JPS63215951A - 発電所水圧鉄管の点検装置 - 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、水力発電所に設置されている水圧鉄管の内面
を、遠隔制御によって点検し得るように創作した装置に
関するものである。

〔従来技術〕

第１０図は、水力発電所の１例として渇水発電所を模式
的に描いた説明図である。上部貯水池６１と発電所６２
とは水圧鉄管１によって接続されている。

６３は下部貯水池、６４は変圧器、６５は送電線である
。

上記の水圧鉄管１は、発電所６２の規模や立地条件によ
って差が有るが、一般に直径４〜５メートル、長さ数百
〜千メートルの巨大設備で、急傾斜を付して設置されて
いる。こうした事情から、その内面の検査は非常に困難
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

現状において、長さ約１００メ一トル程度の水圧鉄管の
点検は、休止時に縄梯子を吊り下げたり、ゴンドラを吊
り下げたりして、作業員の目視検査で遂行し得るが、そ
れ以上の長さの水圧鉄管においては適当な点検用具の無
いこと、並びに、大きい危険を伴うことの故に、点検を
実施されていないのが実情である。

この為、数百〜千メートルの水圧鉄管内面を無人的に点
検し得る装置の開発が切望されている。

そこで、適当な台車にテレビカメラを搭載してこの台車
を水圧鉄管内に吊り降ろす方法が考えられる。

然しなから、次に述べるような技術的困難の為に、テレ
ビカメラによる水圧鉄管内面の検査は、未だ実施されて
いない。

（イ）数百メートルの長さの電カケープルでテレビカメ
ラ装置（ズームイン、旋回装置、照明設備。

カラーテレビカメラを含む）に電力を供給しようとする
と、電圧低下の防止の為に太いケーブルが必要となる。

太いケーブルは自重が大であり、該ケーブルを数百メー
トルも斜面に垂らすと自重で切断する。また、ワイヤー
を補強材としたケーブルでは総重量、直径が巨大となっ
て、大型大容量のウィンチ手段を設置しなければならな
いので実用性がない。

（０）テレビカメラ搭載台車に発動発電機を搭載して電
源を供給しようとすると、発動発電機の電気出力が完全
な定電圧性を有しないため、テレビカメラの作動が不安
定になり、画質が低下するので点検精度が良くない。

（八）その上、急傾斜の水圧鉄管内へ台車を吊り降ろす
と、発動発電機の傾斜が許容傾斜角を越え、燃料油や潤
滑油の漏失を招く虞れが大きい。

（ニ）水圧鉄管の内面には防蝕の為、塗装を施行しであ
ることが多いが、従来の巻上げに使う金属製ロープでは
これらを上下させると、水圧鉄管内面の下側面を摺動す
るので塗膜を損傷させる虞れがある。

（ネ）テレビカメラ、電動回転台等への制御信号。

テレビカメラからの画像信号の伝送には、従来技術にお
いては多芯ケーブル、同軸ケーブル等の信号ケーブルを
夫々単独または組合わせて使う。

しかしこれらのケーブルの長さが長くなると総重量が増
加する。このため、電カケープルと同様に自重に対する
補強も必要となるので、巻上げ装置も含めその取扱いが
困難となって来る。

またすべて無線にて行なおうとすると地中内の鉄管によ
りアースされ、誤作動の懸念があり、かつ送受信設備が
大型となる。

（へ）台車を吊り降ろし、吊り上げて無人的に点検をし
ても、どの位置を邊影しているかを計測。

表示することが困難であっ、た。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、（ｉ）吊
り降ろし、吊り上げに巨大なウィンチ手段を必要とせず
、 （ｉｉ）テレビカメラに安定した作動を行わせて良質の
画像を得ることが出来、 （ｉｉｉ　）急傾斜の水圧鉄管に適用しても発動発電機
にトラブルを、生じる虞れが無く、 （ｉｖ）遠隔操作によって水圧鉄管内面をテレビ画像に
よって点検することが出来、点検場所の位置の表示（距
離、角度、溶接線個数）機能を有し、（ｖ）鉄管内面塗
膜を損傷する虞れの無い発電所水圧鉄管の点検装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為に創作した本発明装置は、 （ａｌ　　テレビカメラを搭載して水圧鉄管内に吊り降
ろす台車と、 （ｂ）　　上記台車の枠組に対して吊持された発動発電
機、並びに該台車に搭載されたバッテリ、及びコントロ
ールユニットと、 （Ｃ１上記台車を水圧鉄管内に吊り降ろし、吊り上げる
非金属ロープ、及び該非金属ロープを巻き取り９巻き出
して台車を吊り上げ、吊り降ろしするウィンチ手段と、 （ｄ）　　上記ウィンチ手段の近傍に設置して使用され
る操作盤と、 （ｅ）　　前記台車に搭載されたコントロールユニット
と前記操作盤との間を接続して、制御信号および画像信
号を伝送する信号ケーブルと、 （【）　　水圧鉄管の中心線と平行な回転軸の回りに回
動可１１になように台車に支承されて、テレビカメラ及
び照明装置を１．’ｉＡ！したカメラ台と、（ｌ（）上
記カメ・う台を回転させる駆動手段、及びその回転角を
検出してテレビ画面に表示させる手段と、 （り）前記の台車の走行距離を検出する手段、および検
出距離をテレビ画面に表示させる手段とを設け（１）　
　ｉｉｉ記の発動発電機は前記のカメラ台を回転させる
駆動手段、及び照明装；６に電力を供給するものであり
、前記のバッテリはコントロールユニット及びテレビカ
メラに電力を供給するものとした。

本発明において台車の枠３」１に対して吊持するとは、
台車の床面Ｊ、りも上方に設けた構造物によって回動自
在に支承し、その自重によって自動的に水平を保たしめ
る意である。

〔作　用〕

上記のように構成した装置によれば、 （Ａ）台車に搭載した発動発電機によって、大電力を消
費する照明手段に電力を供給し得るとともに、（Ｂ）搭
載バッテリの安定した電気的出力によってテレビカメラ
を安定して作動せしめることが出来、（Ｃ）これによっ
て、台車に電カケープルを接続する必要が無く、また、
単一の信号ケーブルを用いることによって軽量化が図れ
、該台車の吊持に軽量の非金属ロープ（例えば合成樹脂
繊維を用いたロープ）を使用し得るので、ウィンチ手段
が小形小容量のもので足り、 （Ｄ）信号ケーブルを介してテレビカメラの操作、及び
映像信号の伝送が可能であるため、安全にリモートコン
トロールすることが出来、 （Ｅ）鮮明な映像と、スタート地点からの距離、鉄管の
円周方向のどの地点を撮影しているかを正確に画面上に
示すことが出来るので、水圧鉄管設備建設時の図面と対
比して、不良部分の位置を判断することが出来、 （Ｆ）非金属ロープを用い得るので水圧鉄管内面の塗膜
を損傷することがない。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る点検装置の１実施例によって水圧
鉄管１の内面を点検している状態の概要的な説明図であ
り、１ａは水圧鉄管の傾斜部、１ｂは同じく上方水平部
及びコンクリート製導水管部である。

本実施例の装置は、これを大別して無人作業装置部分Ｉ
と連結部分■と、後方支援装置部分■とから成っている
。

上記無人作業装置部分ｌは、水圧鉄管傾斜部ｌａ内に吊
り降ろされる台車２と、これに搭載された電動ズームレ
ンズ付きのテレビカメラ３と、コントロールユニット４
と、バッテリ５と、発動発電機６とから成っている。

上記発動発電機６は、第３図、第４図について後述する
ように吊持され、常に水平姿勢を保つようになっている
。

連結部分■は、前記の台車７に取り付けられた非金属ロ
ープ７と、前記のコントロールユニット４に接続された
信号ケーブル８とから成っている。

本例の非金属ロープ７は、アラミド繊維製のロープ（商
標名ケブラーロープ）、太さ１２Ｂを２本用いである。

このように非金属ロープを使用すると、巻上げ重量を軽
減することが出来、しかも水圧鉄管の内面塗装を傷つけ
る虞れが無い。

前記の信号ケーブル８は、数百メートル分の自重を吊持
するだけの強度を有していないので、図示の如く、略一
定間隔で非金属ロープ７に対して着脱容易に縛着しであ
る。

前記の後方支援装置部分■は、水圧鉄管の上方水平部ｌ
ｂ内に設置され、キャップスタンウィンチ９と、操作盤
１０とから成っている。

９ａはキャップスタンウィンチの巻取機、９ｂは同じく
巻上機である。

前記の連結部分■は、非金属性の滑車１１に巻き掛けて
巻き取られ、信号ケーブル８は非金属ロープ７から取り
外して操作盤１０の付属リールに巻き取られる。

上記の取り外し、取りつけは作業員によって行われるの
で、信号ケーブル８は必ずしもリールに巻き取らずに、
上方水平部ｌｂ内の床上にループをなして（所謂とぐろ
を巻いた状態に）積み重ねてもよい。

第２図は、前記の無人作業装置部分■の正面図、第３図
は同じく側面図である。第４図は作動中の１例を示す側
面図である。

台車２に搭載されたテレビカメラ装置３は、台車２のマ
スト２ａに対して着脱可能に取り付けられた電動回転台
３ａに支承されたカメラ台３ｂに対して、ライト３ｃと
テレビカメラ３ｄとを搭載した構造である。

上記の回転台３ａは、第３図の如くマスト２ａの上端部
に取り付けたり、第４図に示す如くマスト２ａの中はど
に取り付けたりして、その高さ寸法Ｈを調節できるよう
になっている。３．−１は前記回転台３ａの回転中心線
である。前記テレビカメラ３ｄは、上記中心線３．−Ｉ
に直角な方向を向けてセントしである。

前記のように高さ寸法Ｈを調節できるようにしであるの
は、（第１図参照）上記中心線３１−１を、水圧鉄管傾
斜部１ａの中心線１．−１に合わせるように調節可能と
したものである。

前記の発動発電機６は、第３図に示すように軸６ａによ
り、台車２に対して吊持しである。

これにより、第４図に示すように台車２が傾いても、発
動発電機６は自動的に水平を保つ。

第２図及び第３図に示した２ｂは、台車２の車輪、２ｃ
はアウトリガ形の車輪である。その詳細を第５図に示す
。

車輪２ｂは、台車２に固着された車軸２．−１に対して
、ベアリング２．−ｆｆｉを介してホイル２．−１を回
転自在に取り付けた構造である。

一方、アウトリガ２Ｃは次のような構造である。

台車２に対し、ピン２ｃｍ、によって車軸２ｃｍ２が傾
動自在に枢着されている。

上記車軸２ｃｍ２の自由端付近に、ホイル２ｃｍ。

が回転自在に取り付けられている。更に、上記車軸２ｃ
ｍ２の自由端付近は、台車２に対してショックアブソー
バ２ｃｍ４を介して支承されている。

このようにして、アウトリガ形の車輪２Ｃを設けると、
台車２が水圧鉄管の内面上に安定して支承され、（第１
図参照）キャップスタン形ウィンチ９によって台車２を
吊り上げ、吊り降ろす際、該水圧鉄管領斜部１ａの中心
線１１−Ｉと平行に真直に走行し、蛇行が防止される。

第３図中央部の左右（本図において紙面の奥行方向）に
取付けた１対の小型車輪１２は、溶接線の個数カウンタ
ーと回転距離計とを装備したもので、詳細を第６図及び
第７図に示す。

本発明の如（台車を水圧鉄管内に吊り降ろして、遠隔操
作しつつテレビカメラによって点検を行う場合、テレビ
画面に表示されている像が水圧鉄管内の何処であるかを
把握することは、検査項目として不可欠であるが、数百
〜千メートルの長尺構造物内の台車の位置を正確に検出
することは相当に困難である。

そこで、本実施例は、走行車輪に設けた走行距離計（機
構的には回転数の累算計器）による測定手段と、走行車
輪が水圧鉄管の溶接ビードに乗り上げ乗り越したときの
車軸の変位を検出して溶接個所の通過回数を計数する手
段とを併用した。

走行距蔀計は０．１メ一トル単位で精細に距離を計るこ
とが出来るという長所を有しているが、数百メートルの
長距離を走行するうちには、水圧鉄管内壁面と車輪外周
との滑りが累計されるので、これを較正しなければ測定
値の信転性が確保できない。

一方、水圧鉄管は、数メートルの鉄管を溶接して繋ぎ合
わせてあり、溶接個所は正確に測定され記録されている
。従って、この溶接ビードを物尺の目盛として利用する
と、該目盛の位置は正確でズしたりする虞れが無い。し
かし目盛が粗くて（数メートル置き）詳細な位置測定が
出来ない。

そこで本実施例は、走行車輪に設けた走行距離計で細か
い目盛の長さ計測を行うと共に、溶接ビード通過回数を
算えて上針走行距離計の表示を較正し得るように構成し
た。

（第６図、第７図参照）１２ａは硬質ゴム車輪である。

１２ｂはスプリングで、上記の車輪１２ａを水圧鉄管内
面に押しつける作用をする。１２ｃは溶接線の段差の変
位を増幅する為のテコの役割をするレバーで、段差があ
ると回動し、リミットスイッチ１２ｄを作動させ、コン
トロールユニットに段差検出信号が送られる。ただし、
管内の取付物などによって誤計数しないよう、左右のリ
ミットスイッチ１２ｄが同時に作動した時のみ検出信号
を発する機能を有している。１２ｅは回転距離計タイプ
の計測器で、その検出信号はコントロールユニット４（
第２図、第３図）に送られる。上記コントロールユニッ
ト４からの信号で後方支援操作装置である操作盤１０（
第１図）のテレビ画面（図示省略）に溶接線個数と距離
とを表示する。

この実施例（第１図）の装置によって、水圧鉄管ｌの内
面を点検する際は、キャンプスタン形ウィンチ９によっ
て一定速度（３ｍ〜１０ｍ／ｍ１ｎ）で台車２を吊り降
ろしく又は吊り上げ）つつ、操作盤１０により、信号ケ
ーブル８及びコントロールユニット４を介して、発動発
電［６の運転、照明設ＯＮ　３　ｃの点灯、テレビカメ
ラ３ｄの撮像およびズームアツプ、電動回転台３ａの旋
回動作、センサ１２による接続線の計数とスタート地点
からの距離計測などを行なわせる。その画像信号はコン
トロールユニット４から伝送され、前記操作盤１０に設
けられたブラウン管（図示せず）によって観察され、記
録の為にビデオテープに収録される。

点検は水圧鉄管領斜部１ａの内面を台車が走行。

停止し、この間カメラ部３を回転軸中心３．−５の廻り
に一定速度で回転させる。必要に応じて回転を停止させ
、ズームアツプをしてより詳細に検査することも出来る
。

第８図はテレビ画像の１例を示し、４１はビードの画像
、４２は上記ビードの周辺に発生している点食である。

画面左下の数字４３はカメラの回転方向を示し、この例
では真下を向いているためｒ３６０　＠Ｊが表示されて
いる。

画面右下の数字４４は、水圧鉄管の溶接ビードの計数値
である０本例における前記のビード４１は上方から３５
番目のものであり、「Ｎｏ３５　Ｊが表示されている。

画面右上の数字４５は、スタート点から画面位置までの
距離（本例ではｉｓｓ、ｓメートル）を表わしている。

本例においては、画面中央に溶接ビード４１が差しかか
ったときのビード計数表示４４を見て、作業員が距離計
表示４５を補正し得るようになっている。

本発明を実施する際、コントロールユニット４によって
上記の補正を自動的に行わせることも、公知技術を適用
して容易に可能である。

第２図乃至第４図に示したライト３ｃは、常にテレビカ
メラ３ｄの視野内を照明する。このライト３ｃは、発動
発電機６によって電力を供給されるので、台車外から電
力を供給する必要が無い。

また、テレビカメラ３ｄはバッテリ５によって電力を供
給されるので、電源電圧が安定しており良好な画像が得
られる。

本実施例のバッテリ５は密閉型パンテリを用い、台車２
に固定して搭載しである。本発明を実施する際、密閉型
でないバッテリを用いることも出来るが、この場合は該
バッテリを台車の枠組に吊持することが望ましい。

本実施例においては、第６図に示す如く、水圧鉄管１の
傾斜部１ａの下端付近に安全手段を構築した。水圧鉄管
の下方水平部ｌｃ内に、管を仕切る形に足場用チェーン
６１を張り渡すと共に、安全ネット及び防炎シート６２
でこれを覆い、その上に古タイヤ６３を並べて取り付け
である。

更に、その上流側に保護風船６４を設けた。このように
安全手段を講じておけば、万一、台車２の搭載物が転落
しても、水圧鉄管の下流側に設けられている水車設備に
噛み込まれる虞れが無い。

なお、本実施例においては、図示を省略するが水圧鉄管
ｌの上方水平部１ｂの前端（下流側）付近にもバリケー
トを築いて、器物や人員の転落を防止して点検を行った
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る発電所水圧鉄管の点
検装置によれば、 （１）台車に搭載した機器に対して台車外から電力を供
給する必要が無く、従って台車に送電ケーブルを引きず
らせる必要が無いので、吊り降ろし。

吊り上げに巨大なウィンチ手段を必要とせず、（ｉｉ　
）テレビカメラに対してバッテリの電力を供給するので
電源電圧が安定しており、良質の画像が得られるので高
精度の点検が可能であり、（ｉｉｉ　）急傾斜の水圧鉄
管を点検する場合も、傾斜に起因するトラブル（発電機
用発動機の燃料漏出。

潤滑油漏出など）を生じる虞れが無く、（ｉｖ）遠隔操
作可能であるため、多大の労力を要せず、 （ｖ）鮮明な映像とスタート地点からの正確な位置と、
カメラの撮像方向の角度とが画面上に表示されるので安
全、容易に正確な点検を行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発電所水圧鉄管の点検装置の１実
施例を示し、水圧鉄管を断面して描いた全体的説明図で
ある。 第２図は上記実施例における無人作業装置部分の正面図
、第３図は同じく側面図、第４図は同じく使用状態にお
ける側面図である。第５図は上記実施例の台車の車輪部
付近の部分的断面図である。 第６図−及び第７図は溶接ビード検出手段の説明図、第
８図はテレビ画像の１例を示す外観図である。 第９図は安全手段の説明図である。 第１０図は渇水発電所の模式図である。 １・・・水圧鉄管、２・・・台車、２ａ・・・マスト、
２ｂ・・・車輪、２ｃ・・・アウトリガ形の車輪、３・
・・テレビカメラ装置、３ａ・・・電動回転台、３ｂ・
・・カメラ台、３ｃ・・・ライト、３ｄ・・・テレビカ
メラ、４・・・コントロールユニット、５・・・バッテ
リ、６・・・発動発電機、６ａ・・・吊持用の軸、７・
・・非金属ロープ、８・・・信号ケーブル、９・・・キ
ャップスタン形ウィンチ、１０・・・操作盤、１１・・
・滑車、１２・・・溶接線カウンタおよび距離計測機。 特許出願人　　関西保温工業株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　　　正　実（外１名） ｇ２ｖＡ 慣３図 Ｉ　Ｃ＠−人４イ１催４に郁δ→ ２Ｇ（丁りトリ刀つ ｆＪ５　１ｊｌ ｔＢ　６　図 ｆ１７！１１ ７どａ 第　８　図 第　９　図 プＣ（１ρ省Ａく千（１）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電所の水圧鉄管の内面を検査する装置において、 （ａ）電動ズームレンズを備えたテレビカメラを搭載し
   て水圧鉄管内に吊り降ろす台車と、 （ｂ）上記台車の枠組に対して吊持された発動発電機、
   並びに、該台車に搭載されたバッテリおよびコントロー
   ルユニットと、 （ｃ）上記台車を水圧鉄管内に吊り降ろし、吊り上げる
   非金属ロープ、及び該非金属ロープを巻き込み、巻き出
   して台車を吊り上げ、吊り降ろしするウインチ手段と、 （ｄ）上記水圧鉄管の傾斜部外に設置して使用される操
   作盤と、 （ｅ）前記台車に搭載されたコントロールユニットと前
   記操作盤との間を接続して、制御信号および画像信号を
   伝送する信号ケーブルと、 （ｆ）水圧鉄管の中心線と平行な回転軸の回りに回動可
   能なように台車に支承されて、前記のテレビカメラ及び
   照明装置を搭載したカメラ台と、 （ｇ）上記カメラ台を回転させる駆動手段、及びその回
   転角を検出してテレビ画面に表示させる手段と、 （ｈ）前記の台車の走行距離を検出する手段、および検
   出距離をテレビ画面に表示させる手段とを設け、 （ｉ）前記の発動発電機は前記のカメラ台を回転させる
   駆動手段、及び照明装置に電力を供給するものであり、
   前記のバッテリはコントロールユニット及びテレビカメ
   ラに電力を供給するものであることを特徴とする発電所
   水圧鉄管の点検装置。 ２、前記の台車は、側方に張り出したアウトリガ形の補
   助車輪を備えたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載した発電所水圧鉄管の点検装置。 ３、前記の走行距離検出手段は、水圧鉄管の内面に転触
   する車輪と、上記の車輪に取り付けられた走行距離計と
   、同車輪の車軸を支承しているレバーと、上記レバーを
   台車に対して傾動可能に支承しているレバー軸と、該レ
   バーの傾動によって開閉作動するリミットスイッチとを
   備えたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の発電所水圧鉄管の点検装置。 ４、前記の車輪は台車の左右にそれぞれ設けられて、そ
   れぞれレバーと、レバー軸と、リミットスイッチとを備
   えたものであり、かつ、それぞれ設けられたリミットス
   イッチの両方が同時にレバーの傾動を検出したとき、該
   車輪が水圧鉄管溶接部のビードを通過したものとしてビ
   ード検出信号を発するものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の発電所水圧鉄管の点検装置。 ５、前記の台車走行距離の表示は、前記走行距離計によ
   って検出されたスタート地点からの距離と、前記ビード
   検出信号の検出回数との双方によって表わされるもので
   あり、かつ、上記双方のそれぞれをテレビ画面に表示す
   る手段を備えたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の発電所水圧鉄管の点検装置。