JPH0719987A - チューブリーク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で感度の高いチューブリーク検出
装置を提供する。 【構成】 金属やセラミックスよりなる棒状の超音波共
振体１の振動の節となる部分に保持部２を形成し、この
保持部２を利用して超音波共振体１を原子力発電所や火
力発電所の圧力容器の壁面等に保持させる。この超音波
共振体１はチューブリーク時に発生する超音波により共
振し、その後端部に取り付けられた振動センサ４がこれ
を電気信号として取り出す。また、壁面取付ブラケット
とこれを貫通する超音波共振体とのエアギャップを、耐
熱性パッキンや金属製ベローズにより弾性的にシール
し、振動を阻害することなくガスシールを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電所や火力発
電所の蒸気発生管、蒸気加熱管、あるいは熱交換器内チ
ューブ等にリークが発生したことを検出するためのチュ
ーブリーク検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所や火力発電所の多数のチュ
ーブから構成される圧力容器は、長年使用されるとサー
マルストレスによる金属素材の疲労劣化、脆性低下、溶
接部欠陥、あるいはチューブ内スケール付着に起因する
局部加熱等によりチューブにリークが発生し、そのまま
放置すると隣接管への損傷誘起や効率低下等のトラブ
ル、ひいてはユニット停止に至ることがある。

【０００３】ところが、チューブのリーク事故の発見手
段には決定的なものがなく、煙突からの白煙、煙道から
の蒸気や水滴の漏洩、インスペクションドアへの水滴の
付着、スキンケーシングからの蒸気漏れ、ボイラケーシ
ングを通して聞こえる異常音、ボイラ給水・補給水流量
の変化等により一次発見が先ず行われ、その後にボイラ
を停止して水圧法、ガス封入法、内部視認チェック等で
該当箇所を発見している。このため、リークが発生した
瞬間から相当の時間が経過してしまうこととなる。

【０００４】そこで音波を利用することにより、チュー
ブリークをより迅速に検出する試みがなされている。例
えば、特開平2-40521 号公報にはボイラハウジングに導
波棒を溶接しておき、その後端に取り付けられた振動セ
ンサによってチューブリークに伴う音響振動を検出する
方法が開示されている。ところがこの方法では、導波棒
の先端がボイラハウジングに溶接されているために間接
的な音響振動となり、振動の伝送効率が悪く、高い検出
感度を得ることは困難である。またボイラ中に吊り下げ
られている過熱器や再熱器におけるリークの振動はボイ
ラハウジングに伝わりにくいためにその検出感度は更に
低く、かつ検出領域もかなり限定されたものとなる。

【０００５】またボイラハウジングにマイクロフォンを
取り付けておき、リークにより生ずる音波を検出して電
気信号に変換したうえ、帯域フィルタによって暗騒音を
除去することによりボイラの異常を監視する方法も提案
されている。しかしこのマイクロフォンを使用する方法
は、マイクロフォンに対して耐熱・耐圧性と防塵性につ
いて配慮した構造が必要となり、付帯設備が大掛かりと
なり大きいスペースを必要としたり設備費用が増大する
欠点がある。

【０００６】更にボイラチューブの管寄せ部に適当数の
アコースティックエミションセンサを設置しておき、そ
の発生する異常信号値からチューブのリークを検出する
方法も提案されている。しかし火力発電所のボイラのよ
うに各チューブの総延長距離が極めて長い状態では、リ
ーク点から管寄せ部に至る途中の振動減衰が大きいため
に、管寄せ部においてチューブ個々のリークを感度よく
検出することは不可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、簡単な構造でありながらボイラのよ
うな高温の缶体内のチューブのリークを高感度で検出す
ることができる耐熱性に優れたチューブリーク検出装置
を提供するために完成されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第１の発明は、ボイラ等の缶体の壁面に形
成された貫通孔の内部に、後端に振動センサを備えた棒
状の超音波共振体を、壁面から延びる保持部材により振
動の節となる部分を保持させて取り付けるとともに、壁
面取付ブラケットとこれを貫通する超音波共振体とのエ
アギャップを、耐熱性パッキンによりシールしたことを
特徴とするものである。また同一の課題を解決するため
になされた第２の発明は、ボイラ等の缶体の壁面に形成
された貫通孔の内部に、後端に振動センサを備えた棒状
の超音波共振体を、壁面から延びる保持部材により振動
の節となる部分を保持させて取り付けるとともに、壁面
取付ブラケットとこれを貫通する超音波共振体とのエア
ギャップを、金属製ベローズによりシールしたことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明のチューブリーク検出装置は、超音波共
振体の振動の節となる部分を保持部材により保持させて
ボイラ等の缶体の壁面等に取付けたものであるから、チ
ューブリーク時に発生する超音波により超音波共振体が
共振する。そこでその振動を後端の振動センサにより取
り出したうえ、共振周波数の一つ又は二つ以上を利用し
てリークの有無を検出することができる。共振現象を利
用しているために振動の伝送効率は高く、感度のよい検
出が可能である。また超音波共振体としては耐熱・耐圧
性に優れた金属やセラミックスを利用してその先端をボ
イラ等の圧力容器内に直接突出させておくことができる
ので、広い範囲からのリーク音を効率よく検出でき、マ
イクロフォン方式のような特別な保護装置を必要としな
いので、装置が簡単で設置スペースも小さくて済む利点
がある。

【００１０】更に第１の発明では耐熱性パッキンによ
り、また第２の発明では金属製ベローズにより壁面取付
ブラケットとこれを貫通する超音波共振体とのエアギャ
ップをシールしたので、ボイラ等の缶体の内部ガス側と
大気側との間をガスシールすることができる。しかもこ
れらの耐熱性パッキンや金属製ベローズは超音波共振体
の振動を阻害しないので、振動センサの検出精度を低下
させるおそれはない。以下に本発明を図示の実施例によ
って更に詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】

〔実施例１〕図１は第１の発明の実施例を示すもので、
１はアルミナセラミックス製の棒状の超音波共振体であ
り、２はその振動の節となる部分に形成された二重リン
グ状の保持部、３はその後方部分に形成された補助的な
保持部である。４は超音波共振体１の後端部に接着され
た振動センサであり、ここでは圧電セラミックスセンサ
が使用され、超音波共振体１の機械的振動を電気信号に
変換して取り出せるようになっている。また５は超音波
共振体１の先端部に必要に応じて一体的に設けられる振
動板である。なお、図２に超音波共振体１のみを取り出
して示す。

【００１２】６はボイラ等の缶体の壁面、７はこの壁面
６に形成された貫通孔である。図示のように、実施例で
は超音波共振体１の振動の節となる部分に設けられた保
持部２を上下から２枚の保持板８、８の先端部により挟
み、これらの２枚の保持板８、８の後端部を壁面６の壁
面取付ブラケット９にボルトで固定することにより、超
音波共振体１を振動の節となる部分だけで保持してい
る。しかしこれだけでは超音波共振体１が横方向に振れ
るおそれがあるため、途中の補助的な保持部３の部分に
も両側にボルト10を通してある。このように本発明のチ
ューブリーク検出装置はボイラの内壁等に溶接等を行う
ことなく直接挿入され、中間材を介することなくリーク
発生時の超音波を直接捕捉することができる。

【００１３】また、この実施例では壁面取付ブラケット
９とこれを貫通する超音波共振体１とのエアギャップ
を、耐熱性パッキン11によりシールしている。この耐熱
性パッキン11は耐熱ゴムよりなる孔明き円板状のもの
で、その周囲を壁面取付ブラケット９に金具12により保
持させたものである。この耐熱性パッキン11は約150 ℃
程度の温度に耐えることができ、ボイラ等の缶体の内部
側と大気側とを気密にシールして缶体内部のガスがリー
クすることを防止している。またこの耐熱性パッキン11
は弾性体からなるので、超音波共振体１の振動を阻害し
ない利点がある。

【００１４】〔実施例２〕上記した第１の発明では、耐
熱性パッキン11によるシールを行ったため、取り付け場
所によっては耐熱ゴムが弾性を失ったり、クラックを生
じて所期の効果を発揮しないおそれがある。図３に示す
第２の発明の実施例では、壁面取付ブラケット９とこれ
を貫通する超音波共振体１とのエアギャップを、金属製
ベローズ13によりシールしている。この金属製ベローズ
13としては例えばSUS304が使用され、その一端はブラケ
ット９に溶接され、その他端はフランジ状のベローズ受
け14に溶接されている。この実施例ではベローズ受け14
もSUS304からなり、ベローズ受け14の円筒状部と超音波
共振体１の後部外周との間にはグラファイト製のテープ
状パッキンが配置され、外側から金属バンド15で締め付
ける方法で超音波共振体１に固定されている。このよう
に耐熱性パッキン11の代わりに金属製ベローズ13を使用
すれば、耐熱温度を350 〜600 ℃程度まで高めることが
でき、ボイラに使用した場合にも特別な冷却手段を必要
としない利点がある。

【００１５】〔実施例３〕図４に示す第２の発明の他の
実施例でも、壁面取付ブラケット９とこれを貫通する超
音波共振体１とのエアギャップを、SUS304製の金属製ベ
ローズ13によりシールしているが、フランジ状のベロー
ズ受け14としてコバール合金を使用している。この場合
にはアルミナセラミックス製の超音波共振体１とベロー
ズ受け14の円筒状部とをろう付けにより接合している。

【００１６】この場合には、例えば超音波共振体１の表
面に10〜20μm の厚さでMo-Mn 層を形成したうえでその
表面に１〜３μm の厚さでNiめっきを施し、水素雰囲気
中において780 〜900 ℃で銀ろう(JIS Z3261,BAg-8) に
よってベローズ受け14をろう付けする方法を取ることが
できる。なお、ろう付け層の厚みは20〜50μm 、コバー
ル合金の厚みは薄いほどよいが実際には0.5 〜1.0mm 程
度となる。ろう付け部位は必ずしも円筒状部に限定され
るものではない。またいずれの実施例の場合にも、金属
製ベローズ12をブラケット９の内側に設置することもで
きる。さらにコバール合金の他に例えば24％Fe-6％Ni-C
r 合金を使用してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のチュー
ブリーク検出装置では超音波共振体の共振現象を利用し
てリークを検出するため、極めて高い振動伝送効率を得
ることができ、感度のよい検出が可能である。また、超
音波共振体として耐熱・耐圧性に優れた金属やセラミッ
クスを利用し、図５に示したようにその先端をボイラ等
の圧力容器内に中間材を介さずに直接突出させておくこ
とができるので、広い範囲からのリーク音を効率よく検
出でき、どの部分でリークが発生しても確実に検出する
ことができる。また壁面取付ブラケットとこれを貫通す
る超音波共振体とのエアギャップを、耐熱性パッキンや
金属製ベローズによりシールしたので、ボイラ等の缶体
の内部ガス側と大気側との間をガスシールすることがで
きるうえ、超音波共振体の振動を阻害しないので振動セ
ンサの検出精度を低下させるおそれはない。なお、本発
明のチューブリーク検出装置はボイラ以外のチューブリ
ークの検出にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例を示す断面図である。

【図２】超音波共振体を示す斜視図である。

【図３】第２の発明の実施例を示す断面図である。

【図４】第２の発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 超音波共振体 ２ 保持部 ４ 振動センサ ５ 振動板 ６ ボイラ等の缶体の壁面 ７ 貫通孔 ８ 保持板 ９ 壁面取付ブラケット 10 ボルト 11 耐熱性パッキン 12 金具 13 金属製ベローズ 14 ベローズ受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 17/02 (72)発明者 高村 光一 神奈川県横浜市鶴見区大黒町11番１号 東 京電力株式会社横浜発電所内 (72)発明者 松田 茂弘 神奈川県横浜市鶴見区大黒町11番１号 東 京電力株式会社横浜発電所内 (72)発明者 清沢 俊一 東京都千代田区内幸町２丁目１番４号 東 電設計株式会社内 (72)発明者 浅見 徹 東京都千代田区内幸町２丁目１番４号 東 電設計株式会社内 (72)発明者 山田 博 愛知県名古屋市緑区徳重１丁目409番地 (72)発明者 成瀬 真一 愛知県春日井市惣中町３丁目61番地

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ等の缶体の壁面に形成された貫通
   孔の内部に、後端に振動センサを備えた棒状の超音波共
   振体を、壁面から延びる保持部材により振動の節となる
   部分を保持させて取り付けるとともに、壁面取付ブラケ
   ットとこれを貫通する超音波共振体とのエアギャップ
   を、耐熱性パッキンによりシールしたことを特徴とする
   チューブリーク検出装置。
2. 【請求項２】 ボイラ等の缶体の壁面に形成された貫通
   孔の内部に、後端に振動センサを備えた棒状の超音波共
   振体を、壁面から延びる保持部材により振動の節となる
   部分を保持させて取り付けるとともに、壁面取付ブラケ
   ットとこれを貫通する超音波共振体とのエアギャップ
   を、金属製ベローズによりシールしたことを特徴とする
   チューブリーク検出装置。