。