JPS62251606A

JPS62251606A - 渦電流プロ−ブ

Info

Publication number: JPS62251606A
Application number: JP62092134A
Authority: JP
Inventors: ウォーレン・ロバート・ジャンカー; リー・ウェイン・バートナー; フランシス・ゼイビア・グラディッチ
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1987-11-02
Also published as: US4704577A; CA1270907A; EP0243082A2; EP0243082A3

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】１１へ１１本発明は、渦電流プローブに関し、特に、商用原子力発
電プラントの蒸気発生器における管と耐振棒との間の間
隙を正確に測定するためのプローブに関するものである
。

原子力発電プラントの構造及び運転は当該技術において
周知である０例えば、参照により本明細書の一部分とな
る本出願人の米国特許願第７２９３８５号明細書には、
原子力蒸気発生器の構造及び運転が説明されている。こ
の米国特許層の明細書に説明されているように、原子力
蒸気発生器は、円筒体の長手方向軸線に沿って方向法め
された多数のＵ形管を備えている。原子炉冷却材は、複
数のＵ形管の露出した開口に流入し、Ｕ形管の外面の回
りを流れる給水は、Ｕ形管の内部を通って流れる原子炉
冷却材から熱を吸収する。吸収された熱は、給水を沸騰
させ、発電機を駆動するための蒸気を発生させる。

Ｕ形管は、複数の柱状体となって配列されると共に、管
束となって支持され、そして複数の耐振棒が、Ｕ形管の
各柱状体間に配設されるのが典型的である。Ｕ形管は、
各Ｕ形管の脚部間の距離が約３　ｇ＋（Ｌｏｆｔ）以下
であり、且つＵ形管の高さが約１０ｍ（３５ｆｔ）以下
であるように、その形状が定められている。管束におい
ては、管は、管間に約１．２７ｅｘ（ｉｎ）の間隙が存
在するように配設されている。

耐振棒は、７字形の形状に曲げられた棒からなり、従っ
て、両方の脚部間にはある角度が形成されている。これ
等の棒のＶ字形の先端は、Ｕ形管の間に挿入され、それ
等の自由端は、対応した保持リングの向かい合った側面
に溶接されている。

従って、耐振棒は、Ｕ形管の湾曲部分、即ちＵ字状部分
の長さに沿って支持を与えるために用いられる。耐振棒
は、管束中の個々の管の振動を防止するために用いられ
る０周知のように、この振動は、Ｕ形管を通る蒸気及び
水の流れによって生起され、管束のＵ字状部分は、この
振動によって最も強く影響される。流れによって誘起さ
れた振動は、摩耗のため、Ｕ形管を損傷させることがあ
る。

管束のＵ形管には、その外径に関係した寸法公差があり
、また、Ｕ字状部分における管の湾曲の結果による管の
楕円状化によっても変化が生ずる。

更に、隣接した管の間の空間関係も、所定の設計限界内
ではあるが、変動する。そのため、蒸気発生器の管の間
の公称間隔に関係した寸法公差も存在する。また、典型
的には断面が円形の耐振棒の外法に関係した寸法公差も
ある。耐振棒は、一様な又は一様でない断面を有しうる
、正方形、長楕円形その他任意の形状としうる。これ等
の寸法公差及び寸法変化の結合は、蒸気発生器のＵ形管
と耐振棒との間に間隙がなくなることを防止する。

これ等の間隙は、Ｕ形管の振動とＵ形管及び耐振棒の間
の相対運動とを許容するため望ましくない。

この相対運動は、蒸気発生器のＵ形管の摩耗とその後の
破損とを生起させる。Ｕ形管と耐振棒との間の間隙が小
さいと、耐振棒に衝突するように移動する時の管の振動
は制限される。しかし、この間隙が大きくなると、Ｕ形
管が振動して耐振棒と接触することによって、Ｕ形管が
余分なエネルギーを得るため、その結果、Ｕ形管の摩耗
ないしはフレッチングが生ずる。

Ｕ形管と耐振棒との間の大きな間隙によって生じうる振
動及び摩耗の問題を解決するために、最近の設計による
蒸気発生器においては、Ｕ形管と耐振棒との間の間隙を
制限することが提案されている。耐振棒が隣接した管に
対して正確に配置されたことを確認するには、Ｕ形管と
耐振棒との間の間隙の測定が必要となる。

Ｕ形管と耐振棒との間の間隙を測定するために使用され
た装置の一例として、ロッドの先端に取り付けたフィー
ラーゲージがあり、このゲージは、Ｕ形管と耐振棒との
間に挿入される。しかし、管束を形成するＵ形管の長さ
が比較的大きく、しかもフィーラーゲージの厚みが、約
０．１３ｚ＋＋＋（（１，００５ｉｎ）と比較的小さい
ため、間隙の遠隔測定は、困難である。

漏電流による検査は、装置の支持構造物を位置決めする
ために使用可能なデータを与えるべく、原子力蒸気発生
器の供用中検査の一部分として定期的に行なわれている
。従来の渦電流プローブにおいて使用された測定値が構
造物の寸法に相関されていることが示されたため、耐振
棒とＵ形管との間の間隙を測定するために渦電流検査を
使用しうることか提案されている。しかし、各Ｕ形管に
ついて、向かい合う側面に、２個の隣接した耐振棒が存
在している。従来の渦電流プローブは、Ｕ形管の全周を
感知するので、Ｕ形管と両方の隣接した耐振棒との間の
間隙の和を測定する。このように、個別の耐振棒の間隙
は測定できないことから、Ｕ形管の円周の一部分のみを
検査するプローブが要望されている。

Ｕ形管の円周の限定された部分を感知するために８コイ
ルからなるプローブが用いられているが、これ等のコイ
ルは、耐振棒の位置を正確に感知するために適正に位置
決めすることが難かしい。かかる１０−ブは、円周上に
８コイルを有するように設計され、各コイルは、管の円
周の限られた部分のみを感知する。耐振棒とＵ形管とは
、管の円周の１箇所のみにおいて互いに直接隣接してい
るため、耐振棒と管との間の間隙を正確に感知するよう
に、限定された視野をもったコイルを適正に位置決めす
ることはできない、既存の多コイルプローブを用いた実
験的な測定から、個別の感知コイルに対する耐振棒の角
度位置に間隙測定能力が強く依存することが確められて
いた。管の長さが約Ｌｏｚ（３５ｆｔ）あるため、正確
な測定が得られるようにプローブの方向決めを制御する
ことも困難となる。そのため、Ｕ形管と単一の隣接した
耐振棒との間の間隙を正確に測定しうるプローブに対す
る必要性がなおも存在している。更に、Ｕ形管の長さが
比較的大きいにも拘わらず、Ｕ形管のＵ字状部分中にお
いてプローブを容易に方向決め可能とすることの必要性
も存在している。

１哩へ」」従って、本発明の一目的は、蒸気発生器におけるＵ形管
と耐編棒との間の間隙を測定することができるプローブ
を提供することにある。

本発明の別の目的は、正確な測定を得るために耐振棒に
対するプローブの特別の角度的な位置決めに依存しない
間隙測定プローブを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、Ｕ形管中に挿入した時に自己
配向性があるために、プローブ上の感知コイルがＵ形管
と耐振棒との間の間隙を測定するように配置される、プ
ローブを提供することにある。

本発明によるプローブは、軸と、この軸の一端に装着さ
れた第１センサー及び第２センサーとを備えている。第
１及び第２センサーの各々は、軸に取着された第１部分
と、該第１部分から延びて該軸の外周の少なくとも一部
分を囲むＣ字状の第２部分とを有するコイル枠を含んで
いる。このコイル枠のＣ字状の第２部分に、軸の円周の
一部分の回りに延びるように試験コイルが装着されてい
る。試験コイルは、軸の異なった円周部分に近接゛する
ように、それぞれの前記コイル枠上に配設されている。

コイル枠のＣ字状の第２部分は可視性であるから、Ｕ形
管中にプローブを挿入すると、コイル枠のＣ字状の第２
部分は、管の内径に向かって偏向され、試験コイルを介
してなされる測定の高□精度を保証する。センサーが配
置される軸端は、Ｃ字状にプリセットされているので、
軸を管中に挿入すると、軸は、管のＵ字状ベンド部中に
位置される間に自己方向決めされる。即ち、軸上に装着
されたセンサーは、Ｕ形管と隣接する耐振棒との間の間
隙を正確に感知するように方向決めされる。

本発明によるプローブは、Ｕ形管の各側の耐振棒とＵ形
管との間の間隙を、Ｕ形管中の１０−ブの方向決めの変
化によって変動しない高精度で選択的に感知しうる方向
性プローブである点で、従来の技術に比較して多くの利
点を備えている。また、本発明によるプローブは、コイ
ル枠、試験コイル及び軸という比較的少数の部材のみか
らなっている。更に、自己方向決め性をもつように軸を
形成し、Ｕ形管のＵ字状ベント部中にプローブを配置し
た場合、Ｕ形管と隣接耐振棒との間の間隙を正確に測定
するために、只２つの試験コイルしか必要としない。

これ等の目的及び利点、並びに後から明らかになるその
他の目的及び利点は、同一符号は同一部分を示す添付図
面を参照してこれから十分に説明される、本発明の一部
分をなす構成及び作用の詳細に存する。

ｔ　　　のゴロ第１図は、Ｕ形管２４からなる管束２２を含む典型的な
蒸気発生器２０の一部分を示している。Ｕ形管２４のＵ
字状部分２４ａは、複数の保持リング２６と複数の耐振
棒２８とを含む組立体によって支持されている。複数の
保持リング２６の各々は、はぼ長楕円形である。複数組
の耐振棒２８は、Ｕ形管２４の隣接した柱状体の間に配
設されている。１組のそうした耐振棒２８を第１図に示
し、後続の同様の耐振棒２８の組は、図示した１組の耐
振棒２８の前方及び後方に配設されている。耐振杯２８
は、異なった開先角度を有する７字状の形懇に形成され
ており、その両端は、それぞれの保持リング２６の直径
上に向かい合った点に例えば溶接によって固着されてい
る。第１図に示した保持リング２６及び耐振棒２８の数
は、単なる例示であり、どんな所望の数の保持リング２
６及び耐振棒２８を用いても差支えない。

第２図及び第３図には、Ｕ形管２４と耐振棒２８との間
の相対的な位置決めが図示されている。特に、第２図に
は、Ｕ形管２４のうちの１つとこれに隣接した耐振棒２
８との間の相対位置が、また、第３図には、各々のＵ形
管２４がその円周の両肘向側に配設された耐振棒２８を
備えていることが、それぞれ図示されている。Ｕ形管２
４は、前記のように、一般に、約１．２７ｃｍ（１／２
ｉｎ）のスペースが隣接したＵ形管２４の間に存在する
ように配置されている。隣接したＵ形管２４の間に１つ
以上の耐振棒２８が挿入しであるため、Ｕ形管２４とこ
れに隣接した耐振棒２８との間には、比較的小さな間隙
が存在している。

この間隙が不所望に大きな値になると、過大な振動が発
生し、Ｕ形管２４は、隣接した耐振棒２８の一方又は両
方とＪＵ形管２４に摩耗を生じさせるに足りる力で接触
するであろう、そのため、耐振棒２８がＵ形管２４に対
して正確に位置決めされていること、即ち、Ｕ形管２４
と耐振棒２８との間の間隙が所定の限度内にあること、
を確認することが必要となる。

第４八図は、本発明の好適な実施例によるプローブ３０
を斜視図によって示している。プローブ３０は、支持柱
もしくはばね軸（軸）３２と、先端（第１端）３４と、
複数のセンサー３６．３８．４０．４２とを含む、好適
な実施例においては、ばね軸３２は、先端３４に近接し
てＣ字状にプリセットされたナイロンプラスチック製の
管状に形成されている。センサー３６．３８．４０．４
２は、コイル枠３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａと試験
コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂとをそれぞれ備
えている。各コイル枠３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａ
は、例えば小割りリベットによってばね軸３２に取着さ
れた第１部分を含んでいる。例えばコイル枠３６ａは、
小割りリベット（ｐｏｐ　ｒｉｖｅｔ）　３３によって
ばね軸３２に取着された第１部分３６ａ°と、この第１
部分から延びてばね軸３２の外周の少なくとも一部分３
囲んでいるＣ字形の第２部分３６ａ”とを備えている。

Ｃ字形の第２部分３６ａ”には、試験コイル３６ｂを保
持するための溝が形成しであるため、試験コイル３６ｂ
は、ばね軸３２の円周の所定の一部分の回りに延長して
いる。コイル枠３８ａ、４０ａ、４２ａのＣ字形の第２
部分も同様に形成されているが、Ｃ字形の各第２部分は
、対応した試験コイルがばね軸３２の円周の異なった所
定部分に近接して位置するように配設されている（これ
等の異なった円周部分同士は重なっていてもよい）、こ
のようにコイル枠３６＆、３８ａ、４０ａ、４２ｍは、
それぞれ試験コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂを
保持する溝の円周配列を受は入れるように、多少異なっ
た構造を有しているため、試験コイル３６ｂ、３８ｂ、
４０ｂ、４２ｂは、第４八図に示すように軸３２の回り
に円周方向に配置される。第４Ｂ図は、コイル枠３８ａ
及び試験コイル３８ｂを含むセンサー３８の拡大斜視図
である。試験コイル３８ｂは、コイル枠３８ａの溝３８
ｃ中に取り付けられている。

センサー３６．３８．４０．４２の製作に当たり、各試
験コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂは、４１ＩＩ
のビンの回りに巻回され、柔軟な接着剤が塗布される。

接着剤が塗布されたこれ等の試験コイルは、それぞれの
対応したコイル枠３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａの溝
中に圧入され、エポキシで所定位置に固定される。試験
コイルからの導線（図示せず）は、同軸的なワイヤ（図
示せず）も半田付けしであるパッド　（図示せず）に半
田付けされる。同軸的なワイヤは次にばね軸３２に通さ
れ、ばね軸３２を通過するように延長した後、端子ブロ
ック（図示しない）に連結される。

好適な実施例においては、コイル枠３６ａ、３８ａ、４
０ａ、４２ａのＣ字形の湾曲がばね力を与えるように、
コイル枠３８ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａは、ポリプロ
ピレンのようなプラスチック材料から形成されている。

コイル枠３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａは、それ等が
挿入される管２４の内径に比べて故意に太き目に形成さ
れているため、コイル枠３６ａ〜４２ａの湾曲は、管２
４の内面に向かって、対応した試験コイル３６ｂ、３８
ｂ、４０ｂ、４２ｂを濱向させ保持するためのばね力を
与える。試験コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂは
、第４Ａ図に示すように、軸方向に、プローブ３０に沿
って、ばね軸３２の外周の所定の部分に近接して取り付
けであるため、プローブ３０を管２４中に挿入した時、
各試験コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂは、管２
４の円周の１／４に等しい管２４の円周の各一部分を感
知することができる。

第６図は、耐振枠２８と管２４との間の間隙を検出する
ためにプローブ３０を管２４中に位置決めすることを、
概略断面図によって図示している。前述したように、コ
イル枠３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａのＣ字形の第２
部分３６ａ”、３８ａ″、４０ａ”及び４２ａ″は、管
２４の内面に向かって対応の試験コイル３６ｂ、３８ｂ
、４０ｂ、４２ｂを偏向させるように形成されている。

更に、軸３２は、前述したように、先端３４に近接した
先端部がＣ字状にプリセラ！・されているため、プロー
ブ３０を管２４に挿入した時に、プローブ３０は、管２
４のＵ字状部分２４ａを通って押される間に自己方向法
めされる。その結果、管２４とその両側にある１対の隣
接した耐振枠２８との間の間隙を正確に定めるには、２
個のセンサーのみが必要なことが、実験によって確かめ
られた。

第騒図及び第５Ｂ図は、従来の８コイル１０−ブ（第５
八図）と本発明によるプローブ（第５Ｂ図）とのそれぞ
れの感知特性を示す線図である。第５八図は、８コイル
のプローブの２個のコイルの感知特性を示し、その応答
がフラットでなく、Ｕ形管２４の円周に沿った位置が隣
接した感知コイルから隔たるにつれて、そのピークから
急激に下降することを示している。それと対照的に第５
Ｂ図（本発明による４コイルのプローブの感知特性を示
す）に示したように、各コイルに対する応答の間に小さ
な間隙を有するのみの応答特性が達成できる。このよう
に、本発明によるプローブ３０は、８コイルプローブの
ような従来のプローブに比べて著しく正確であると共に
、プローブの配向に対する感度が低い。

管２４と隣接した耐振枠２８との間の間隙を正確に感知
するには、プローブ３０がその内部に挿入される特別の
形式の管２４について較正曲線を作成する必要がある。

第７図は、厚さ０．１ａｍ　（４３ミル）、外径１９ｚ
ｚ（０，７５ｉｎ）、内径１７ｚｚ（０，６７ｉｎ）の
管２４について実験装置を用いて作成した較正曲線を表
している。較正データが作成されたら、較正曲線を用い
て、試験コイル３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂによっ
て出力された振幅の測定値に基づいて間隙を定めること
ができる。管２４の壁厚がセンサー３６．３８．４０．
４２の出力に影響することがあるので、較正は大切であ
る。第７図の較正曲線においては周波数２５ｋｌｌｚを
使用したが、好適な実施例においては、周波数が低くな
るほど管２４はセンサー３６〜４２に対して透過性にな
ることが確かめられたので、２５ｋＨｚよりも低い周波
数を測定のために用いている。

プローブ３０を使用して間隙の測定値を得るには、管２
４中にプローブ３０を挿入し、耐振枠２８を経て引っ張
り、その間の渦電流応答（信号振幅及び位相）を記録す
る。渦電流応答の振幅を測定することによって、較正曲
線に基づいて間隙を定めることができる０間隙の測定の
ために本発明のプローブ３０を使用する別の技術によれ
ば、プローブ３０と共に耐振枠２８を配置し、耐振枠２
８のところにプローブ３０を位置させる０次に耐振枠２
８を管２４に押し付け、耐振枠２８が実際に管２４と接
触している間隙の零点を測定する。これは有用であるこ
とが確かめられたが、その理由は、較正曲線の不正確さ
が（壁の楕円度、壁厚及び管の温度による）零点のシフ
ト（ｙ；！す）の結果であることによる。較正曲線は、
零点のシフトにも拘わらず直線状に保たれているので、
測定のための適切な零点の検出は、高度に正確な間隙の
測定値を与えるであろう。

間隙測定プローブとしての使用に関連して本発明による
プローブを以上に説明したが、本発明によるプローブは
、それと別の形式の測定を行うために用いてもよい０例
えば、本発明によるプローブは、既存の供用中の蒸気発
生器の管が受けた摩耗を感知するために使用される。摩
耗の検査は、通常、ボビンコイルを用いて行うが、この
コイルは、管の両側の耐振枠によって生じた摩耗を区別
できない０本発明のプローブは、どちらの耐振枠２８が
摩耗を生じているかを識別できるので、適切な修理が可
能となる。このように、本発明によるプローブは、管の
各側の間隙又は摩耗な還択的に検知できるという使用法
をもっている。

本発明のプローブ３０は、種々の形態で実施できる０例
えばセンサー３６．３８．４０．４２は、ばね軸３２に
リベット締めされているものとしたが、どんな適当な形
式の支持体に取着してもよい、更に、コイル枠３６ｇ、
３８ａ、４０ａ、４２ａはプラスチック材料から形成さ
れるものと工明したが、試験コイル３６ｂ、３８ｂ、４
０ｂ、４２ｂを管２４の内面に押し付けることを可能と
するものならば、どんな他の適当な材料からできていて
もよい。

本発明の多くの特徴及び利点は詳細な明細書から明らか
であり、従って、特許請求の範囲は、本発明の真の精神
及び範囲内に入る装置の全ての特徴及び利点を包含する
ものである。更に、当業者にとって多くの改変及び変更
が容易に可能であるので、本発明は上に述べた通りの構
成及び作用に限定されるものではなく、従って、全ての
適当な改変及び均等物は本発明の範囲内に包含されるも
のと考えることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、Ｕ形管及び耐振棒の配列を示す、蒸気発生器
の一部分の概略断面図、第２図は、単一のＵ形管及びそ
の−側の隣接した耐振棒の配列を示す概略断面図、第３
図は、Ｕ形管及び耐振棒の配列を示す概略断面図、第４
八図は、本発明の一実施例によるグローブを示す斜視図
、第４Ｂ図は、第４Δ図のセンサーの拡大斜視図、第５
八図は、従来の８コイルプローブの感知特性を示す線図
、第５Ｂ図は、本発明のプローブの感知特性を示す線図
、第６図は、Ｕ形管とこれに隣接した耐振棒との間の間
隙を感知する目的のために第４Δ図及び第４Ｂ図のプロ
ーブをＵ形管中に配置することを示す、第２図の概略断
面図、第７図は、本発明の１０−ブの測定値を較正する
ための較正曲線を示す線図である。３０・・・プローブ　　　３２・・・ばね軸（軸）３４
・・・先端（第１端）３６．３８．４０．４２・・・センサー３６ａ°、３８
ａ°、４０ａ°、４２ａ′・・・第１部分３６ａ″、３
８ａ′、４０ａ”、４２ａ′・・・第２部分３６ａ、３
８ｍ、４０ａ、４２ａ・・・コイル枠３６ｂ、３８ｂ、
４０ｂ、４２ｂ・・・試験コイル出願人　　ウェスチン
グハウス・エレクトリック・コーポレーションＦＩＧ、　　２゜ＦＩＧ、　　３゜ＦＩＧ、５Ｂ。ＦＩＧ、　　４Ａ。ＦＩＧ、　　４Ｂ。０．０　　　＋、０　　２．０　　３．０　４．０　５
．ＯＧ、０　７．０　１１．０　９．０　　＋０．ＯＡ
、Ｖ、Ｅｌ、間部（ミルＩＦＩＧ、　　７゜

Claims

【特許請求の範囲】第１端を有する軸と、該軸の前記第１端に取り付けられた第１センサーであっ
て、前記軸に取着された第１部分、及び該第１部分から
延びて前記軸の外周の少なくとも一部分を囲繞するＣ字
形部分である第２部分有する第１コイル枠と、該第１コ
イル枠のＣ字形の前記第２部分に装着されると共に、前
記軸の円周の第１部分の回りに延びている、第１試験コ
イルとを含む、前記第１センサーと、該第１センサーに隣接して前記軸の前記第１端に装着さ
れた第２センサーであって、前記軸に取着された第１部
分、及び該第１部分から延びて前記軸の外周の少なくと
も一部分を囲繞するＣ字形の第２部分を有する第２コイ
ル枠と、該第２コイル枠のＣ字形の前記第２部分に装着
されると共に、前記軸の円周の前記第１部分と異なつた
該軸の円周の第２部分の回りに延びている、第２試験コ
イルとを含む、前記第２センサーと、を含むプローブ。