JPH074485Y2

JPH074485Y2 - ボイラチューブセンタリング装置

Info

Publication number: JPH074485Y2
Application number: JP1989012598U
Authority: JP
Inventors: 博正亀井; 藤田　　憲; 善久西川; 博司下山; 勉正木; 勝弘古賀
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2004-02-07
Also published as: JPH02109105U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、ボイラ保守点検時、ボイラチューブの外径・
肉厚測定に適用されるボイラチューブセンタリング装置
に関する。

従来の技術ボイラ炉内の過熱器や蒸発器における吊り下げ型（或い
は横向き型）の多数のチューブ表面には、燃焼ガス中に
含まれる灰が固着・堆積し易い。

このような固着灰については、当然のことながらチュー
ブ円周上に均等には固着していないため、保守点検時に
行われるチューブの各灰落し及び検査作業に当たって
は、既存の管径（距離）を測定する一つの技術であるリ
ミットスイッチ、殊にヒゲ式リミットスイッチを用いて
チューブの長軸方向と直交してそのスイッチを移動させ
ることにより、前記固着灰で覆われたチューブの左右両
側端部の位置を夫々検出した、としても、これら２点間
の距離からチューブのセンタを求めることは精度上、あ
まり用をなさない。

また、第６図には他の既存の技術である例えば渦電流セ
ンサ等の非接触式センサを示し、符号１はボイラチュー
ブ、２は固着灰、３は非接触式センサ（渦電流センサ）
及び４はそのセンサをチューブ１長軸方向と直交して移
動可能な横行装置であって、チューブ１自体の磁場の変
化を利用して、ある一定の電圧V_SLをかけつつ、前述と
同様にチューブ１の直交方向にそのセンサ３を横行装置
４にて移動させると、チューブ１中央に近づくにつれ電
圧V_SLの値は小さくなり、理論的にはチューブ１のセン
タ位置でその電圧の値は最小値Vminを取る。

このことにより、固着灰２に覆われたチューブ１のセン
タを求める方式である。

なお、チューブ１がない場合は最大出力電圧Vmax（図示
せず）をとる。

考案が解決しようとする課題ボイラチューブ１の灰落しや検査を自動で行なう場合、
その各工具をチューブのセンタに位置させる事は重要で
ある。もし、これがずれていたら灰は一部残ったり、検
査時では、管の周囲を外径／肉厚計測器（図示せず）が
回転しようとしても回転中心がずれている事になり、引
掛ってしまい回転しなくなって、計測出来ない事になる
からである。

したがって前述の如きヒゲ式リミットスイッチでは、固
着灰を含んだチューブのセンタは、大まかに計測出来て
も自動で行なうだけの位置決め操作は、不可能である。

また、従来の最小電圧Vminの検査によりチューブ１のセ
ンタを求める方式では、渦電流センサ（非接触式セン
サ）３でチューブ１中央付近が最小電圧Vminになるであ
ろう事を予想してセンシングした場合、そのセンサ３を
取付けた横行装置４の移動時の揺れ（微弱な振動）によ
り、出力電圧が乱れて、Vminの値が正確に検出できず、
チューブ１と無関係な位置決めがなされてしまう。

更に、センタ付近の出力波形は、出力電圧V_SL→Vminに
近づくにつれその差が少なくなり（平坦になり）、精度
的に求めにくい。

それから、灰落し前のチューブ１には酸化スケールが付
いており、その付き方により出力電圧が微妙に影響され
る不都合がある。

一方、灰落し及び検査作業では、複数並列しているチュ
ーブの内、何本かを適当な間隔をおいて抜取り検査する
ため、指定のチューブまでは途中のチューブを無視して
早急に位置決めする必要があるが、渦電流センサ３で
は、何本目かを検出するのは、出力電圧の各パターンを
常に監視しておく必要があり、その処理が複雑で困難を
極めている。

課題を解決するための手段本考案は、このような従来技術の課題を解決するため
に、多数のボイラチューブが配列されている中で、特定
のチューブの外面の検査のために、各種工具を当該チュ
ーブの中心に位置決めする装置であって、これをチュー
ブが固着灰に覆われたままで行えるように、チューブ軸
に直交して移動する横行装置にヒゲ式リミットスイッチ
と非接触式渦電流センサとを備え、先ず前記横行装置を
高速移動させながら前記リミットスイッチにてチューブ
本数をカウントさせ、次いで横行装置が該当チューブに
達するとその移動を低速にして、前記渦電流センサによ
り磁場の変化を検出して、チューブ中心の位置決めを行
うことを特徴とするボイラチューブセンタリング装置を
提供するものである。

作用このような手段によれば、横行装置にヒゲ式リミットス
イッチ及び非接触式渦電流センサを設けて、並列したボ
イラチューブ長軸方向と直交して横行装置を高速で移動
させるので、前者のリミットスイッチにてチューブの本
数をカウントし、かつ被点検対象となるチューブの側端
部に接触した段階で横行装置を低速に切替えることがで
きる。

更に、その低速状態の下で後者の渦電流センサにて固着
灰に覆われたチューブの磁場の変化を検出する出力電圧
が一定値以下並びに以上となる２点間の位置を求めるこ
とにより、これらの中央部がチューブのセンタとして特
定することができる。

実施例以下第１〜５図を参照して、本考案の一実施例について
詳述する。

しかして本考案によれば、第１及び２図に示すように、
多数のチューブ１を覆う固着灰２表面上にて、その灰２
が付着したままの状態でチューブ１のセンタをセンシン
グするように、まず、そのチューブ長軸方向と直交して
連続的に、かつ高速度で移動可能な横行装置３にはチュ
ーブ１の側端部を検出する、厳密には側端部に接触する
ことでON/OFFの２値をとる略針状のヒゲ式リミットスイ
ッチ４が設けられている。

このスイッチ４は横行装置の移動中に後述する制御方式
により移動方向に存在する、並列した各チューブ１側端
部付近に接触して、そのチューブの数をカウントし、か
つ指定の被点検対象となるチューブ１位置で横行速度を
高速から低速に制御するためにも供される。

横行装置３の上部には前述の如く多数のチューブ１間を
横行するように水平に渡される一対の横行レール５に沿
って転動する一組の横行用コロ3aが取付けられている。

次に、前記横行装置３中央にはチューブ１に対面する側
面の両端部がテーパ状に施されており、チューブ１と一
定の隙間を保つガイド板６が取付けられている。

そして、このガイド板６のほぼ中央部内奥には後述する
非接触式渦電流センサ７が直接チューブ１表面の固着灰
と接触することのないように組込まれて（埋め込まれ
て）いる。

更に、横行装置３下部にはチューブ１に固着した灰を落
とすためのジェットタガネやグラインダ等を具備する灰
落し工具又はチューブ１の外径・肉厚を計測するための
検査工具８を吊り下げ可能な工具吊り下げ具９が着脱自
在に設けられている。

この場合、ガイド板６に埋め込まれた渦電流センサ７は
左右１対のガイドピン6aにより、工具吊り下げ具９との
配置関係においてセンタリング可能に平行に保たれるよ
うになっている。また、バネ6bは、横行レール５又は工
具吊り下げ具９により生じる揺れを緩衝し、吸入するた
めに設けられている。また、バネ6bの付勢により、工具
吊り下げ具９に対し、ガイド板６がチューブ１側に常に
一定の隙間を保ちつつ接近するように押し付けられてい
る。

なお、ガイドピン軸受6cは、ガイドピン6aが前後にスラ
イドするのを受ける軸受である。そしてガイドピン6aは
その先端部に設けた止めピン6dを介してガイド板６に係
止される。

また、渦電流センサ７は前記ヒゲ式リミットスイッチ４
に対してその上方位置にセンサ止め金7aとセンサ止め用
ナット7bとの螺合により固定されている。

一方、第２図（ａ），（ｂ）には前述の如き横行装置３
が移動するために設けられた横行レール５の任意のチュ
ーブ１への取付け状態を示しており、この場合、適当な
距離を有する横行レール５の両端部を支持固定する一組
の横行レール受5aのうち一方に、各ギヤボックス5b、電
動モータ5c及びエンコーダ5dが取付けられている。

そして、横行装置３の両側端には電動モータ5cの回転で
その直結したギヤボックス5bにて変速しながら横方向に
引張られるタイミングベルト5e（第１及び２図各（ｂ）
参照）が接続されている。

なお、横行位置の設定はエンコーダ5dにより検知され
る。

また、前記各横行レール受5a内側にはこれと対をなすチ
ューブクランパ5fが取付けられており、これらの間に被
点検対象の列のチューブ１を挟み込み、把持することに
より、横行レール５を１列に並ぶ多数のチューブ１に対
して直角に配置することとなる。

なお、図中、符号5gはタイミングベルトのテンションを
保つための調整具である。

次にその作用について説明する。

ここで、本実施例の基本的な原理について述べると、渦
電流センサ７は、固着灰に覆われていてもチューブ１自
体の磁性の変化は出力電圧値の変化により検出可能であ
り、この渦電流センサ７を横行装置３にてチューブ１長
軸方向と直交して移動させる。このことにより、一定の
電圧を印加し、その出力電圧の勾配が比較的きつくなる
２つの位置を検出し、つまり、渦電流センサ７の出力電
圧が一定値（V_SL）以下になる所の距離（＝位置）La
と、一定値以上になる所の距離Lbとを検出し、これらの
位置は同じ大きさの磁場を示すと考えられ、かつチュー
ブ断面が円管状で対称的なことから、これら２点間の中
央の位置（La＋Lb）/2がチューブのセンタ（中心軸）と
断定し、位置決めを行う方式である。

従って、本実施例によれば、チューブの左右両側端部の
位置を夫々正確に割り出す必要はない。

さて、チューブ１のセンタリング特定作業の準備段階で
は、前述の如く被点検対象のチューブ１の列に横行レー
ル受5a及びチューブクランパ5fにて横行レール５をその
チューブ１長軸方向と直角に固定させる。

そして、その横行レール５に吊り下げられた横行装置３
が、電動モータ5cの駆動と共にギヤボックス5bの変速に
て高速度に送られるタイミングベルト5eにより横方向へ
引っ張られることにより、横行コロ3aがレール５上に沿
って案内されるため、一方向に直線的に移動できる。

このとき、横行装置３のチューブ１との対向面側には渦
電流センサ７を組込んだ（埋め込んだ）ガイド板６を一
定の隙間だけ離して取付けているため、横行時、横行装
置３に揺れが発生しても、ガイド板６を横行装置３に係
合する２個のガイドピン6a及びそのピンを付勢するバネ
6bにより、揺れを吸収し、解消することができる。

そこで、渦電流センサ７の下方に配置したヒゲ式リミッ
トスイッチ４を横行装置３の移動に伴って各チューブ１
の側端部付近に次々に接触させて行き、この操作を連続
的に行うことにより、現在何本目のチューブ１かをカウ
ントさせ、指定した被点検対象のチューブ１までの横行
装置３の走行動作を持続させる。

ここで、このような制御方式及び装置について、第３図
に示す制御ブロック図と、第４図に示す横行装置３の段
階的な移動状態と、第５図に示す渦電流センサ７の横行
による出力電圧の変化に基づいて説明すると、チューブ
No.設定器10aにて入力した、指定する被点検対象のチュ
ーブ１の番号（No.）と、前述の如くヒゲ式リミットセ
ンサ４のON/OFF信号により第１カウンタ10b側に記録さ
れるチューブ１のカウント（積算）した数とを第１比較
器10cを通して比較し、設定したチューブNo.の値に等し
くなるまで、電動モータ5cを回転制御させ、つまりタイ
ミングベルト5eの送りにより横行装置３を適宜移動させ
ることとなる。

次に、その指定するチューブ１にまで横行装置３が到達
して、やはりリミットスイッチ４が該チューブ１側端部
付近に接触するとその位置の直近までは高速で移動して
きた横行装置３が例えばスイッチをONして自動的に低速
に切替えられ（第４図（ａ）参照）、この状態の下で、
リミットスイッチ４上方に配置した渦電流センサ７の果
たすべき位置決め操作を容易にする。

そこで、チューブ１のセンタリングは非接触式、即ち渦
電流センサ７の出力電圧（アナログ）をA/Dコンバータ1
0dでA/D変換し（第３図参照）、その値と予め設定され
ていた一定の電圧値V_SLとを第２比較器10eに通して比較
し、V_SL以下の値（換言すればVminに近づく値）になる
位置Laを電動モータ5cに取付けられたエンコーダ5d部よ
り検出する（第４図（ｂ）及び第５図参照）。そしてそ
の位置Laに対応するエンコーダ出力をカウントする第２
カウンタ10fによりL_Aの位置決めが得られる。

このようにして更に横行装置３を低速のまま横行させる
と、今後は前記の場合とは逆に出力電圧が一定値V_SL以
上になる位置Lbをエンコーダ5d以下同様の伝達方法に
て、チューブ１中央よりは行き過ぎた所でそのLbの位置
決めがされる（第４図（ｃ）及び第５図参照）。

そして、V_SL以下になった時の位置LaとVmin付近の値か
ら急激にV_SL以上になるLbとの位置より、（La＋Lb）/2
を導くことでチューブセンタを容易に求めることが可能
となる。

この計算は自動的に演算部10gにより行い、D/Aコンバー
タ10hでD/A変換して再びアナログ化しモータドライバ10
iを介してモータを回転制御する。

即ち、前述の如きLbの位置で電動モータ5cを一旦、自動
的に停止した後、前記LaとLbの中間、（La＋Lb）/2の位
置まで、電動モータ5cを中速の状態で逆転（バック）さ
せることにより、横行装置３をチューブ１のセンタ位置
に設定でき、この行程を経てセンタリングが完了する
（第５図（ｄ）参照）。

このときのバックに要する時間は、むだ時間ではあるも
のの、センタリングを高精度に行うための有効な行程と
なる。

また、出力電圧は、ノイズや、微小の揺れを除外するた
め、一定時間の平均値で処理する事により従来にない高
精度な位置決めをすることが可能となる。

そして最終的に、横行装置３の下部に設けた灰落し工具
（又は検査工具）を以上の如く特定したチューブ１のセ
ンタ位置にて設置し、灰落し作業（又は検査）を実施す
ることができる。

考案の効果以上詳述したように、本考案によれば、横行装置に設け
たヒゲ式リミットスイッチ及び非接触式渦電流センサに
より、固着灰に覆われたままのボイラチューブのセンタ
を、自動的に、かつ容易にセンシングするこができるこ
とより、そのセンタリングが正確なため、灰落し作業で
灰をほぼ完全に除去することができ、続いて検査作業も
高精度にスムーズに行うことができる。

しかも、前記横行装置に各灰落し工具、検査工具或いは
ITVカメラ等を自動セットすることが可能であり、横行
レールに沿って狭あいなチューブ群間を簡単かつ確実に
移動させることができ、また人手による勘を排して位置
決めが正確になされるため、よってセンタリング作業に
要する労力と時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるボイラチューブセンタリング装置
の一例を示す要部構造組成であって、（ａ）はその平面
断面図、（ｂ）はその正面図、第２図は横行装置を移動
させる横行レールまわりの構造組成を示し、（ａ）はそ
の平面図、（ｂ）はその正面図、第３図は本考案による
制御方式及び装置の一例を示す制御ブロック図、第４図
は横行装置の被点検対象となるチューブへの移動（使用
状態）を模式的に示し、（ａ）はヒゲ式リミットセンサ
のチューブとの接触により横行速度が高速から低速に切
替わる状態図、（ｂ）は渦電流センサの出力電圧が一定
値以下になる位置Laを示す状態図、（ｃ）はその出力電
圧が一定値以上になる位置Lbを示す状態図、（ｄ）は前
記（ｂ）及び（ｃ）図の各位置La及びLbの中間位置に横
行装置を戻した状態図、第５図は各横行装置における出
力電圧の変化を示す図、第６図は従来のボイラチューブ
センタリング装置の各横行位置における出力電圧の変化
を示す図である。１……チューブ、２……固着灰、３……横行装置、４…
…ヒゲ式リミットスイッチ、６……ガイド板、７……非
接触式渦電流センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者下山博司兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者正木勉兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者古賀勝弘兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】多数のボイラチューブが配列されている中
で、特定のチューブの外面の検査のために、各種工具を
当該チューブの中心に位置決めする装置であって、これ
をチューブが固着灰に覆われたままで行えるように、チ
ューブ軸に直交して移動する横行装置にヒゲ式リミット
スイッチと非接触式渦電流センサとを備え、先ず前記横
行装置を高速移動させながら前記リミットスイッチにて
チューブ本数をカウントさせ、次いで横行装置が該当チ
ューブに達するとその移動を低速にして、前記渦電流セ
ンサにより磁場の変化を検出して、チューブ中心の位置
決めを行うことを特徴とするボイラチューブセンタリン
グ装置。