JPH0798254A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPH0798254A
JPH0798254A JP5243466A JP24346693A JPH0798254A JP H0798254 A JPH0798254 A JP H0798254A JP 5243466 A JP5243466 A JP 5243466A JP 24346693 A JP24346693 A JP 24346693A JP H0798254 A JPH0798254 A JP H0798254A
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JP
Japan
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roller
pipe
optical fiber
temperature
diameter guide
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JP5243466A
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English (en)
Inventor
Ichiro Wada
一郎 和田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の測定装置は、パイプ,ローラ1を2
層構造とし、内側部材の外周面に溝を複数本形成した
上、焼嵌めにより嵌め合わせることで密着した内側部材
と外側部材の境界面に小径導孔を構成し、この複数本の
小径導孔を一筆書き状に経由してOTDR,OFDR形
温度計の測温部としての光ファイバ4を挿通布設して成
ることを特徴とする。 【効果】 パイプ,ロールの温度分布を検知できる。こ
のパイプを精油プロセスの加熱分解管に適用すると、加
熱分解管のホットスポットを検知して管内壁へのカーボ
ンの付着及びその程度を位置と共に知ることができる。
これにより、運転に支障を来たす前にホットスポットの
発生したパイプを除外し運転を続行できる系を組むこと
でパイプの掃除期間を十分長く保持できるので、プラン
トの稼働時間を伸ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油産業等で使用され
る高温パイプ内の付着物の検知や、鉄鋼,金属産業で使
用される圧延ローラで代表されるローラの表面状態を解
析するための温度分布の検知を可能にする測定装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】高温パイプ内の付着物の例として、精油
プロセスにおける加熱分解炉内の高温分解管内壁に石油
の分解生成物であるコークス(カーボン)が付着する現
象があり、付着箇所は、パイプ内の流体(石油成分蒸
気)による冷却効率が低下するためホットスポットとな
る。このホットスポットを従来は加熱分解炉に設けた窓
から放射温度計を用いて肉眼で発見するようにしてい
た。しかし、常時目で見続けることが不可能であるた
め、問題が発生していた。また、放射温度計では排ガス
燃焼バーナーや炉壁等からの輻射熱(コンタミネーショ
ン)を受けるため、S/Nが悪く、発見率が低かった。
【0003】一方、ローラの表面状態の磨耗等による変
化は、ローラと被圧延物との間のローラ軸方向各箇所で
の圧下度計測ができないため、測定が困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術での高温パイ
プ内の付着物の検知手段としてのホットスポットの発見
における測定手段の上記のような欠点や、ローラの表面
状態の解析における測定手段の未確立に対処する新規な
測定手段を提供することを発明の目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の測定装置は、パ
イプまたはローラのいずれか一方が多層構造であって最
外層部材を除いた各層部材の外周面に所要パターンの溝
を複数本形成した上、焼嵌めにより嵌め合わせることで
密着した部材境界面ごとに複数本の小径導孔が構成さ
れ、この複数本の小径導孔を一筆書き状に経由してOT
DR,OFDR形温度計の測温部としての光ファイバが
挿通布設されて成る構造である。
【0006】
【作用】本発明の測定装置においては、光ファイバの端
末からパルス光を入射し、光ファイバ中のラマン散乱に
よる反ストークス光(入射光に対し短波長側にずれる)
の強度から温度を検知し、入射したパルス光が光ファイ
バの媒質中で逆散乱されて戻って来る時間から距離を求
め位置を測定することにより、被測定体が精油プロセス
における加熱分解炉内の高温分解管の場合には、高温分
解管のホットスポットを検知し、管内壁へのコークス
(カーボン)の付着およびその程度を知るとともに付着
箇所を標定することができる。
【0007】また、被測定体がローラの場合には、ロー
ラの表面の温度分布を測定でき、この温度分布からロー
ラと圧延物などの移動体との接触度合い、さらにローラ
の表面状態を知ることができる。
【0008】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基いて本発明を
詳細に説明する。
【0009】図1に本発明一実施例の測定装置を示す。
図1は、構成の説明の都合から、図2(a),(b),
(c)のように表示されるべきパイプまたはローラの正
面図(図2(a)),左側端面図(図2(b)),右側
端面図(図2(c))をまとめて図1に示すような形で
表わした説明図であって、以下順次説明する他の実施例
においても、同様な表示方法による説明図を用いる。
【0010】図1に示す測定装置は、外層パイプと内層
パイプから成る2層構造のパイプまたは外層パイプと芯
層ローラとから成る2層構造のローラ1の境界面に構成
された複数本の小径導孔に図示のような折り返し方式を
とって一筆書き状に光ファイバ4を挿通布設したもので
ある。
【0011】図中、光ファイバ4は、左側端面の開口A
から小径導孔内に入り矢印付き破線のように小径導孔内
を通り、右側端面の開口Bから外部に出て端面に沿い折
り返し、隣の小径導孔の開口Cから入って矢印付き破線
のように小径導孔内を通り、左側端面の開口Dから外部
に出て端面に沿って折り返し、隣の小径導孔の開口Eか
ら小径導孔内に入る。この方式で繰返して導びかれた
上、右側端面の開口Rから外部へ出る。
【0012】開口Rから外部へ出て端面に沿って折り返
し、隣の小径導孔の開口から導孔内に入った光ファイバ
は、矢印付き符号1,1の進み方で導孔内を通り、左側
端面に沿って折り返し矢印付き符号2,2の進み方で導
孔内を通り右側端面に出て、以降同様な方式で繰り返し
導かれた上、矢印付き符号7,7で進んで左側端面にて
外部に出た後、矢印のようにOTDR形温度計の信号処
理部へ導びかれる。
【0013】パイプあるいはロールの金属に例えばφ1
〜φ2の導孔を長い距離にわたって穿孔することは不可
能に近い。そこで考えられるのは、石油成分蒸気を通す
加熱管の外側に保護管を隙間をおいてかぶせた2重管を
用い、前記隙間に光ファイバを複数本這わせる方式であ
る。
【0014】しかしながら、光ファイバの耐熱性は、現
状では500〜600℃程度が最高と思われるため、光
ファイバの温度は石油成分蒸気の温度位に抑える必要が
ある。この観点から見れば隙が間にある2重管方式は、
非常に高温になる外側保護管から強烈な熱を光ファイバ
が受けるため適さない。
【0015】そこで本発明のパイプ,ローラは隙間の無
い2層構造とし、次に示す方法により境界面に小径導孔
を長い距離にわたって形成するようにした。すなわち、
図3に示すように、内側パイプ1aの外周面に例えば溝
30を形成し、外側パイプ1bに内嵌させる。いま、内
側パイプ1aの基準となる温度(例えば常温)での外径
をd0 、外側パイプ1bの基準となる温度(例えば常
温)での内径をD0 、内側パイプの熱膨張係数をα、外
側パイプの熱膨張係数をβ、基準となる温度からの温度
差をtd ,tD としたとき、基準温度からtd ,tD
け温度が変ったときの内側パイプ1aの外径d,外側パ
イプ1bの内径Dは、それぞれ次のようになる。
【0016】
【数1】
【数2】 基準温度下でd0 >D0 である内側パイプ1a,外側パ
イプ1bをそれぞれtd,tD だけ温度を変えてd≦D
の状態に変化させ、外側パイプ1bの中に内側パイプ1
aを挿入した後、外側パイプ1b,内側パイプ1aの温
度を同一の温度(例えば常温)にすれば、両者は締まり
嵌めの状態になって隙間の無い2層構造のパイプが得ら
れ、予め内側パイプ1aの外周面に形成しておいた溝3
0は境界面に延在する小径導孔31となる。この2層構
造のパイプは、内側パイプと外側パイプとが隙間無く密
着しているので、一体形のパイプと同様の内外壁間の熱
伝達が得られる。なお、2層構造のローラも同様にして
作ることができる。外側パイプと内側パイプの温度を異
ならせて嵌め合わせる方法には、「焼き嵌め」、「冷し
嵌め」「外側パイプ加熱、内側パイプ冷し後の嵌め」等
があり、これらを「焼き嵌め」と総称する。前記各嵌め
合せ後に必要に応じ加熱処理し、拡散接合する拡散接合
もある。
【0017】次に、本発明の他の実施例の測定装置を図
4に示す。この実施例のものは、図1の実施例のように
光ファイバ4を順次隣から隣の導孔へ折り返さずに、比
較したい位置と比較の基準とを近くに配置するなど目的
に応じて折り返しの位置を選んだ例である。
【0018】次に、図5に示す本発明の他の実施例の測
定装置は、円周方向と軸方向とのマトリックス状の測定
を行なうための光ファイバ4の布設例で、折り返し部分
を加熱炉外の常温環境32に導いて比較基準としてい
る。
【0019】次に、図6に示す本発明の他の実施例の測
定装置は、光ファイバ4の導き方に必要に応じてひねり
を入れた例で、光ファイバを布設したパイプ,ローラ1
の周囲の温度むらが出にくい特徴がある。
【0020】次に、図7に示す本発明の他の実施例の測
定装置は、光ファイバ4の戻りを加熱炉6外を通して行
ない、戻り部分を大気温標準とし、光ファイバ端末は反
射吸収体部33内で斜めにカッティングされてシリコー
ンオイル等に挿入され、光を分散させて端末での反射を
防止している。
【0021】次に、図8に示す本発明の他の実施例の測
定装置は、パイプ,ローラ1に円周方向に螺旋状に小径
導孔を設けた例で、図示のものは2条の導孔34a,3
4bを設けた場合で、図示してないパイプ,ローラの端
末を出た2条の光ファイバを接続するか、あるいは2台
のOTDR装置でドライブする。導孔は2条に限らず多
条も可能である。
【0022】次に、図9に示す本発明の他の実施例の測
定装置は、図8に示した螺旋タイプの変形例で、パイプ
(ローラ)1の軸方向に粗いピッチの部分と細かいピッ
チの部分を交互に配置したもので、箇所により測定の粗
密が必要な場合に適する。
【0023】次に、図10に示す本発明の他の実施例の
測定装置は、図1,図4乃至図9に示した各種の布設タ
イプの測定装置の被測定物が回転しているローラの場
合、回転状態でローラ内の温度測定を可能にするため
に、光回転継手を配備するようにしたものである。
【0024】図10に示すように、軸受17で支承され
ている2層構造のローラ1の中心軸に設けたキリ穴35
を通した光ファイバ4を中心軸の中心導孔36を通って
中心軸端に導き、回転端に光出射部品を取り付け、継手
固定側ケース37に設けたレンズ38により固定側の光
ファイバ4に光受波器39を介し伝送するように構成し
た光回転継手を配備したものである。
【0025】次に、図11に示す本発明の他の実施例
は、図8および図9に示したような螺旋状の小径導孔に
光ファイバを挿通させる光ファイバ装填装置である。図
11に示すように、静止部41bと可振部41aから成
る上下振動発生装置41上に、2層構造のパイプ1を縦
にセットし、パイプ1の上端に光ファイバ繰り出し装置
42をセットし、装置内部の光ファイバボビン43から
の光ファイバ4を繰り出しローラ44を介して小径導孔
34の入口に挿入する。
【0026】この状態で上下振動発生装置41によりパ
イプ1を振動させながら光ファイバ繰り出し装置42で
光ファイバ4を繰り出す。この際、上下振動では、下か
ら上に上がり下に下ろうとする時、無重力になる位置が
ある。この時に光ファイバ4は繰り出しローラ44によ
る推進力で小径導孔34内に進み、入って行く。このよ
うにしてパイプ1の小径導孔34の他端まで光ファイバ
4を装填することができる。ローラに光ファイバを装填
する場合も同様にして行なうことができる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、パ
イプ,ローラを多層構造とし、最外層部材を除いた各層
部材の外周面に所要パターンの溝を複数本形成した上、
焼嵌めにより嵌め合わせることで密着した各層部材の境
界面ごとに小径導孔を構成し、この複数本の小径導孔を
一筆書き状に経由してOTDR,OFDR形温度計の測
温部としての光ファイバを挿通布設して成る測定装置を
実現したことにより、パイプ,ロールの温度分布を検知
することができ、パイプが精油プロセスにおける加熱分
解炉内の高温分解管の場合には、高温分解管のホットス
ポットを検知し、管内壁へのコークス(カーボン)の付
着およびその程度を知るとともにその付着箇所を標定す
ることができる。これにより、運転に支障を来たす前に
ホットスポットの発生したパイプを除外し運転を続行で
きる系を組むことによって、パイプの掃除時期を十分長
く保持できるので、プラントの稼働時間を伸ばすことが
できる。
【0028】また、ローラの場合その表面の温度分布を
測定でき、この温度分布からローラと圧延物などの移動
物体との接触度合い、さらにローラの表面状態を知るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明一実施例の測定装置の構成を示す
説明図である。
【図2】図2(a),(b),(c)は図1の説明図に
おいて略画表示したパイプ,ローラの正面図,左側端面
図および右側端面図である。
【図3】図3は図1の測定装置の2層構造で層間に隙が
無く層境界に小径導孔を有するパイプの作り方を説明す
るための要部断面図である。
【図4】図4は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図5】図5は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図6】図6は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図7】図7は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図8】図8は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図9】図9は本発明の他の実施例の測定装置の構成を
示す説明図である。
【図10】図10は本発明の他の実施例の測定装置の構
成を示す要部断面図である。
【図11】図11は本発明の他の実施例で、パイプの螺
旋状導孔へ上下振動発生装置および光ファイバ繰り出し
装置により光ファイバを装填する状態を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
1…2層構造のパイプ,ローラ 4…光ファイバ 30…溝 31…小径導孔 34…小径導孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パイプまたはローラのいずれか一方が多
    層構造であって最外層部材を除いた各層部材の外周面に
    所要パターンの溝を複数本形成した上、焼嵌めにより嵌
    め合わせることで密着した部材境界面ごとに複数本の小
    径導孔が構成され、この複数本の小径導孔を一筆書き状
    に経由してOTDR,OFDR形温度計の測温部として
    の光ファイバが挿通布設されて成る測定装置。
  2. 【請求項2】 複数本の小径導孔がパイプ,ローラの軸
    線と平行に配置され、パイプ,ローラの両端面で開口し
    ていることを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  3. 【請求項3】 光ファイバが同一端面にある小径導孔開
    口間で折り返して導孔内を戻る態様に布設されたことを
    特徴とする請求項2記載の測定装置。
  4. 【請求項4】 複数本の小径導孔がパイプ,ローラの円
    周方向に螺旋状に配置されたことを特徴とする請求項1
    記載の測定装置。
JP5243466A 1993-09-30 1993-09-30 測定装置 Pending JPH0798254A (ja)

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JP5243466A JPH0798254A (ja) 1993-09-30 1993-09-30 測定装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194891A (ja) * 2006-01-27 2006-07-27 Ohbayashi Corp 光ファイバセンサー
JP2018141386A (ja) * 2017-02-27 2018-09-13 三菱重工業株式会社 排ガス処理装置
JP2018141385A (ja) * 2017-02-27 2018-09-13 三菱重工業株式会社 排ガス処理装置
JP6669323B1 (ja) * 2019-07-23 2020-03-18 中国電力株式会社 伝熱管及び伝熱管の製造方法

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