JPS61292008A - 管内スケ−ル厚さの測定方法 - Google Patents

管内スケ−ル厚さの測定方法

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JPS61292008A
JPS61292008A JP13201085A JP13201085A JPS61292008A JP S61292008 A JPS61292008 A JP S61292008A JP 13201085 A JP13201085 A JP 13201085A JP 13201085 A JP13201085 A JP 13201085A JP S61292008 A JPS61292008 A JP S61292008A
Authority
JP
Japan
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pipe
scale
thickness
ultrasonic waves
receiver
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Pending
Application number
JP13201085A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Hanamiya
花宮 幾雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は管内スケール厚さの測定方法に係り、特に配管
の管壁の外側に超音波の発信子と受信子とを配置し、超
音波の伝搬時間を測定し、伝搬時間の測定結果から配管
内の流路有効径を求め管内に付着したスケールの厚さを
測定する方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、管内部に生じたスケール厚さの測定には、はとん
ど放射線による方法が用いられている。その芳性にi、
192Irガンマ−線源等を用いた放射線透過写真撮影
によるi法や、放射線がスケールによって吸収され減衰
する性質を利用してその減衰割合即ち透過率を測定する
方法がある。前者の方法は、10Ci程度の高線源を用
いるため法令による規制を受け、放射線取扱主任者の選
任や辰射線被曝等の安全管理上の問題があり、また管径
が大きくなると写真撮影に時間を要するといった欠点が
ある。また後者の方法は、使用する線源の種類と強さに
よっては前者の方法と同様な問題を有し、その他、測定
原理上、放射線源を鉛テロツク等で囲ってコリメ゛−卜
する必要があることや、測定中は放射線源を移動−させ
なけ゛ればならないことから、測定装置の重量が増し規
模が大きくなり、しかも基準となる管内にスケールが付
着していない状態で流体を満たしたときの透過率のデー
タや、各種スケールについてのスケール厚さ対透過率(
減衰率)の較正データをあらかじめ準備しておかなけれ
ばならず、流体の種類、管の材質、スケールの種類によ
って基準値を較正し直す必要があるなどの難点を持って
いる。
放射線を利用しない方法も種々あるが、まず管内の酸化
スケールにより管内の透磁率が変化することを利用した
電磁式法にあっては、検出感度を上げるには管の材質が
オーステナイト系ステンレス等の非磁性体である必要が
あり、スケールの種類も強磁性体、例えば酸化鉄等に限
られ、また管の外壁から測定する場合には管内の平均的
なスケール厚さは求まるが管内の各部のスケール厚さは
検出できないという問題点がある。
また、管内の熱の伝導伝達を利用しその温度勾配からス
ケール厚さを求める熱伝導式法においては、管の温度や
管内スケールの付着パターンが測定毎に変わらないこと
が必要であり、流体性状や管の周囲温度等の測定条件を
厳密に調整しなければならず、また管の口径、肉厚、管
の施設状況例えば水平配管、垂直配管または斜め配管に
よっても熱伝達特性が変化するので、管の施設状況毎に
温度勾配の基準特性を準備しておかなければならないな
どの問題点がある。
さらに、超音波の反射を利用し、その反射時間から管内
スケール厚さを測定する超音波反射式法においては、ス
ケールと流体との境界面では流体とほぼ等しい音響イン
ピーダンスを持つので管内スケール厚さに相当する前述
の境界面からの反射波が得られに(く、また得られた反
射波が管内に付着しているスケール厚さ方向での途中か
らの反射波である可能性が大きいこと、管内多重反射の
影響も大きいことなど測定原理上の難点がある。
最後に、スケールによる超音波の減衰を測定することに
よりスケール厚さを測定する超音波減衰式法においては
、流体やスケールの種類、管の口径や材質、厚みによっ
て超音波の減衰特性が変わるので、あらかじめこれらを
パラメータとした基準となる管内にスケールが付着して
おらず流体で満たされた状態での超音波の減衰特性を準
備しておく必要があること、超音波探触子と管との接触
圧の影響が大きいことなど、やはり測定上の難点を持っ
ている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上述のような従来技術の持つ測定の簡
便さに欠け、適用対象が限定される点を改善し、管の外
壁から簡単に管内スケール厚さを測定できる方法を得る
ことにある。
〔発明の要点〕
本発明によれば、上記目的は、流体に超音波を発する発
信子と流体内を伝搬した超音波を受信する受信子とを配
管の管壁上に配置し、上記発信子と受信子との位置を相
対的に変化させ受信される超音波のエネルギが最大とな
る位置で発信子と受信子とを配管上に固定し、この状態
での超音波の伝搬時間を測定し、この測定値から配管内
流路断面の有効径を求めこの測定値を配管の外径寸法よ
り差し引き、さらに管壁の値を差し引いてスケールの厚
さを求めることによって達成される。
発信子から管壁を通して流体中に発射された超音波は配
管の管壁、スケールおよび流体中を通過して受信子によ
って受信される。流体中の超音波ばスネルの法則にした
がった角度で伝搬し、流体の音速が決まれば流体中での
超音波の伝搬角度が決まる。したがって、発信子の取付
角度を変化させるか又は発信子と受信子との管壁上の位
置関係を変化させることによってスケール部での伝搬時
間を消去して管内の流路の有効径が求まる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による、管内ス°ケール厚さの測定方法の
一実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、符号1は流体2が流れる配管の一部を
示したものであり、1aおよび1bは対向する管壁を示
している。上記配管1内にはスケール3が付着し、この
スケールを符号3a、3bで示しである。上記管壁1a
の外側には超音波を液体中に打込むための発信子4がセ
ントされる一方、管壁11bの外側には液体中を伝搬し
た超音波を受信する受信子5がセットされている。また
、符号6はスケールの厚さを測定する電子回路を示し、
発信回路7からの短パルスPが前記発信子4に印加され
る。流体2中を伝搬した超音波jは受信子5で受信され
、その受信信号qは受信回路8で増幅され、伝搬時間検
出回路9で伝搬時間tA、tBが検出され、演算回路I
Oに伝搬時間1A、1.や前記管壁1a、1bにおける
超音波の伝搬時間Zlll 、Z+b、スケール3..
3.における超音波の伝搬時間Z3a、Z、bのデータ
値が入力されて演算され出力表示器11によって表示さ
れる。
なお、第1図中、Dは配管1の内径、dは管内にスケー
ルが付着している場合の流路の有効径、θは流体への超
音波の打ち込み角度を示している。
しかして、前記発信子4と受信子5とは配管1の管壁1
a、1bの外周面上を軸線方向に移動可能であって、そ
のセント位置は発信子4から発せられた超音波のエネル
ギの最大値を受信子5が受信可能な位置である。
この状態で流体への打ち込み角度θ、とθ2とが正常に
設定されたことになり、図において発信子4A、4Bか
ら発信された超音波jが受信子5A、5Bに受信される
までの伝搬時間を(A)の場合をtA。
(B)の場合をtIlとすると、tAと1Bはta−2
z++Zza+ Zzb+□ ・・(1)Ccosθ区 t m = 22+’+ Zzm’+ Z211’+ 
      ” ・(2)Ccosθ2 となる。また、配管1内に付着したスケールの厚さをm
とすると、スケールの厚さmは、m=D−dであるから
、上記(1) (2)によって求めた管内の流路有効径
dにより求めることができる。すなわち、スケールの厚
さmは、上記式(1) (2)から、m=D−’  (
(tA−t+1)− 1/ cosθ+   1/cosθ22(Z+   
Z+’)   (Zza  +  Zzb    Zg
i’    Zzt、’)  )   ・ ・ (3)
で表すことができる。
ココでZzm +Ztb  Zga ’   Z2b 
’は未知数であり、何らかの形で求める必要がある。上
記式(1)(2)にcosθI 、CO9θ2を掛けて
d/cの項を消去し、Zga 、Zzb 、Zzs ’
 、Zzb ’の項をまとめると、(Zza +Zzb
)cosθ+  (Zga ’ +Zzb ’ )co
sθg=(tACO3θ+   tBcosθ−)  
2 (2cosθ、 −’1cosθ2)・ ・(4)
となる。cosθ、とcosθ2とが近い値になるよう
に設定し、cosθ= (cosθ、+CO5θ2)/
2とすると、z2、Z2 ’ < < b、 La  
Z2、z、 ’ <z、、 z、 ’ テあるから、式
(4)より近イ以的に次式が成り立つ。
式(5)からスケールの厚さmを求める式はm=D  
               (tA+1 / co
sθ++1/cosθ2 tm −2(Z+ +Z、 ’ ) )       
      (6)となり、この式(6)のうちtA、
 j、は測定によって得られる。また、z、、 z、 
’は管の材質と管壁の厚さによって決定され、Cは流体
の種類が特定されれば決まる。さらにDとθ、とθ2は
既知であるから、スケールの厚さmは上記式(6)によ
って決定される。
次に第2図乃至第4図を参照して本発明の他の実施例を
説明する。この実施例においても第1の実施例と同様に
、あらかじめ発信子4と受信子5とを図に示した位置関
係で受信子5に受信される超音波のエネルギが最大とな
る位置に発信子4と受信子5とを固定し、流体への超音
波の打ち込み角度θを正常に設定しておく。
発信子4から発せられた超音波jを受信子5が受信する
までの時間を第2図乃至第4図のそれぞれの場合にろい
てtH、b s jcとすると、1E、1、 、1.は
それぞれ次式で表される。
tE’= 2Z+ + 2Zzm +2d/c cos
θ  ・・・(7)ty  = 2Z++2Zzb+2
d/’c cosθ  ・・・(8)tc ” 2Z1
 + 2211+ Zzb+d /c cosθ・・(
9)上記式(7)〜(9)から管内の流路有効径dを求
めると、 となる。管内のスケールの厚さmはm = D −dで
あるから、式(10)によって求めた管内の流路有効径
dにより求めることができる。
スケールの厚さmは式(10)から次式で表される。
1E −1゜ m = D −Ccosθ(b   tc      
   □ ・(11)°上記式(11)のうちtや、b
 % t6は測定することによって求められ、Cは流体
の種類が決まれば求まる。また、Dとθは既知である。
したがって、スケールの厚さmは式(11)によって求
めることができる。
なお、超音波の伝搬時間を求める回路は前記実施例と同
様である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、管の
外側より超音波を流体中に伝搬させてその伝搬時間を測
定することによって配管の内壁に付着したスケールの厚
さを極めて簡単に測定することができる。また、超音波
流量計の発信子および受信子をそのまま使用して超音波
流量計と併用すれば配管内にスケールが付着した状態に
おける流量測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による管内スケール厚さの
測定方法を実施する装置を示した説明図、第3図、第4
図および第5図は本発明の他の実施例による管内スケー
ル厚さの測定方法を実施する装置を示した説明図である
。 1・・・配管、  1a、■b・・・管壁、2・・・流
体、  3a、3b・・・スケール、4・・・発信子、
  5・・・受信子、6・・・電子回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体に超音波を発する発信子と流体内を伝搬した
    超音波を受信する受信子とを配管の管壁上に配置し、上
    記発信子と受信子との位置を相対的に変化させ受信され
    る超音波のエネルギが最大となる位置で発信子と受信子
    とを配管上に固定し、この状態での超音波の伝搬時間を
    測定し、この測定値から配管内流路断面の有効径を求め
    、この測定値を配管の外径より差し引き、さらに管壁の
    値を差し引いてスケールの厚さを求めるようにしたこと
    を特徴とする管内スケール厚さの測定方法。
JP13201085A 1985-06-19 1985-06-19 管内スケ−ル厚さの測定方法 Pending JPS61292008A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006308318A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Yokogawa Electric Corp 超音波検査装置および超音波検査方法

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