KR20020035102A

KR20020035102A - 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치

Info

Publication number: KR20020035102A
Application number: KR1020027000597A
Authority: KR
Inventors: 사토노부요시; 노지리가즈히로; 후쿠나가다쓰야; 기요타후미노리; 가지키료타; 니시무라유지
Original assignee: 아사히 엔지니어링구 가부시키가이샤; 신닙폰 히하카이겐사 가부시키가이샤
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-05-09
Also published as: EP1209444A1; JP3670525B2; US6691576B1; EP1209444A4; TW438964B; WO2001011317A1; KR100614141B1; AU6183500A; JP2001050736A; EP1209444B1; DE60045381D1

Abstract

탱크 저판(31)의 위를 주행하는 측정 대차(11)에, 폭 방향으로 복수의 서브 대차(18, 19)를 자재식 이음 기구(26, 27)를 통해 연결한다. 각 서브 대차(18, 19)에 반사형 초음파 프로브(22, 23)와 도막 후도계(24, 25)를 장착하는 동시에, 측정 대차(11)에 그 주행 거리를 측정하는 로터리 인코더(32)를 장착한다. 초음파 프로브(22, 23)의 출력, 도막 후도계(24, 25)의 출력 및 로터리 인코더(32)의 출력으로부터, 로터리 인코더로 측정되는 특정 위치의 탱크 저판(31)의 도막 두께를 뺀 실제의 탱크 저판(31) 두께를 측정하여 기억하고, 각 부분의 탱크 저판(31) 두께를 화면 상에 표시한다.

Description

원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치 {THICKNESS MEASURING DEVICE FOR CYLINDRICAL TANK BOTTOM PLATE}

종래, 일본에서는, 원통 탱크 저판의 초음파에 의한 판두께 측정은 소방통들에 따라 실행되고 있다. 즉, 측판 내면으로부터 500mm 내측 범위 내의 환상(環狀) 판에 대해서는 대체로 100mm 간격으로, 예를 들면 지그재그형으로 지정한 정점(定点) 위치에서 실행되고, 환상 판의 그 밖의 부분 및 그 내측에 있는 저판에 대해서는 대체로 1m의 간격으로 지정한 정점 위치에서 실행되고 있다. 그리고, 이상과 같은 정점 위치에서의 저판의 판두께 측정 결과, 판두께의 감소량이 기준치 이상으로 되는 문제 위치가 검출되면, 그 위치를 중심으로 반경 300mm의 범위를 30mm 간격의 지정 위치에 대하여 다시 초음파에 의한 판두께 측정을 실행하여, 문제 위치 부근 탱크 저판의 판두께 감소 상황을 파악하도록 하고 있다.

그러나, 종래의 원통 탱크 저판의 판두께 측정에서는, 해결해야 할 이하와 같은 문제가 존재하고 있었다.

(1) 초음파를 사용한 탱크 저판의 판두께 측정에서는, 도막(塗膜) 부분과 강판 부분에서는 음속이 크게 상이하기 때문에, 일반의 초음파 후도계(厚度計)를 사용하여 도막의 상면으로부터 측정하면, 실제의 저판 두께, 즉 강판 두께의 결정에 매우 큰 측정 오차가 발생한다. 이 대책으로서 다중 에코 방식의 초음파 후도계가 개발되어 있지만, 이면 부식(裏面腐蝕)이 있는 경우에는 다중 에코가 얻어지지 않는 일이 있어, 탱크 저판의 부식에 의한 강판 두께의 감소 상황을 정확히 판정하는 것이 곤란했었다.

(2) 그러므로, 강판 두께의 측정에 있어서는, 도막 부분을 제거하여 강판 부분만의 판두께 측정을 실행하고, 측정 후에 재도장을 실행한다고 하는 방법을 채용하고 있지만, 측정에 있어서 탱크의 휴지(休止) 기간이 길어진다고 하는 시간적 문제와, 측정 비용 이외에 도막 제거와 재도장의 비용이 발생한다고 하는 경제적 문제가 존재하고 있었다.

(3) 또한, 간격을 두고 지정한 정점 위치에서의 측정으로 현저한 강판의 판두께 감소가 검출되지 않으면, 실제로 현저한 판두께 감소가 정점 이외의 부분에 존재하고 있어도 간과되어 버려, 국소적인 부식에 의한 강판의 판두께 감소 상황을 검출하는 것이 불가능해, 탱크 저판의 전체에 걸쳐 강판의 판두께 감소 상황을 파악할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

(4) 또, 정점 위치에서 현저한 판두께 감소가 검출되면, 이 정점을 중심으로 하여 재분할한 새로운 정점에 대하여 재차 측정을 실행하기 때문에, 탱크 저판의 판두께 측정을 간이하게 또한 신속하게 실행할 수 없다고 하는 문제가 존재하고 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 탱크 저판의 도장을 제거하지 않고, 탱크 저판의 전체에 걸치는 강판의 판두께 감소 상황을 파악하는 것이 가능한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 예를 들면 연료 탱크 등 원통 탱크 저판(底板)의 판두께 감소 상황을 측정하여, 이것을 평가할 수 있는 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치의 각 기기의 블록도이다.

도 2는 동 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치의 측정부의 좌측면도이다.

도 3은 동 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치의 전부(前部) 측정 대차의 정면도이다.

도 4는 동 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치의 전부 측정 대차의 우측면도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치의 데이터 처리 시스템의 블록도이다.

도 6은 두께를 측정하려고 하는 판의 평면도이다.

도 7은 동 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 의해 측정하는 원통 탱크 저판의 판 분할 상태를 나타내는 평면도이다.

도 8은 동 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 의해 측정된 원통 탱크 저판의 판두께 상황을 나타내는 설명도이다.

상기 목적에 따른 본 발명에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치는 측정하려고 하는 탱크 저판의 위를 주행하는 측정 대차(測定臺車)와, 상기 측정 대차의 폭 방향으로 나란히 하여 배치되고, 나아가 상기 측정 대차에 자재식(自在式) 이음 기구를 통해 장착된 서브 대차(sub-truck)와, 상기 서브 대차의 각각에 장착되어 상기 탱크 저판의 두께를 측정하는 반사형 초음파 프로브(probe), 및 상기 탱크 저판 표면의 도막(塗膜) 두께를 측정하는 도막 후도계(厚度計)와, 상기 측정 대차에 장착되고, 이 측정 대차의 주행 거리를 측정하는 로터리 인코더와, 상기 초음파 프로브의 출력, 상기 도막 후도계의 출력 및 상기 로터리 인코더의 출력을 입력으로 하고, 상기 초음파 프로브의 출력과 상기 도막 후도계의 출력으로부터 상기 탱크 저판의 특정 위치의 도막 두께를 뺀 실제의 상기 탱크 저판의 두께를 측정 및 기억하고, 다시 상기 로터리 인코더로부터 그 위치를 특정하여, 상기 저판의 위치와 그 부분의 두께 관계를 화면 상에 표시하고 그리고 기억하는 연산 ·표시부를 가지고 있다.

본 발명에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 있어서, 상기 반사형 초음파 프로브는 상기 측정 대차의 폭 방향으로 복수 배열되고, 이 측정 대차의 폭방향 전체의 판두께 측정이 가능한 것이 바람직하고, 이에 따라 측정 대차를 탱크 저판의 위를 주행시킴으로써, 탱크 저판의 대부분의 판두께 측정이 가능하게 된다. 이 경우, 상기 초음파 프로브를 탑재하는 상기 서브 대차는 상기 측정 대차의 진행 방향에 대하여 복수열로 되고, 나아가 각 열의 상기 서브 대차는 평면적으로 보아 지그재그형 또는 계단형으로 배치하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 있어서, 상기 반사형의 초음파 프로브는 송신 유닛과 수신 유닛의 2 진동 유닛형 프로브로 이루어지고, 상기 도막 후도계는 와류형(渦流型) 센서로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 탱크 저판의 도장을 제거하지 않고, 탱크 저판의 전체에 걸쳐 강판의 국소적인 부식에 의한 판두께 감소 상황을 고정밀도로 측정, 평가할 수 있다.

그리고, 본 발명의 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에 있어서, 상기 측정 대차에 설치되어 있는 조작용 손잡이는 분리 가능하게 되고, 이 측정 대차가 상기 탱크 저판의 상방에 설치되어 있는 배관 아래를 잡입하여 상기 탱크 저판의 두께를 측정 가능하게 하는 것이 좋다. 이에 따라, 탱크 내에 측정에 방해가 되는 배관이 있어도 그 아래를 잠입하여 저판의 판두께를 측정할 수 있다.

도 1~도 4에 나타내는 것과 같이, 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치(10)는 측정 대차(11)를 포함하는 측정부(12)와, 측정부(12)로부터의 측정 데이터 처리를 실행하는 연산 ·표시부(13)와, 측정 대차(11)에 접촉 매질(媒質)의 일례인 물을 공급하는 물 공급부(14)를 가지고 있다. 이하, 이것에 대하여 상세히 설명한다. 그리고, 연산 ·표시부(13) 및 물 공급부(14)는 도 2~도 4에 나타나 있지 않다.

도 1~도 3에 나타내는 것과 같이, 측정부(12)는 전후에 연결 배치된 전측(前側) 대차(15) 및 후측(後側) 대차(16)를 가지는 측정 대차(11)를 구비하고 있다. 전측 대차(15)의 하부 중앙에 형성된 개구부(17)에는, 전후에 각각 복수의 서브 대차(18, 19)가 설치되어 있다. 각 서브 대차(18, 19)는 프레임(20)과 그 전후 좌우에 장착되어 있는 자재 차륜(自在車輪)(21)을 가지며, 각 서브 대차(18, 19)의 중앙부에는 도 4에 나타내는 것과 같이, 반사형의 초음파 프로브(22, 23)가 배치되어 있다. 그리고, 각 서브 대차(18)의 후부(後部) 및 각 서브 대차(19)의 전부(前部)에는 각각 도막 후도계(24, 25)가 설치되어 있다.

각 서브 대차(18, 19)는 자재식 이음 기구의 일례인 짐벌(gimbal) 기구(26, 27)를 통해 전측 대차(15)에 각각 장착되고, 전측 대차(15)의 상하 방향 요동에 관계 없이 서브 대차(18, 19)의 자재 차륜(21)이 상시 탱크 저면(底面)(30)에 접촉하여 서브 대차(18, 19)가 이동하도록 되어 있다. 즉, 일반적으로 탱크 저면(30)은 완전한 평면이 아니라 "기복"을 가지고 있으며, 또한 국소적으로는 저판(31)의 이음매 부분의 용접 개소나 부식 개소가 존재함으로써, 탱크 저면(30)에 요철이 존재한다. 이와 같은 탱크 저면(30)의 요철에 각 서브 대차(18, 19)가 추종하여 이동하고, 이들에 장착된 초음파 프로브(22, 23)가 상시 일정한 간극 G(도 3 참조)를 가지고 탱크 저면(30) 위를 이동할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 부호 (28)은 전측 대차(15)의 전후 좌우의 차륜을 나타낸다.

개구부(17)의 전측에 배치된 서브 대차(18)와 후측에 배치된 서브 대차(19)는 각각 동일 간격으로 반송(搬送) 대차(11)의 폭 방향으로 나란히 하여 배치되어 있지만, 전렬(前列)의 서브 대차(18)에 대하여 후열(後列)의 서브 대차(19)는 그 장착 위치가 반 피치(도 3에서, X/2)씩 어긋나 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 전렬의 서브 대차(18)와 후열의 서브 대차(19)를 지그재그형으로 배치한 이유는 이하와 같다.

초음파 프로브(22, 23)는 균열 탐색 영역에 일정한 폭을 가지고 있지만, 각각 서브 대차(18, 19)에 장착되어 있으므로, 그 프레임(20)이나 자재 차륜(21)의 존재로, 동일 열 내에서 인접하는 초음파 프로브(22, 23)끼리의 접근 거리 L(도 3 참조)에 필연적으로 한계가 발생한다. 이 때문에, 예를 들면, 가로 일렬로 나란히 한 전렬(즉, 한쪽의) 서브 대차(18)의 초음파 프로브(22)만에서는 인접하는 초음파 프로브(22)의 중간 부분에 띠형의 측정 불능 영역이 발생한다. 이와 같은 서브 대차(18)의 주행에 의해 발생한 띠형의 측정 불능 영역을 후열(즉, 다른 쪽의) 서브 대차(19)의 초음파 프로브(23)에 의해 측정할 수 있도록 전측 대차(15)의 이동 방향에 대하여 각 서브 대차(18) 사이의 중심 위치에 서브 대차(19)를 배치하고, 한쪽의 초음파 프로브(22)의 측정 불능 영역을 다른 쪽의 초음파 프로브(23)가 측정할 수 있도록 하고 있다.

그리고, 각각의 초음파 프로브(22, 23)의 초음파 펄스는 프로브의 전면(全面)으로부터 발사되지만, 측정에 유효하게 사용할 수 있는 것은 이것보다 폭이 좁은 부분(유효 빔 폭)으로부터 발사되는 초음파이다. 따라서, 각 서브 대차(18, 19)의 열에서, 각 서브 대차(18, 19)의 폭 방향 중심 사이의 피치 X는 인접하는 초음파 프로브(18, 19)가 간섭하지 않는 폭임에도, 각 초음파 프로브(18, 19)의 유효 빔 폭의 2배 이하로 되도록 할 필요가 있다.

여기에서, 일렬의 초음파 프로브의 측정 불능 영역의 폭이 넓고, 즉, 측정 불능 영역이 각 초음파 프로브의 장착 피치의 반분(半分) 이상의 폭을 가지는 경우에는, 2열로 배치된 초음파 프로브의 군이라도 전 영역을 측정할 수 없으므로, 이 경우에는 3열 이상의 초음파 프로브의 군을 계단형으로 설치함으로써 측정 대차(11)의 폭 방향의 전 영역 측정이 가능하게 된다.

이 실시예에 사용한 반사형 초음파 프로브(22, 23)로서는, 예를 들면, 송신 유닛과 수신 유닛을 따로따로 가지는 분할형 초음파 프로브(즉, 2 진동 유닛형 프로브)로 하고, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지 등의 쐐기를 통해 초음파의 송신 및 수신을 하고 있으므로, 송신 펄스와 근접되어 있는 원통 탱크 저판(31)의 상표면(즉, 탱크 저면(30))으로부터의 초음파 반사파의 영향을 받지 않고, 저판(31)의 하면(이면측) 반사파를 수신하는 것이 가능하게 되어, 저판(31)에 발생한 국소적인 두께 감소 부분까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

서브 대차(18, 19)에 각각 설치되어 있는 도막 후도계(24, 25)에는 와류형의 센서를 사용하고 있다. 이 도막 후도계(24, 25)는 탱크 저면(30)의 표면에 도장막이 있으면, 초음파 프로브(22, 23)로 측정한 판두께는 도막 두께와 강판 두께의 합계 두께를 포함하는 두께로 된다. 그래서, 와류형의 센서로 이루어지는 도막 후도계(24, 25)에 의해 실제의 도장막의 두께를 측정하여, 초음파 프로브(22, 23)의 거리 측정치로부터 빼 보다 정확한 측정치를 얻도록 하고 있다.

상기한 전측 대차(15)의 전측에는 로터리 인코더(32)가 설치되고, 로터리 인코더(32)의 입력축에 장착된 차륜(33)의 회전수를 검지하여, 이 측정 대차(11)의 주행 거리를 전기적으로 측정할 수 있도록 되어 있다. 로터리 인코더(32)가 장착되어 있는 프레임(34)은 전측 대차(15)에 상하동 가능 또는 자재 이동 가능하게 장착되어, 상시 로터리 인코더(32)의 차륜(33)이 탱크 저면(30)에 접촉하여 회전하도록 되어 있다.

그리고, 도 2, 도 4에 나타내는 것과 같이, 전측 대차(15)의 상측 전후에는 지지대(35, 36)를 통해 좌우 양측에 수평 가이드 차륜(37)이 좌우에 그 일부를 돌출시킨 상태로 설치되어 있다. 이 수평 가이드 차륜(37)은 전측 대차(15)가 탱크 측판의 내측면 근방에 위치하는 경우에는, 수평 가이드 차륜(37)이 탱크 측판의 내측면에 맞닿아 원활하게 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 수평 가이드 차륜(37)의 돌출 길이는 최대 275mm까지 연장하는 것이 가능하다. 지지대(35)의 전측에는, 아이볼트(eyebolt)(38)가 설치되고 이 측정 대차(11)를 아이볼드(38)에 일단을 고정한 로프 등으로 잡아 당길 수 있도록 되어 있다.

또한, 도 2~도 4에 나타내는 것과 같이, 전측 대차(15)의 상부에는 물 분배부(39)가 형성되고, 전후에 배치된 호스 접속구(니플(nipple))(40, 41)에 접속되는 도시하지 않은 플렉시블 호스에 의해, 전측 대차(15)에 형성되어 있는 물 공급 구멍을 통해 각 초음파 프로브(22, 23)의 하단 부분에 형성되어 있는 살수부(撒水部)에 급수되어, 초음파 프로브(22, 23)와 탱크 저면(30)과의 간극에 물을 충전하도록 되어 있다. 이에 따라, 초음파 프로브(22, 23)로부터 초음파를 확실하게 저판(31)에 전파하는 동시에, 저판(31)으로부터의 반사파도 확실하게 초음파 프로브(22, 23)에 전파할 수 있도록 하고 있다.

이 전측 대차(15)에 연결되어 있는 후측 대차(16)는 대차 프레임(44)과 전후 좌우에 설치되어 있는 4개의 차륜(45)을 가지며, 이 위에 덮개(46)부착의 수납 상자(47)가 설치되고, 이 수납 상자(47) 내에 도막 후도계(24, 25)를 구성하는 와류 센서의 컨트롤러(48)가 배치되어 있다. 이 컨트롤러(48)에 의해, 탱크의 저판(31) 표면 상에 도포되어 있는 도막의 두께를 측정하여, 연산 ·표시부(13)에 출력하도록 되어 있다. 그리고, 와류 센서의 원리는 주지되어 있지만, 검지 코일에 교류를 흐르게 하고, 하부 저판(31)의 상표면과의 거리가 커지면 검지 코일의 임피던스가 작아지는 것을 검지하고, 이것을 미리 예측된 기준의 것과 비교하여, 도장막의 두께를 검지하도록 되어 있다. 그리고, 수납 상자(47)의 덮개(46)에 컨트롤러(48)의 표시기를 배치하는 것도 가능하다.

후측 대차(16)의 최후부에는 분리식의 소정 높이(약 60~90cm)의 조작용 손잡이(49)가 설치되고, 작업자가 이 손잡이(49)를 잡고 이 측정 대차(11)를 전후 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 그리고, 손잡이(49)를 분리함으로써, 이 측정 대차(11) 전체의 높이를 낮게 하고, 탱크 저면(30)의 상방에 배치된 배관의 아래를 측정 대차(11)가 잠입하여 탱크 저판(31)의 검사를 실행할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 손잡이(49)를 분리한 경우의, 측정 대차(11)의 높이 H를, 예를 들면, 200mm 정도로 할 수 있다. 더욱 낮게 하려고 하는 경우에는, 전측 대차(15)와 후측 대차(16)를 분리함으로써 100mm 정도로 할 수도 있다.

이 후측 대차(16)의 후부에는, 각 초음파 프로브(22, 23)의 신호선, 컨트롤러(48)에 접속하는 신호선 및 전원선, 로터리 인코더(32)의 신호선, 및 측정 개시 ·종료 스위치(50)의 제어선을 묶은 케이블(51)이 설치되어 있다. 이 케이블(51)은 근원 부분에서 케이블 고정(52)에 의해 후측 대차(16)에 고정되어 있다. 그리고,상기한 스위치(50)는 연산 ·표시부(13)에 그 신호가 보내져, 탱크 저판(31)의 판두께 측정 개시 및 종료를 실행하게 된다.

또, 도 1에 나타내는 물 공급부(14)는 충분한 물을 모을 수 있는 물탱크(56)와, 물탱크(56)로부터의 물을 퍼 내는 펌프(57)와, 펌프(57)로부터 토출되는 물의 온-오프를 실행하는 전자(電磁) 밸브(58)를 가지고, 펌프(57) 운전의 운전 개시와 정지, 및 전자 밸브(58)의 온-오프는 측정 대차(11)에 설치된 측정 개시 ·종료 스위치(50)의 신호가 연산 ·표시부(13)의 컴퓨터(64)에 입력되고, 이 컴퓨터(64)의 지시에 따라 실행된다. 이 물 공급부(14)와 측정 대차(11)의 물 분배부(39)가 유연성을 가지는 호스(60)에 의해 연결되고, 필요한 경우, 물탱크(56)로부터의 물을 초음파 프로브(22, 23)와 탱크 저면(30) 사이에 공급하고 있다.

도 1, 도 5에 나타내는 것과 같이, 연산 ·표시부(13)는 각 초음파 프로브(22, 23)에 소정의 신호를 보내고, 각 초음파 프로브(22, 23)로부터의 출력 신호를 받는 다채널형 초음파 후도계(63)와, 이 초음파 후도계(63)가 도시하지 않은 I/O 보드를 통해 접속되어 있는 컴퓨터(64)를 가지고 있다. 이 초음파 후도계(63)는 다채널형으로 이것에 접속되는 복수의 초음파 프로브(22, 23)에 펄스 신호를 보내는 동시에, 초음파 프로브(22, 23)가 검지한 펄스 신호를 받아 판두께를 측정하고, 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터(64)에 보내고 있다. 또, 컴퓨터(64)에는 컨트롤러(48)를 통해 도막 후도계(24, 25)가 접속되고, 카운터 보드(65)를 통해 로터리 인코더(32)가 각각 접속되어 있다. 그리고, 컴퓨터(64)는 CPU, RAM, ROM, 보조 기억 장치, 및 I/O(예를 들면, A/D 변환기)를 구비한 시판의 퍼스널 컴퓨터이며, 이하에 설명하는 미리 설정된 프로그램에 의해, 로터리 인코더(32), 각 초음파 프로브(22, 23) 및 각 도막 후도계(24, 25)로부터 보내지는 신호의 처리를 실행하여 저판(31)의 실제의 판두께를 연산하고, 그 위치와 함께, 부속하는 출력 장치(디스플레이 또는 프린터)에 출력하도록 되어 있다.

이 컴퓨터(64)의 시스템 개요를 도 5에 나타내지만, 하드 디스크 등의 기억 장치에는 연산 ·표시부(13)의 실제의 처리를 실행하는 블랭킹도 프로그램(66), 판두께 표시 프로그램(67) 및 측정 프로그램(68)이 격납되어 있다. 이하, 이들에 대하여 상세하게 설명한다.

상기한 블랭킹도 프로그램(66)은 탱크 저판(31)의 주위에 배치되어 있는 환상판의 매수, 저판(31)의 기본이 되는 판의 사이즈 등, 탱크판 분할도 작성에 필요한 기본 데이터를 입력함으로써, 탱크 저판(31)의 블랭킹도를 작성한다(도 7 참조). 이 순서(즉, 프로그램)를 파일에 기억시켜 1매의 위치 정보를 산출하고, 1매의 판만을 단독으로 CRT 등에 표시시키는 것이 가능하게 된다. 여기에서, 작성된 탱크 블랭킹도를 작도 데이터(70)로서 파일 보존하고 있다.

또, 측정 프로그램(68)에서는 측정을 실행하는 판(단위판)에 대하여, 저판(31)의 임의의 코너(또는 특정의 위치)를 원점으로 하고, 이 원점으로부터의 거리 및 측정 방향을 입력함으로써, 측정 방향의 로터리 인코더 측정 길이에 맞춰, 측정된 판두께 데이터에 판 중의 위치 정보를 부가한다. 데이터는 측정 방향으로 일정 거리 진행할 때 마다 1점/채널, 즉 하나의 소구분에 대하여 하나의 데이터를 보존한다. 하나의 소구분에 다수의 데이터가 존재하는 경우에는, 그 대표치(예를들면, 최소 판두께치)를 그 구분의 데이터로서 보존한다. 블랭킹도 프로그램(66)으로 작성한 작도 데이터(70)를 사용하여 측정 대상물의 판 및 원점에 사용하는 코너를 선정한다. 탱크 원주에 따라 측정 대차(11)를 주행시키는 경우도 고려하여, 직선 이외에 측정 대차(11)의 원호(圓弧) 주행의 경우에서도 판두께 측정을 가능하게 하고 있다. 그리고, 작성되는 측정 위치와 판두께 및 막두께의 정보를 가진 파일을 측정 데이터(71)로서 보존한다.

다음에, 판두께 표시 프로그램(67)에 대하여 설명하지만, 판두께 표시 프로그램(67)은 각 판마다 판두께 분포도의 작성과, 이들을 맞춘 전체 판두께 분포도의 작성을 실행한다. 이하, 이들에 대하여 설명하지만, 맨처음, 판마다 판두께 분포도의 작성에 대하여 설명한다.

작도 데이터(70)와 측정 데이터(71)를 사용하여, 1매의 판마다 그 해당 위치에 판두께에 따른 컬러 분할 표시를 실행한다. 표시할 CRT(디스플레이의 일례)의 화소 하나에 측정 데이터(71)의 적정한 대표치가 표시되도록, 다음과 같은 처리를 실행한다. 즉, 도 6에 나타내는 것과 같이, 예를 들면, 1매의 판(72)을 측정 데이터(71)가 채취된 간격(측정 방향의 일정 간격)을 1변으로 하는 격자(格子)로 구획하고, 이 격자눈 하나를 셀(73)로 한다. 다음에, 측정 데이터(71)로부터 위치와 판두께를 계산하고, 해당하는 셀(73)에 판두께 데이터를 세트한다. 세트하려고 하는 셀(73)에 이미 판두께 데이터가 세트되어 있는 경우에는, 소정의 연산을 실행하고(예를 들면, 최소치를 취득함), 그 셀(73)의 판두께 데이터를 갱신한다. 여기에서, 생성되는 파일을 판마다 판두께 데이터 A로서 파일에 보존한다. 그리고, CRT에 판전체가 표시되도록 화소 사이즈를 계산한다. 그리고, 이 화소 사이즈는 셀(73) 면적의 정수배(整數倍)가 되도록 해둔다. 이 수로 통합된 셀을 블록(74)으로 한다(그리고, 블록(74)과 화소는 1 대 1의 관계에 있음). 이 구체예를 나타내면 다음과 같다.

(예) CRT 화소수가 640 ×480, 판의 가로 길이가 7200mm, 셀의 사이즈가 5mm인 경우에는,

7200/640 = 11.25 ≒ 12(mm/화소) 절상(切上)

12/5 = 2.25 ≒ 3(셀/화소) 절상

이상에서, 3 ×3의 셀이 하나의 화소에 상당한다.

그리고, 셀(73)을 이상의 방법으로 구해진 블록(74)마다 소정의 연산을 실행하여(예를 들면, 최소치를 취득함) 그 블록(74)의 대표치를 계산하고, 이 블록(74)의 대표치에 대하여 판두께에 의한 컬러 분할 표시를 실행한다. 이상의 순서에 의해, 대표치에 의한 적정한 컬러 분할 분포를 표시할 수 있다.

다음에, 전체 판두께 분포도의 작성에 대하여 설명한다.

상기한 방법으로 작성한 판마다 판두께 데이터 A를 사용하여, 탱크 저판(31)의 전체에 대하여 판두께에 따른 컬러 분할 표시를 실행한다. 표시할 CRT의 화소 하나에 측정 데이터의 적정한 대표치가 표시되도록, 다음의 처리를 실행한다.

먼저, 탱크 저판(31)의 전체를 측정 데이터가 채취된 간격(측정 방향의 일정 간격)의 정수배(定數倍)(예를 들면, 5배)를 1변으로 하는 격자로 구획한다. 이 격자눈 하나를 셀 H라고 부른다. 그리고, 판마다 판두께 데이터 A로부터 해당되는 셀H로 판두께 데이터를 세트한다. 세트하려고 하는 셀 H에 이미 판두께 데이터가 세트되어 있는 경우에는, 소정의 연산을 실행하고(예를 들면, 최소치를 취득함), 그 셀 H의 판두께 데이터를 갱신한다. 여기에서, 생성되는 파일을 전체 판두께 데이터 B라고 부른다.

다음에, CRT에 탱크 저판 전체가 표시되도록 화소 사이즈를 계산한다(셀 H의 정수배(整數倍)가 되도록 함). 이 수로 통합된 셀 H를 블록 D라고 부른다. 블록 D와 화소는 1 대 1의 관계에 있으며, 다음에 구체예를 나타낸다.

(예) CRT 화소수가 640 ×480, 탱크 저판의 직경이 48000mm, 셀 1변의 사이즈가 25mm인 경우,

48000/480 = 100(mm/화소) 절상

100/25 = 4(셀/화소) 절상

이상에서, 4 ×4의 셀이 하나의 화소에 상당하게 된다.

이상의 방법으로 구한 셀 H를 블록 D마다 소정의 연산을 실행하여(예를 들면, 최소치를 취득함) 그 블록 D의 대표치를 계산하고, 이 블록 D의 대표치에 대하여 판두께에 의한 컬러 분할 표시를 실행한다. 이들 순서에 의해, 대표치에 의한 적정한 컬러 분할 분포를 표시할 수 있다.

다음에, 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치(10)를 적용한 원통 탱크 저판(31)의 판두께 측정 방법에 대하여 설명한다.

초음파 프로브(22, 23)에 의한 판두께 측정은 송신 유닛으로부터 발사된 초음파 펄스가 도막, 강판, 강판 저면 반사, 강판, 도막의 순으로 전파되어, 수신 유닛에 도달할 때까지의 시간을 측정함으로써 실행되므로, 초음파 프로브(22, 23)로 측정한 판두께는 도막 두께와 강판 두께의 합계 두께를 포함하는 두께로 된다. 한편, 도막 후도계(24, 25)로 측정되는 두께는 도막 두께뿐이다. 따라서, 초음파 프로브(22, 23)로 얻어지는 막두께로부터 도막 후도계(24, 25)로 측정되는 도막 두께를 각각 뺌으로써, 탱크 저판(31)의 도장을 제거하지 않고 강판 두께, 즉 실제의 탱크 저판(31)의 두께가 얻어진다.

또, 폭 방향으로 6대씩(도 3에서는 1대가 숨어 있음) 나란히 하고 있는 서브 대차(18, 19)에 각각 설치되어 있는 초음파 프로브(22, 23)와 도막 후도계(24, 25)는 평면적으로 보아 일정한 위치 관계 하에 측정 대차(11)에 장착되어 있기 때문에, 측정 대차(11) 내 1개소의 위치가 탱크의 저판(31)과 어떠한 위치 관계로 되는가를 알면, 서브 대차(18, 19) 내의 초음파 프로브(22, 23)와 도막 후도계(24, 25)가 측정하고 있는 위치가 탱크 저판(31)의 어느 위치에 상당하는가를 알 수 있다. 따라서, 측정 대차(11)에 주행 거리를 측정하는 로터리 인코더(32)를 장착하여, 탱크 저판(31)의 특정 위치로부터의 주행 거리를 파악함으로써, 주행 중의 초음파 프로브(22, 23)와 도막 후도계(24, 25)의 측정 위치가 탱크 저판(31)의 어느 위치에 상당하는가 리얼 타임으로 특정할 수 있어, 특정 위치의 도막 두께와 판두께를 동시에 측정할 수 있다. 이와 같이, 초음파 프로브(22, 23)에 의한 판두께, 도막 후도계(24, 25)에 의한 도막 두께, 및 로터리 인코더(32)의 측정치를 조합함으로써, 탱크 저판(31) 내 특정 위치의 강판 두께를 구할 수 있다. 또, 위치와 강판 두께의 관계를 화면 상에 표시하면, 탱크 저판(31)의 전체에 걸쳐 강판의 부식에 의한 판두께 감소 상황을 파악할 수 있다.

실제의 탱크 저판(31)의 판두께 측정에서는, 측정자는 탱크의 저판(31) 상의 미리 결정된 경로에 따라, 측정 대차(11)를 수동으로 이동시켜 측정을 실행한다. 측정 대차(11)의 주행 속도는 측정 데이터의 처리 속도를 고려하여 결정되며, 통상은 500~1000mm/초의 주행 속도로 측정을 실행하고 있다. 그리고, 이 실시예에서는, 측정 대차(11)를 수압식(手押式)으로 했지만, 필요에 따라 센서를 설치하거나, 또는 미리 코스를 결정해 두고, 측정 대차(11)를 자주식(自走式)으로 할 수도 있다.

진입 높이에 제약이 있는 탱크 내의 베이스 히터 등의 구조물 아래에서는, 후측 대차(16)에 설치된 손잡이(49)를 제거함으로써, 측정 대차(11)의 진입이 가능하게 되어, 탱크 저판(31)의 측정을 할 수 있다.

또, 후측 대차(16)에는 도막 후도계(24, 25)의 컨트롤러(48)와 측정치의 표시기가 내장되어 있기 때문에, 높이 H는, 예를 들면 200mm 정도로 되지만, 전측 대차(15)의 높이는, 예를 들면 약 100mm의 높이로 하는 것이 가능하다. 이 때문에, 측정 대차(11)로부터 전측 대차(15)를 분리 또는 오프셋하여 전측 대차(15) 단독으로 측정을 실행하면, 100mm 정도의 간극 부분까지의 측정이 가능하게 된다. 전측 대차(15) 단독으로 측정을 실행하는 경우, 전측 대차(15) 이동 방법의 일례로서, 전측 대차(15)의 전단에 설치한 아이볼트(38)에 끈을 부착하여 견인하는 방법을 채용할 수 있다.

탱크 저판(31)의 면 내에서는, 측정 대차(11)의 근접 한계 때문에, 이 판 등의 장해물 근처에는 장해물을 중심으로 한 측정 불능 영역이 필연적으로 발생한다.이 경우에도, 전측 대차(15)를 분리 또는 오프셋함으로써, 측정 불능 영역을 축소시키는 것이 가능하게 된다.

이 실시예에서는, 초음파 프로브(22, 23)로서 유효 빔 폭 25mm, 정지(靜止) 상태 하에서 측정 방향에 대하여 5~35mm 범위에 존재하는 직경 2mm의 평저(平底) 구멍을 검출할 수 있는 능력을 가지는 것을 도막 후도계(34, 35)로서, 0~2mm 범위의 두께를 측정할 수 있는 와류형 센서를 로터리 인코더(32)로서, 측장(測長) 정밀도가 0.1%이며, 전진, 후퇴의 거리 측정을 할 수 있는 것을 사용하고 있다. 이 경우, 초음파 프로브(22, 23)와 와류형 센서를 조합한 경우의 판두께 측정 정밀도는 ±0.1mm가 된다.

측정 데이터는 이동 거리가, 예를 들면, 5mm로 될 때까지 판독된 전 데이터 중에서 최소치를 구하고, 이것을 5mm 이동 구간의 대표치로서 컴퓨터(64)(도 5 참조) 내에 기록하도록 하고 있다.

초음파 후도계(63)의 펄스 반복 주파수는 500Hz~2kHz로 하고, 초음파 프로브(22, 23)로부터의 1회의 초음파 펄스의 송신과 수신으로 측정되는 범위는 25mm ×3mm의 범위로 하고 있다(25mm는 초음파 프로브(22, 23)의 이동 방향과 직각의 유효 빔 폭, 3mm는 이동 방향의 유효 빔 폭). 따라서, 측정 대차(11)를 500~1000mm/초의 속도로 이동시켜도 이동 방향의 미균열 탐색 범위는 발생하지 않는다.

따라서, 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에서는, 전술한 것과 같이, 이하의 공정으로 측정을 실행하게 된다.

제1 공정(블랭킹도 프로그램(66)에 의한 탱크 저판 분할도의 작성)

측정 전에 탱크의 도면을 기초로 저판 분할도를 작성한다.

제2 공정(프로그램(68)에 의한 측정)

저판 분할도로부터 측정을 개시할 판을 선택한다.

제3 공정(측정 개시 위치의 원점 선택)

측정 개시 위치의 원점을 판의 코너로부터 선택한다.

제4 공정(측정 개시 위치의 입력)

측정 개시 위치를 제3 공정에서 선택한 원점으로부터의 거리로 입력한다.

제5 공정(측정 방향의 선택)

측정 방향을 상하 좌우에서 선택한다.

제6 공정(측정 모드의 선택)

직선 주행인가 원주 주행인가를 선택한다.

제7 공정(측정의 개시)

제4 공정에서 입력한 측정 개시 위치에 측정 대차(11)의 기준점을 맞추고, 측정 개시의 스위치(50)를 누른다. 그 후, 제5 공정에서 선택한 측정 방향으로 측정 대차(11)를 밀면서 측정을 실행한다.

제8 공정(측정의 종료)

측정 방향의 판의 종점에 측정 대차 홀더가 온 시점에서, 측정 종료의 스위치(50)를 누른다.

제9 공정(다음의 측정)

측정 대차(11)를 다음의 측정 개시 위치로 이동시키고, 제4 공정 내지 제8 공정을 반복한다. 이에 따라 측정 대상판의 측정을 완료한다.

제10 공정(판마다 판두께 분포도의 작성)

판두께 표시 프로그램(67)을 사용하여, 측정 대상판을 판두께에 따른 컬러 분할 표시를 실행한다.

제11 공정(다음 판의 측정)

제2 공정 내지 제10 공정을 반복하여, 모든 측정 대상판의 측정을 완료한다.

제12 공정(전체 판두께 분포도의 작성)

판두께 프로그램(67)을 사용하여, 탱크 저판 전체를 판두께에 따른 컬러 분할 표시를 실행한다.

계속해서, 본 발명의 한 실시예에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치(10)를 내경이 15m인 원통 탱크 저판(31)의 판두께 측정에 적용한 경우에 대하여 다시 설명한다. 측정의 내용은 초기 조건 설정, 측정 조건 설정, 측정 방법, 측정 결과 표시로 나누어진다.

[초기 조건 설정]

탱크 내경, 환상판의 매수, 저판 기본판의 사이즈를 연산 ·표시부(13)의 컴퓨터(64)에 입력한다.

컴퓨터(64)는 입력 데이터에 따라, 환상판의 작도와, 저판 전체를 세로 또는 가로로 분할하고, 분할된 영역의 각각을 다시 분할하면서 저판 분할도를 작성한다. 분할된 영역에는, 자동적으로 번호가 붙여진다. 도 7에 내경 15m의 원통 탱크저판(31)의 판두께 측정을 실행하는 경우에 작성한 저판 분할도를 나타낸다. 그리고, 이와 같은 처리는 전술한 부분에 상세히 설명했으므로, 여기에서는 생략한다.

[측정 조건 설정]

저판 분할도로부터 측정을 실행하는 판의 번호(도 7 참조)를 선택하여, 선택한 번호의 판에 대하여 측정 시의 원점, 측정 개시점 및 측정 방향을 결정한다.

[측정 방법]

a) 측정 개시점의 위치를 원점으로부터의 변위(變位)로 입력한다.

b) 측정 개시 위치에 측정 대차(11)의 기준점을 일치시키고, 측정 개시의 스위치(50)를 넣는다.

c) 측정 대차(11)를 500~1000mm/초의 속도로 측정 방향으로 이동시킨다. 측정 대차(11)는 측정 방향을 나타내도록 미리 설치해 둔 레이저 발진기의 레이저 광선의 광축과 측정 대차(11)의 진행 방향이 일치하도록 이동시킨다.

d) 측정 대차(11)가 판의 종점에 도달한 시점에서 측정 종료의 스위치(50)를 넣는다.

e) 종점 위치로부터 측정 대차(11)를 다음의 측정 개시 위치로 이동시킨다.

그리고, 측정 대차(11)의 측정 방향과 직각(90°) 방향으로의 이동의 경우에는, 직교 방향 이동 대차를 사용했다. 직교 방향 이동 대차는 측정 대차(11)를 얹고, 측정 대차(11)의 측정 방향과 직각 방향으로 이동시키는 전용의 대차이다.

f) 이상의 a)~e)를 반복하여, 선택한 번호의 판 내 전면(全面)을 측정 대차(11)가 이동했을 때, 선택한 번호의 판 측정이 종료된다.

g) 저판 분할도에서 다음에 측정을 실행할 판의 번호를 선택하여, a)~f)를 실행한다.

h) 저판 분할도에서, 모든 판의 판두께 측정이 종료되었을 때, 탱크 저판(31)의 판두께 측정이 종료된 것으로 된다.

[측정 결과 표시]

측정 중에 저판(강판)(31)의 판두께 측정 결과를 판두께 정도에 따라 리얼 타임으로 컬러 분할 표시하여, 판두께 감소 상황을 화면에 나타낼 수 있다. 측정 후에는 저판 분할도 중에 강판 판두께의 측정 결과를 판두께 정도에 따라 컬러 분할 표시하고, 임의의 번호의 판을 선택하여 판두께의 컬러 분할 분포도와 선택판 내의 임의 위치에서의 세로 방향 및 가로 방향의 판두께 단면 상태 등을 화면 표시할 수 있다. 이들 화면 표시 내용은 출력 장치의 일례인 컬러 프린터에 의해 출력할 수 있다. 또, 판의 번호별로 판두께 평균치, 판두께 최소치, 일정 판두께 이상 부분의 면적 분포를 표시, 출력하는 것이 가능하다. 내경 15m의 원통 탱크 저판(31)의 판두께 측정에서 얻어진 판두께 감소 상황의 일례로서, 설계 저판 두께 10mm에 대하여 저판 두께 8mm 미만 개소의 분포 상황을 도 8에 나타낸다. 또, 탱크의 저판(31) 전체에 걸쳐 얻어진 저판 두께와 면적의 관계를 표 1에 나타낸다. 그리고, 이와 같은 처리는 전술한 부분에 상세히 기재했으므로 여기에서는 생략한다.

[표 1]

강판 두께 구분(mm)	면적(cm²)	비율(%)	비고
10 이상	845678	44.5
10 미만 9.0 이상	1031905	54.3
9.0 미만 8.0 이상	2260	0.1
8.0 미만 7.0 이상	25	0.0
7.0 미만	0	0.0
미측정	21080	1.1	측정 불능 영역
계	1900948	100.0

설계 강판 두께 : 10.0mm

평균 강판 두께 : 9.83mm

최소 강판 두께 : 7.10mm

그리고, 상기 실시예에서는, 구체적인 수자를 사용하여 설명했지만, 본 발명은 이들 수자에 한정되지 않는다.

본 발명에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에서는, 탱크 저판의 두께를 측정하는 반사형 초음파 프로브와 저판 표면의 도막 두께를 측정하는 도막 후도계와 주행 거리를 측정하는 로터리 인코더가 장착된 측정 대차를 탱크 저판 상에서 주행시키고, 탱크 저면의 특정 위치의 실제의 저판 두께를 측정하여, 그 위치와 두께의 관계를 리얼 타임으로 화면 상에 표시하므로, 탱크 저판의 도장을 제거하지 않고 탱크 저판의 전체에 걸쳐 국소적인 강판의 부식에 의한 판두께 감소 상황을 고정밀도, 간단, 신속하게 측정하여 평가하는 것이 가능하게 된다. 측정 대차의 주행 속도를, 예를 들면, 500~1000mm/초로 하여 측정을 실행하는 것도 가능하게 되어, 고속도의 판두께 측정이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에서, 서브 대차를 측정 대차의 진행 방향에 대하여 복수열로, 나아가 지그재그 또는 계단형으로 배치한 경우에는, 광범위한 판두께 측정을 동시에 실행할 수 있어, 측정의 용이화, 신속화가 도모된다.

또, 본 발명에 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에서, 반사형의 초음파 프로브를 송신 유닛과 수신 유닛의 2 진동 유닛형 프로브로 하고, 도막 후도계를 와류형 센서로 하므로, 탱크 저판의 도장을 제거하지 않고, 판두께 감소 상황을 고정밀도로 측정, 평가할 수 있다.

그리고, 본 발명의 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치에서, 측정 대차의 전체 높이는 탱크 저판 상방에 설치되어 있는 배관의 아래를 잠입하여 탱크 저판의 두께가 측정 가능한 높이로 되어 있으므로, 탱크 저판의 넓은 면적이 측정 가능 영역으로 된다.

Claims

측정하려고 하는 탱크 저판(底板)의 위를 주행하는 측정 대차(測定臺車)와,

상기 측정 대차의 폭 방향으로 나란히 하여 배치되고, 나아가 상기 측정 대차에 자재식(自在式) 이음 기구를 통해 장착된 서브 대차(sub-truck)와,

상기 서브 대차의 각각에 장착되어 상기 탱크 저판의 두께를 측정하는 반사형 초음파 프로브(probe), 및 상기 탱크 저판 표면의 도막(塗膜) 두께를 측정하는 도막 후도계(厚度計)와,

상기 측정 대차에 장착되고, 상기 측정 대차의 주행 거리를 측정하는 로터리 인코더와,

상기 초음파 프로브의 출력, 상기 도막 후도계의 출력 및 상기 로터리 인코더의 출력을 입력으로 하고, 상기 초음파 프로브의 출력과 상기 도막 후도계의 출력으로부터 상기 탱크 저판의 특정 위치의 도막 두께를 뺀 실제의 상기 탱크 저판의 두께를 측정 및 기억하고, 다시 상기 로터리 인코더로부터 그 위치를 특정하여, 상기 저판의 위치와 그 부분의 두께 관계를 화면 상에 표시하는 연산 ·표시부를 가지는 것을 특징으로 하는 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사형 초음파 프로브는 상기 측정 대차의 폭 방향으로 복수 배열되고, 상기 측정 대차의 폭 방향 전체의 판두께 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 원통탱크 저판의 판두께 측정 장치.
제2항에 있어서,

상기 초음파 프로브를 탑재하는 상기 서브 대차는 상기 측정 대차의 진행 방향에 대하여 복수열로 되고, 나아가 각 열의 상기 서브 대차는 평면적으로 보아 지그재그형 또는 계단형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사형 초음파 프로브는 송신 유닛과 수신 유닛의 2 진동 유닛형 프로브로 이루어지고, 상기 도막 후도계는 와류형(渦流型) 센서로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 측정 대차에 설치되어 있는 조작용 손잡이는 분리 가능하게 되고, 상기 측정 대차가 상기 탱크 저판의 상방에 설치되어 있는 배관 아래를 잡입하여 상기 탱크 저판의 두께가 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 원통 탱크 저판의 판두께 측정 장치.