JPS6246199A - 熱交換器の管内自動清掃装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱変換器伝熱管の管内を自動的に清掃する自動
清掃装置に係り、特に噴射流体を利用して伝熱管の管内
を清掃する熱交換器の管内自動清掃装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

近年、原子力発電、火力発電等の各種プラントにおいて
は１作業者の安全確保、人的負担の軽減化を図るために
、タービンプラントの復水器伝熱管（冷却管）の管内清
掃作業を自動作業装置を用いて自動的に行うようにした
各種の自動化室が提案されている６例えば特開昭５５−
１２３５１号の管内洗浄装置においては、復水器の水室
内に復水器管板面の全域にわたって摺動できるヘッダを
設け。

このヘッダから流体を噴射させて冷却器の管内を自動的
に清掃させるようにしている。

ところで、実際の復水器の冷却管は、冷却水として海水
等を循環さ資ているために、冷却管内部に貝等が付着し
て管内が閉塞することもあり、清掃作業時に噴出流体、
清掃ブラシ等を管内に通過させようとしても、通過困難
な状態となり、清掃作業が正常に終了しないことが度々
生じていた。

このような貝等の付着による閉塞は冷却管損傷の原因と
なるために、閉塞された冷却管に対しては付着物を除去
したり、管端プラグ（盲栓）等を施す必要があり、清掃
作業時において、このような冷却管について正確にチェ
ックし記録しておく必要があった。

更に、清掃作業が正常に終了しない場合においては、清
掃用の噴射流体、清掃ブラシが管内を通過できないため
に、噴射流体の圧力が管内で急上昇して大きな反力が自
動清掃装置に加わり、清掃装置が損傷したり脱落するこ
ともあった。第７図。

第８図は、このような清掃に用いる流体噴射ノズル８か
ら流体２５を伝熱管２内部に注入し、清掃ブラシ２６を
伝熱管内へ圧送した場合の伝熱管内部の流体圧力の変化
を示したものである。第７図は清掃作業が正常に終了し
た場合を示すもので、第７図（ａ）に示すように、清掃
ブラシ２６は伝熱管２内部を通過、清掃した後、反対側
管端から飛び出す。この過程における流体圧力変化を示
したものが第７図（ｂ）であり、清掃作業の開始に対応
する初期時刻ＴｏにおいてＰｏであった流体圧力は清掃
ブラシ２６の静摩擦力に対応する圧力ＰＮ　、更に清掃
ブラシ２６が動き始めた後の動摩擦力に対応する圧力ｐ
ｔＮを経て、清掃ブラシ２６が反対側伝熱管端に飛出し
、清掃が終了した時点Ｔｌにおいて再びＰａとなる。第
８図は清掃作業が異常終了となった場合を示しており、
第８図（ａ）に示すように伝熱管２の内部に貝等２７が
付着して管内が閉塞すると清掃ブラシ２６が伝熱管２内
の通過途中で停止してしまい清掃作業は未完となる。こ
の過程における流体圧力の変化を示したものが第８図（
ｂ）である。即ち、清掃開始時期にＰｏであった流体圧
力は、第７図（ｂ）の場合と同じ＜ＰＮを経てＰ’Ｎ　
となるが、伝熱管２内の付着物２７により清掃ブラシ２
６が停止した時点で急上昇を始め圧送流体供給手段（図
示せず）の最大吐出圧力に達する。但し、実際には、こ
の最大吐出圧力に到達する以前に、流体噴射ノズル８を
伝熱管端に密着させているノズル送り込み機構（図示せ
ず）に過大な力がかかり、ノズル送り込み機構や、ノズ
ルと管端密着面に損傷が生じたり或いは清掃装置の本体
が脱落する事態が発生するので、実際の圧力変化は清掃
損傷圧力Ｐｃまでしか上昇せず、それ以降は圧力流体２
５が入口端から漏れ出して圧力が急激に減少し時刻Ｔ２
で０となる。

従って、この種の管内自動清掃装置に伝熱管の管内圧力
が異常に高くなることを防止するための保護装置を設け
ることが非常に重要かつ不可欠な考慮点であった。

しかしながら、従来の自動清掃装置においては、自動清
掃装置の保護を図る手段や管内清掃の作業結果をチェッ
クし且つ記録する点については、何ら配慮されておらず
、冷却管の管内に貝等の付着が全くないという極めて理
想的な条件の下でしか、完全な清掃作業の自動化を実現
できない問題を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、そ
の目的とするところは、熱交換器用の伝熱管の管内清掃
作業を全数実施し、更にその作業結果を記録し得る熱交
換器の管内自動清掃装置を提供することにある。

［発明の概要〕 本発明は、上記目的を達成するために、熱交換器を構成
する伝熱管を多数支持する管板面上を走行する移動体と
、前記移動体に設けたノズル保持機構を介して保持され
た清掃用の流体噴射ノズルと、前記流体噴射ノズルへ流
体供給ラインを介して流体を圧送する流体供給装置と、
前記移動体及び前記ノズル保持機構を駆動制御する駆動
制御手段と、前記流体供給装置の流体圧送を制御する流
体供給制御手段とを備えてなる管内自動清掃装置におい
て、前記流体供給ラインの一部にこの流体供給ライン中
の流体圧力の変化を検出してこの検出信号を前記流体供
給制御手段に送る流体圧力検出手段を設けると共に、前
記流体供給制御手段は前記流体供給ラインの圧力変化が
設定値以上になると前記検出信号に基づき前記流体供給
ラインへの流体送りを中止制御するように設定し、更に
前記駆動制御手段と前記流体供給制御手段とに清掃結果
記録手段を接続して、この清掃結果記録手段に前記駆動
制御手段により生成された伝熱管の位置データと前記流
体供給制御手段により生成された前記伝熱管の清掃結果
データを記録させるようにしたものである。

このような構成よりなる本発明によれば、自動作業装置
が本体が伝熱管の管板面上を移動し、清掃用の噴射ノズ
ルを介して各伝熱管の管内を清掃する清掃工程において
、伝熱管の管内に貝等が付着して閉塞状態となっている
場合には、噴射ノズルの高圧水が通過不能となり、管内
圧力が増大していくが、この管内圧力は流体供給ライン
に設けた流体圧力検出手段を介して検出され、管内圧力
が所定の圧力値以上になると上記検出信号に基づいて流
体供給制御手段が流体供給ラインへの流体送りを中止制
御する。従って管内は異常高圧状態となることなく、自
動作業装置に大きな反力を与えることがないので、自動
作業装置の破損、脱落といった異常事態の発生を未然に
防止することができる。また、この場合には、伝熱管の
清掃作業を未完状態で終らせ１次の作業位置に自動作業
装置本体を移動させることができる。そして、このよう
な清掃過程においては、清掃結果記録手段に駆動制御手
段、流体供給手段を介して各伝熱管の位置データ、清掃
結果データが記録される。従って、これらのデータから
、どの位置における伝熱管が不良状態、即ち、管閉塞等
の異常事態が発生しているか直ちに、ｔｌｌすることが
でき、清掃終了後に、このような不良な伝熱管を早急に
補修、交換或いは盲栓等を施して対処することができる
。

〔発明の実施例〕 本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づき説明す
る。

第１図は、発電プラント用タービン復水器の伝熱管（冷
却管）に本発明の一実施例を適用した例を示すもので、
同図において、１は復水器、２は冷却管、３は冷却管群
を支持する管板、４は管板３面上を管配列方向に沿って
自走する自動清掃装置である。自動清掃装置４は、管板
３面上を走行する走行機構５と、走行機構５に支持され
た移動体６と、移動体６に旋回可能に設置された作業ア
ーム７と、作業アーム７の先端に設けた管内清掃用の噴
射ノズル８から構成されており、また清掃袋！！！４は
第２図に示すように支持脚９を伝熱管２の管端に挿着さ
せて管板３面上に移動可能に支持されている。移動体６
の移動動作及び噴射ノズル８の位置決めを行う作業アー
ム７の旋回動作は、ケーブル１０で接続された移動制御
ユニット１１で制御される。また管内清掃作業は、圧送
流体供給ユニット１２より流体供給ホース１３を介して
噴射ノズル８に圧送されてきた流体を、噴射ノズル８を
介して伝熱管２内部に注入することにより行われる。第
３図は、このような高圧流体を用いた伝熱管２内の清掃
作業状態を示すもので、熱交換器の入口側管板３及び出
口側管板３′の両端で保持された伝熱管２に圧送流体２
５を注入すると。

管内に予め挿入した清掃ブラシ２６が圧送されて伝熱管
２の内面が清掃されるようにしである。ここで、流体供
給ユニット１２からの流体圧送は移動制御ユニット１１
と連動する清掃制御ユニット１４により制御される。

第２図は、自動制御装置４のブロック図を示すもので、
同図に示すように、流体の圧送ライン１３の一部を構成
する噴射ノズル８には、流体圧力の変化を検出する圧力
スイッチ１６が装着されており、且つ圧力スイッチ１６
の検出信号１７が清掃制御ユニット１４に入力されるよ
うに構成されている。また、流体供給ライン１３には、
流体制御弁１８が設置されている。流体制御弁１８は、
清掃制御ユニット１４からの制御信号１９により開閉制
御されるものであり、清掃制御ユニット１４が圧力スイ
ッチ１６からの検出信号１７に基づいて流体供給ライン
１３の圧力が正常であることを判定した場合には、流体
制御弁１，８を開状態に制御する。また清掃制御ユニッ
ト１４が流体供給ライン１３（噴射ノズル８）の圧力が
異常値であることを判定した場合には、流体制御弁１８
に閉信号が送られて弁が閉じ流体供給ユニット１２から
の流体送りが中止されるようにしである。

２０は自動清掃装置の清掃作業状態を記録する清掃結果
記録ユニット（以下、記録ユニットとする）であり、記
録ユニット２ｏは移動制御ユニット１１及び清掃制御ユ
ニット１４に接続されており、移動制御ユニット１１か
ら転送されてきた伝熱管の位置データ２１と清掃制御ユ
ニット】−４から転送されてきた清掃データ２２に基づ
き清掃結果を記録するように構成されている。

次に本実施例における自動清掃装置の動作を説明する。

先ず、清掃作業の作業シーケンスについて説明する。移
動体６を移動制御ユニット１１の制御信号２３により清
掃対象伝熱管２の近傍まで管板３の面上を移動させる。

この移動動作は、移動体６を支持する支持脚９の伝熱管
２内部への挿入、引出し動作と、支持脚９の引出し動作
時に管板３面上を走行する走行機構５を介して行なわれ
る。次いで、移動機構ユニット１１の制御信号２３によ
り、作業アーム７を旋回制御し、流体噴射ノズル８の先
端を作業対象伝熱管２と軸合せして、流体噴射ノズル８
を伝熱管軸方向に送り込み。

ノズル先端を伝熱管端に密着させる。この時点で清掃作
業の準備は完了となり、移動制御ユニット１１から清掃
制御ユニット１４に清掃開始信号２４が送られる。次い
で、清掃制御ユニット１４の制御信号１９に基づき流体
供給ライン１３に設けた流体制御弁１８が開かれ、流体
供給ユニット１２、流体供給ライン１３、流体噴射ノズ
ル８を介して流体２５が伝熱管２の内部へ注入され、こ
の流体圧力により清掃ブラシ２６が伝熱管２内を通過し
、この通過時に管内清掃がなされて、ブラシ２６は反対
側管端から送出される。更に、清掃開始より所定の時間
が経過した後に、流体制御弁１８が閉じ、流体噴射ノズ
ル８が伝熱管２の管端より引出され、清掃作業が完了す
る。以下、同様の動作を伝熱管群の各位置で繰返し行う
ことにより金管の管内清掃が行われる。

そして、このような清掃作業の過程において、流体噴射
ノズル８内部の流体圧力は圧カスインチ１６を介して所
定の時間だけ清掃制御ユニット１４によりモニターされ
ており、伝熱管２内に貝等が付着して流体圧力が設定圧
力（清掃装置損傷防止圧力）より高くなると、圧力スイ
ッチ１６がＯＮ　−ＯＦ　Ｆの切換動作を行い、この圧
力スイッチ１６の圧力検出信号１７が清掃制御ユニット
１４内に人力される。この検出信号１７に基づき清掃制
御ユニット１４が流体制御弁１８を弁閉制御し、圧送流
体２，５の送り出しが中止される。その結果、伝熱管２
内の流体圧力の過度の上昇が防止される。また、これと
同時に、清掃制御ユニット１４内にこの伝熱管における
清掃作業異常終了（未完）を示す清掃データが生成され
る。一方。

所定時間内に伝熱管２内の管内圧力が設定値より高くな
らなければ、この伝熱管の清掃作業の完了後に清掃制御
ユニット１４からの制御信号１９により流体制御弁１８
が閉制御され、同等に清掃制御ユニット１４内で清掃作
業の正常終了（完了）を示すデータが生成される。そし
て、金管の清掃作業の終了後、各伝熱管２内の清掃作業
終了状態を示すデータ２１が記録ユニット２ｏに転送さ
れると共に、移動制御ユニット１１より清掃作業を実施
した伝熱管２の位置データ２１が転送され。

記録ユニット２ｏがこれらのデータ２１．２２を清掃結
果として記録する。

第４図は、既述した圧力スイッチ】−６を介してモニタ
ーされる流体噴射ノズル８の内部圧力変化を示したもの
で、縦軸はノズル８内の流体圧力、横軸は時間である。

同図の１点鎖線で示すように、正常な管内清掃作業時に
おける流体圧力は初期圧力Ｐｏ　　（時刻Ｔｏ）から清
掃ブラシ２６の静摩擦力に対応するＰＮ　を経て時間Ｔ
Ｉにおいて再びｐｏ　となる。圧力スイッチ１６がモニ
ターする所定時間ＴｐはＴ１に余裕値を見込んだＴＥを
用ｔ）で。

Ｔ　ｐ　＝　Ｔ　Ｅ−Ｔ　。

により設定する。また、同図の実線で示すように、異常
清掃作業時においては、流体圧力はＰＯ，ＰＮを経て伝
熱管２内の付着物により清掃ブラシ２６が停止した時点
から急上昇を始める。しかしながら、本実施例において
圧力スイッチ１６のＯＮ−ＯＦＦ境界値を、圧力ＰＮと
清掃装置損傷圧力ＰＣの間の適当な清掃装置損傷防止圧
力Ｐｐに設定し、流体の圧送を制御しているため、圧力
はＰｐ以上に上昇することない。

従って、本実施例によれば圧力スイッチ１６からの信号
発信点Ｓ以降、圧力はＴＥ時点までＰｐのまま保持され
、清掃装置に過大な反力が加わることがないので、装置
本体の損傷、脱落を防止することができる。また、清掃
装置の終了状態も、圧力スイッチ１６の信号をモニター
することにより容易に判定することができる。

更に、本実施例によれば、清掃ブラシ圧送用の流体供給
ライン１３に設けた圧力スイッチ１６のＯＮ−〇ＦＦ動
作による極めて単純なロジックを利用して熱交換器伝熱
管の管内清掃作業を自動的に且つ全数実施できると共に
、その作業結果を各伝熱管ごとに正確に記録することが
できるので、伝熱管群の中に貝等が付着して欠陥が生じ
た伝熱管を容易にチェックし、伝熱管の交換、補修、盲
栓の実施等を簡単に行い得、る。

第５図は１本発明の他の実施例を示すものである。同図
において、既述した本発明の一実施例（第１実施例）と
同一符号は同一部分を示すもので、その説明については
省略する。本実施例は流体噴射ノズル８に圧力スイッチ
１６の代わりにリミットスイッチ付リリーフ弁３０を設
けた点が第１実施例と異なる。リミットスイッチ付リリ
ーフ弁３０は、第６図に示すように、圧力制御ノズル：
３１、流体バイパスノズル３２、弁体３３、弁座３４、
ステム３５、コイルスプリング３６、リミットスイッチ
３７より構成され、圧力制御ノズル３１が流体噴射ノズ
ル８に取付けられている。このリリーフ弁３ｏは、噴射
ノズル８の管内圧力が高まり圧力制御ノズル３１の内部
流体圧力が設定圧力以上になると、ステム３５がスプリ
ング３６の力に抗して上昇し、圧力制御ノズル３１内の
流体は、ステム下端３３と弁座３４の間に生じる流路ヲ
通ッて、流体バイパスノズル３２より外部に放出される
。また、ステム３５が上昇すると、ステム上端がリミッ
トスイッチ３７に接触して、噴射ノズル８内の圧力が高
まることを示す検出信号１７が生成され、この検出信号
１７に基づき流体供給制御ユニット１４が作動して、流
体供給ライン１３の弁１８を閉じる。

本実施例によれば、流体噴射ノズル８の内部圧力が清掃
装置損傷防止圧力Ｐｐに達した時点で、時間遅れが生じ
ることなく、直ちに高圧流体を外部に放出することがで
きるので、自動清掃装置を極めて安全に運用することが
できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば熱交換器伝熱管の管内清
掃作業を自動的に且つ全数確実に実施することができ、
しかも清掃作業結果を正確に記録することができるので
、管内に異常のある伝熱管を直ちにチェックすることが
でき、更に管内清掃時に管内圧力が異常に高まるような
事態を未然に防止して装置の損傷ア脱落等を防止できる
安全性の高い自動清掃装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す使用状態説明図、第２
図は上記実施例のブロック図、第３図は上記実施例に用
いる清掃ブラシの動作状態を示す一部省略断面図、第４
図は上記実施例における流体噴射ノズルの清掃作業時の
流体圧力変化を示す説明図、第５図は本発明の他の実施
例を示すブロック図、第６図は第５図の実施例に使用す
るリミットスイッチ付リリーフバルブの断面図、第７図
及び第８図は従来の清掃装置の伝熱管内の流体圧力変化
を示す説明図である。 ２・・伝熱管、３・・・管板、４・・・自動清掃装置、
６・・・移動体、７・・・ノズル保持機構（作業アーム
）、８・・・流体噴射ノズル、１１・・・駆動制御手段
（移動制御ユニット）、１２・・・流体供給装置、１３
・・・流体供給ライン、１４・・・流体供給制御手段（
清掃制御ユニット）、１６・・・流体圧力検出手段（圧
力スイッチ）、１７・・・検出信号、２ｏ・・・清掃結
果記録手段、２１・・・位置データ、２２・・・清掃結
果データ。 ２５・・・流体、３０・・・リミットスイッチ付リリー
フ（ばか１名） 第２目 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱交換器用の伝熱管を多数支持する管板面上を走行
   する移動体と、前記移動体に設けたノズル保持機構を介
   して保持された清掃用の流体噴射ノズルと、前記流体噴
   射ノズルへ流体供給ラインを介して流体を圧送する流体
   供給装置と、前記移動体及び前記ノズル保持機構を駆動
   制御する駆動制御手段と、前記流体供給装置の流体圧送
   を制御する流体供給制御手段とを備えてなる管内自動清
   掃装置において、前記流体供給ラインの一部に該流体供
   給ライン中の流体圧力の変化を検出して検出信号を前記
   流体供給制御手段に送る流体圧力検出手段を設けると共
   に、前記流体供給制御手段は前記流体供給ラインの圧力
   変化が設定値以上になると前記検出信号に基づき前記流
   体供給ラインへの流体送りを中止制御するように設定し
   、更に前記駆動制御手段と前記流体供給制御手段とに清
   掃結果記録手段を接続して、該清掃結果記録手段に前記
   駆動制御手段により生成された伝熱管の位置データと前
   記流体供給制御手段により生成された前記伝熱管の清掃
   結果データを記録させるようにしてなることを特徴とす
   る熱交換器の管内自動清掃装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記流体圧力検出
   手段は、圧力変化によりＯＮ−ＯＦＦ動作を行う圧力ス
   イッチにより構成してなることを特徴とする熱交換器の
   管内自動清掃装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記流体圧力検出
   手段は、圧力変化によりＯＮ−ＯＦＦ動作を行うリミッ
   トスイッチ付のリリーフ弁により構成してなることを特
   徴とする熱交換器の管内自動清掃装置。