JPS62179647A - 高温容器の内壁部欠陥検査装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石油精製プラントや化学薬品製造プラント等の
各種化学プラントや、セメント、製鉄プラント等の高温
反応容器の内壁部欠陥検査装置に関する。

〔従来の技術〕

前述のような高温反応容器においては、熱を外部に漏ら
さないために、容器内壁に断熱用のキャスタブルが施さ
れている。このようなキャスタブルは通常レンガのよう
な小形のものを貼り合せて施工されるか、あるいは吹き
付けなどによってライニング施工されるが、その施工費
はプラントによっては全体設備汽の１〜２割を占める場
合もある。このようなキャスタブルはプラントの稼動時
間が多くなるに従って何回も熱サイクルを受け、場所や
温度によって異なるが９次第にひび割れや剥離、摩耗な
どが発生し。

場合によっては剥落なども生じる。このような高温反応
容器内壁に発生する上記欠陥は、プラントを正常に稼動
していく上で大きな問題となる。そのため定期的な検査
により、このような欠陥の発生を検知し、事故に至らな
いうちに修理が施されるようになっている。

しかし、上記検査を行うためには、プラントを停止し、
検査員が容器の冷却を待って容器内部に立ち入って、目
視あるいは、ハンマー等と打撃により欠陥発生の検知を
する必要がある。

また、欠陥発生が確認されれば、ただちにキヤ２１″ スダルの修理がなされるが、そのためには数印）鰐 の期間を要することとなる。

しかるに、プラントを長期間停止させることは、経済的
見地から極めて問題が多く、企業側はこの停止期間を数
時間でも短がくするよう種種の努力を行っているが、上
記のような目視検査にたよっている限り、その短縮には
限度があった。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のように、従来の目視検査にたよっていた場合の高
温容器内部の欠陥検査に要する期間をできるだけ短縮し
、プラント停止期間を可能な限り短か＜シ、プラント停
止による経済的不利益を極力少なくすることを狙いとす
る。

そのためには、予めプラント稼動中に上記異常の検知が
可能となる技術が必要である。

もし、上記のようなインライン検査が可能となれば、プ
ラント停止前に予め異常の位置及びその規模の予測が可
能となり、修理、保全に必要な物及び人手の手配が可能
となり、修理、保全期間を著しく短縮させることができ
る。

本発明は上記の従来の目視検査による欠陥を解消し、イ
ンライン検査が可能な高温容器の内壁部欠陥検査装置を
提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は高温容器の外壁温度分布を計測する二次元温度
分布測定器と、その測定器の出力画像信号を短期的に平
滑する短期平滑処理器と。

該平滑処理された画像信号を二次元的に微分する画像微
分器と、微分処理された画像信号を長期的に平滑する長
期平滑処理器と、長期的に平滑された画像信号を記憶す
る画像メモリと、長期平滑処理器と画像メモリからの出
力を比較する画像比較器と１画像比較器からの出力によ
り欠陥を判定する欠陥判定器とからなることを特徴とす
る高温容器の内壁部欠陥検査装置を提案するものである
。

〔作　用〕

高温容器内壁のキャスタブルに上記のような割れや剥離
欠陥が発生した場合、内部から容器外部への熱伝達特性
が変化する。

そのため、容器外部より赤外線カメラからなる温度計に
よって常時、外壁の温度分布をモニタすれば、上記熱伝
達の異常検知により欠陥発生を知ることができる。ただ
し、この温度分布は欠陥発生のみによって変化するもの
でな（。

例えば外気温や、天候（風、雨、他）、あるいは容器外
表面の汚れなどの状態によっても変化するため、この変
化を除去し、欠陥発生による真の変化のみを検知する必
要がある。

そのため９本検査装置には、上記赤外線カメラによって
得られた容器外表面の温度分布画像を二次元空間的に微
分し、その温度変化を強調する手段と、更にそれを時間
的長期に亘って平滑化する手段とを有するため、突発的
に現われる気候の影響や空間的にランダムに現われる汚
れなどの影響を除去できるよう罠なっている。

〔実施例〕

第１図〜第３図に従って本発明の詳細な説明する。

第１図において１は測定しようとする高温容器であり、
その断面を表わしており、７が高温容器内部、２が通常
、鋼板からなる高温容器の外壁、３は断熱用キャスタブ
ル、６はそのキャスタブルに発生する欠陥部（図では摩
耗を示す）を、４は外部より高温容器の外壁を望むよう
配置された温度分布測定用の赤外線カメラ、５はその赤
外線カメラの視野を示す。８は赤外線カメラを駆動・コ
ントロールするための制御器である。第１図のような配
置により常時高温反応容器の外壁の温度分布をモニタす
ると、欠陥が発生する前後で、第２図に示すような温度
分布パターンが得られる。ｆａｌは未だキャスタブルに
前記したような欠陥が発生せずほぼ一様な外壁温度分布
１０が得られている様子を、また（ｂｌＫは内壁の断熱
キャスタブルに第１図６に示すような摩耗欠陥が発生し
た場合の例で、摩耗部分に断熱特性の劣化が生じるため
１１で示すような。

周囲より温度の高いホットスポットが現われる様子を示
している。

よって基準となる（ａｌの画像（プラント正常稼動時に
記録）と、プラント稼動時にモニタする画像（ｂｌとの
差を演算することにより、断熱材の異常部６を検知する
ことが可能となる。以上が本発明に係わる基本的な原理
である。

なお、赤外線カメラの基本原理は次のとおりである。

高温物体は、その温度ＩＴＪと表面の放射率ｆε）に応
じてＥ＝εＴ４なるエネルギＥの放射を行っている。よ
ってこの放射エネルギＥを検出することによって放射率
が知れれば物体の表面温度Ｔを計測することが可能とな
る。赤外線カメラはこの表面温度測定を光学系のスキャ
ニングにより。

二次元平面的に行なうことができる測定器であって、最
大の特徴は遠方より非接触で物体の二次元的温度分布が
測定できることにある。

また１通常の１０００℃以下の温度では、放射エネルギ
がピークとなる波長は赤外線領域にあるため、赤外線カ
メラと呼ばれている。

ただし１本発明の二次元温度分布測定器としては二次元
的に温度分布が測定できるものであれば、特に特定され
るものではなく、特に赤外線カメラだけに限定されるも
のではない。

さて、原理的には前記のような方法で内部欠陥の発生の
検知が可能となるが、長いプラント稼動期間中には温度
変化が実質及び見かけ出生じる要因がいくつか発生する
。以下その要因の主なものを列挙する。

（１）天候の変化 雨により容器外壁が漏れ、又、風により表面温度が変化
する。更に外気温の変化によって表面温度が変化する。

（２）プラント運転状態の変化 プラントの運転状態によって容器内部の反応温度は変化
し、それに従って表面温度も変化する。

（３）高温容器外表面状態の変化 前記したように、赤外線カメラの温度指示値は。

物体の放射率εによって異なる。このεは表面の汚れな
どによって変化する。

以上のような原因に起因した温度分布パターンの変化が
第２図１ａ）の正常な場合の温度分布パターンの中に短
期あるいは長期的に生じることとなる。これを除去しな
い限り、異常発生の検知は不可能である。第３図に従っ
て本発明に係わる上記ノイズの除去原理を説明する。

まず、上記した原因に起因するノイズのうち。

（１１、＋２１によるものは時間的には、はぼランダム
に発生すると考えてよいこと、また（３）も含め。

空間的には、はぼ一様かあるいは対象とする容器の比較
的広い範囲に亘って発生するものと考えられる。しかも
１部分的に発生した場合でもその変化は周囲に比べて、
比較的緩やかに起るのが常である。

これに対して、実際の欠陥による温度変化は局所的でし
かも周囲に比べ比較釣魚な温度変化を示す。以上のこと
に着目して両者を分離する具体的なデータ処理回路構成
が第３図である。

図中、１，４．８は第１図と同じものを示す。

１２は短期的な画像の平滑を行うための短期平滑屑処理
するものである。ここで平滑処理とは何回かの走査によ
って得られた複数画像を平均化することをいう。１３は
平滑化された画像に二次元空間微分処理を施す画像微分
器であり、１４は以上のようにして得られた処理画像を
更に長期的に平滑処理するための長期平滑処理器である
。

１５は以上のようにして得られた画像を記憶する画像メ
モリであり、１６はメモリ１５に記憶された画像と新た
に処理された画像とを比較する画像比較器、また１７は
その比較結果から欠陥の発生場所や、欠陥の程度及び種
類を判定・表示するの主にｆｉｌ　、　ｆ２１に原因し
た短期的（通常時間単位）な変動をまず平滑化するだめ
のもので１例えば１時間毎に撮影された１２枚の画像を
平滑化することにより、１日の平均的な温度分布が得ら
れるようなものである。このようにして得られた平均画
像を１３の画像微分器で微分することにより１画像の中
で特に温度分布が急変する箇所を見付けることができ、
前記した原因に起因したノイズを低減することができる
。

微分処理は一般に画像処理技術としてはよく知られたも
ので、−例で示せば第４図のような微分オペレータを順
次画像に施していくことであり、隣接した画素間の変化
を求めることができる。第４図において、（ａ）は画像
の水平方向微分オペレータを、（ｂ）は垂直方向微分オ
ペレータをそれぞれ示し、１マスが画像の１画素に相当
している。微分オペレータは９個の画素に図中に示した
数値をそれぞれ乗じて加算するもので。

この走査を画像全体に亘つて施すことにより微分画像が
得られる。このようにして得られた微分画像を更に長期
平滑処理器１４により平均化する。ここで長期的とは、
数日〜１ｏ数日を一応の目安とする。すなわち、短期的
な平滑処理では除去できない長周期のノイズをここで除
去するものである。画像メモリ巧は、高温容器内壁部が
未だ正常と判断される時期１例えばプラント立上げ後、
数１０日間で得られる上記長期平滑処理器１４の出力を
メモリしておくためのものである。−且画像メモリ１５
に基準画像をメモリした後、以後に出力される長期平滑
処理器１４の画像データは画像比較器１６により、上記
基準画像と比較されその差が欠陥判定器１７に出力され
る。

欠陥判定器１７では、測定画像と基準画像との差の画像
から、まず孤立点除去（孤立的に変化が現われたような
点）を行い、真の欠陥画像と区別した後、欠陥画像の強
度や大きさ１位置などを判定して、その白表示する機能
を有するものである。

なお１以上の説明では欠陥判定画像は長期平滑処理器１
４の平滑周期（数日〜１０数日）毎に１データ得られる
システムで説明を行ったが１次のようなシステムを取れ
ば、もっと短期的に欠陥判定画像をモニタしてい（こと
が可能となる。

すなわち、第５図に示すように、平滑処理画像枚数のう
ち、新らたに１枚の画像が取得された時点で最も古くな
った画像を廃棄していき。

その度毎に基準画像と比較していけば、短期平滑処理器
の平滑周期に同期して欠陥判定画像が得られることにな
る。

更に、長期的平滑処理器も同様なシステムにすることに
より、赤外線カメラ１画像取得毎に欠陥判定画像を得る
ことも可能である。

〔発明の効果〕

高温反応容器外壁の温度分布を外部より赤外線カメラ等
の二次元温度分布測定器により常時監視し、その温度分
布の変化より容器内壁の異常を検出する検査システムに
おいて、異常に起因する温歴分布変化を検出する上で妨
げとなる各種のノイズ成分を本発明による装置により除
去することで、プラント稼動中に早期に上記異常が検知
可能となり、プラント操業上有益なデータを提供すると
ともに、異常修理に伴なうプラント停止期間を極力短縮
することができる大きな効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は１本発明に係わる装置の原理図、第
３図は本発明の装置の構成図である。 １・・・・・・高温容器、２・・・・・・外壁、３・・
・・・・断熱用キャスタブル、４・・・・・・赤外線カ
メラ、１２・・・・・・短期平滑処理器、１３・・・・
・・画像微分器、１４・・・・・−長期平滑処理器、１
５・・・・・・画像メモリ、１６・・・・・・画像比較
器、１７・・・・・・欠陥判定器。 第１図 第２０ （ｂ） 手続補正書。方え） 昭和　６１年　５　月　ｚＢ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温容器の外壁温度分布を計測する二次元温度分布測定
   器と、その測定器の出力画像信号を短期的に平滑する短
   期平滑処理器と、該平滑処理された画像信号を二次元的
   に微分する画像微分器と、微分処理された画像信号を長
   期的に平滑する長期平滑処理器と、長期的に平滑された
   画像信号を記憶する画像メモリと、長期平滑処理器と画
   像メモリからの出力を比較する画像比較器と、画像比較
   器からの出力により欠陥を判定する欠陥判定器とからな
   ることを特徴とする高温容器の内壁部欠陥検査装置。