(57)【要約】【課題】冷却媒体や配管を使わず超音波センサによる探傷を行い、複雑で大掛かりな装置を不要とし、安全管理の負担を軽減し、また省スペースを実現する。【解決手段】蒸気タービン車室にある鋳鋼物内部の亀裂１０２を探傷するため、蒸気タービン車室の外表面等に超音波センサ１０４を設置し、保温層の凹部において熱的に結合した熱伝導体１０５および熱電素子１０６を用いて超音波センサ１０４を冷却する。熱伝導体１０５や熱電素子１０６が保温層１０３から突出しないようにし、保温層凹部にファン１１０を設け、超音波センサ１０４の信号ケーブル１０９を熱伝導体１０５の内部を通すことにより、更なる省スペース化も可能である。凹部１０８に通風板１１１を設けることにより熱電素子１０６を保護することも可能である。【選択図】図１
2010185785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備を構成している鋳鋼製品を超音波探傷により探傷する方法であって、
前記鋳鋼製品の表面に近接させて超音波センサを設け、
前記鋳鋼製品の表面に形成される保温層に前記超音波センサと熱的に結合させて熱伝導体を設け、
その吸熱面を前記熱伝導体に熱的に結合させ、その放熱面を外気と熱的に結合させて熱電素子を設け、
前記熱伝導体及び前記熱電素子を、前記保温層に形成した凹部に収容するようにすること
を特徴とする超音波センサを用いた探傷方法。
【請求項２】
請求項１に記載の探傷方法であって、
前記鋳鋼製品は、その表面に前記保温層が形成された発電用タービン車室であること
を特徴とする超音波センサを用いた探傷方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一項に記載の探傷方法であって、
前記熱伝導体及び前記熱電素子を、前記保温層の表面から突出しないように設けること
を特徴とする超音波センサを用いた探傷方法。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれか一項に記載の探傷方法であって、
前記凹部に前記熱電素子の前記放熱面に接触する外気を循環させるファンを設けること
を特徴とする超音波センサを用いた探傷方法。
【請求項５】
発電設備を構成している鋳鋼製品を超音波探傷により探傷するシステムであって、
前記鋳鋼製品の表面に近接させて超音波センサを設け、
前記鋳鋼製品の表面に形成される保温層に前記超音波センサと熱的に結合させて熱伝導体を設け、
その吸熱面を前記熱伝導体に熱的に結合させ、その放熱面を外気と熱的に結合させて熱電素子を設け、
前記熱伝導体及び前記熱電素子を、前記保温層に形成した凹部に収容するようにしたこと
を特徴とする超音波センサを用いた探傷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備における超音波センサの探傷方法および探傷システムに関し、とくに導入コストやメンテナンス負担が少なく省スペースで実現することが可能な超音波センサを用いた探傷方法を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備である蒸気タービン車室等の鋳鋼製品のうち、蒸気が接触する高温部位には、発電設備の起動・停止に伴い発生する熱応力等により亀裂が発生することがある。このため、現状では、定期点検等の発電所停止時に亀裂の有無を検査するようにしている。しかし発電設備の運転中にリアルタイムに亀裂の発生を監視することができれば、迅速かつ確実に亀裂の有無を把握することが可能となり、発電設備の信頼性を向上させることができる。  
リアルタイムに亀裂の発生を監視する方法として、蒸気タービン車室の外面等に高温型超音波センサを設け、センサからの信号を常時監視することが考えられる。しかし発電設備の運転中の車室温度（約６００℃）では高温型超音波センサの圧電体の機能が失われてしまうため、センサを冷却するための仕組みが必要である。センサを冷却する仕組みとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。同文献によれば、冷却装置と超音波センサの間を循環する冷却媒体により、超音波センサを冷却するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１６２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献1の方法では、冷却媒体を配管によって循環させる必要があり、装置構成が複雑となり導入コストも高額になる。また配管を設置するためのスペースも必要となる。さらに導入後は冷却媒体の漏洩を監視する等、配管や冷却媒体のメンテナンス負荷が生じる。  
本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、導入コストやメンテナンス負担が少なく、少ない設置スペースで実現することが可能な超音波センサの探傷方法および探傷システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するための本発明の主たる発明は、
発電設備を構成している鋳鋼製品を超音波探傷により探傷する方法であって、
前記鋳鋼製品の表面に近接させて超音波センサを設け、
前記鋳鋼製品の表面に形成される保温層に前記超音波センサと熱的に結合させて熱伝導体を設け、
その吸熱面を前記熱伝導体に熱的に結合させ、その放熱面を外気と熱的に結合させて熱電素子を設け、
前記熱伝導体及び前記熱電素子を、前記保温層に形成した凹部に収容するようにすることとする。
【０００５】
本発明によれば、発電用タービン車室等の鋳鋼製品から超音波センサに入力される熱を効率よく排出することができ、超音波センサを、これを有効に機能させるための許容温度以下に常時保つことができる。このため、超音波センサを用いて迅速かつ確実に亀裂の発生を監視する仕組みを実現することができ、ひいては発電設備の信頼性を向上させることができる。
【０００６】
また以上の構成は、保温層への凹部の形成、凹部への超音波センサ、熱伝導体、熱電素子の取付けといった、簡素な作業のみで導入することができる。
【０００７】
また熱伝導体及び熱電素子を、保温層の表面から突出しないように設けることで、その導入に際しスペースを確保する必要がなく、また設置により室内空間が圧迫されることもない。
【０００８】
また凹部に熱電素子の放熱面に接触する外気を循環させるファンを設けることで、より効率よく超音波センサに入力される熱を排出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、導入コストやメンテナンス負担が少なく、少ない設置スペースで実現することが可能な超音波センサの探傷方法および探傷システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１として説明する、蒸気タービン車室内部における探傷方法及びシステムにかかわる構造を示す図である。
【図２】実施例２として説明する、蒸気タービン車室内部における探傷方法及びシステムにかかわる構造を示す図である。
【図３】実施例３として説明する、蒸気タービン車室内部における探傷方法及びシステムにかかわる構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ実施形態について説明する。
【実施例】
【００１２】
［実施例１］
図１は実施例１として説明する超音波センサの探傷システムのセンサ部分の構成を示す図である。同図において、符号１０１は火力発電所に設置された鋳鋼製の蒸気タービン車室の外表面であり、符号１０２は、当該探傷システムによる探傷の対象となる、蒸気タービン車室の内部に生じた亀裂等である。また符号１０３は、蒸気タービン車室の外表面に所定の厚みで形成された保温層であり、符号１０７は、蒸気タービン車室が設置される室内空間である。
【００１３】
蒸気タービン車室の内部空間には、例えば図示しないタービン翼等の部材が収容され、当該内部空間には高温高圧の蒸気が導入される。保温層１０３の素材は、例えばケイ酸カルシウムである。同図に示すように、保温層１０３には、その一部を切削することにより、略漏斗状の凹部１０８が形成されている。そして凹部１０８には、当該探傷システムにおけるセンサ部を構成している、超音波センサ１０４、熱伝導体１０５、熱電素子１０６等、探傷システムの構成部材が配設されている。
【００１４】
熱伝導体１０５は、円柱状部１０５１及び円錐状部１０５２を有し、略漏斗状の外形を呈している。熱伝導体１０５は、前述した凹部１０８の内周面に丁度嵌合し、また円錐状部１０５２の開口面の縁部は保温層１０３から室内空間１０７側に突出しないように形成されている。
【００１５】
熱伝導体１０５の円柱状部１０５１の端面には、当該熱伝導体１０５と熱的に結合された超音波センサ１０４が設けられている。超音波センサ１０４の出力端子（不図示）には、超音波センサ１０４の出力信号を、探傷システム計測／処理装置等にまで導くための信号ケーブル１０９が接続されている。信号ケーブル１０９は、例えば熱伝導体１０５の所定位置に設けられる孔や溝に沿って室内空間１０７に引き出される。
【００１６】
熱伝導体１０５の円錐状部１０５２の内側面には、熱電素子１０６が敷設されている。熱電素子１０６は、例えば所定の厚みを有する平面板からなるペルチェ素子であり、吸熱面と放熱面を有する。熱電素子１０６は、その吸熱面が熱伝導体１０５に熱的に結合し、その放熱面が室内空間１０７から円錐状部１０５２の内部に取り込まれる外気と接するように（外気と熱的に結合させて）、円錐状部１０５２の内側面に敷設される。
【００１７】
熱電素子１０６の駆動電力は、例えば探傷システムの計測／処理装置等と共通の電源から供給するようにしてもよいし、探傷システムの電源とは異なる系統から供給するようにしてもよい。また例えば円錐状部１０５２の内部に電源設備を収容し、この電源から熱電素子１０６の駆動電力を供給するようにしてもよい。
【００１８】
熱伝導体１０５の円錐状部１０５２の内部には、当該内部の空気を室内空間１０７の外気と交換し、熱電素子１０６の放熱面から放出される熱を室内空間１０７に排出するためのファン１１０が設けられている。また円錐状部１０５２の開口面には、開口面を覆うように、熱伝導体１０５や熱電素子１０６を外部からの衝撃等から保護するための通風板１１１が設けられており、探傷システムの信頼度を向上させる。
【００１９】
尚、ファン１１０は、熱伝導体１０５に固定するようにしてもよいし、通風板１１１に固定するようにしてもよい。後者の場合であれば通風板１１１を取り外すことでファン１１０も同時に外すことができ、メンテナンス時等における超音波センサ１０４、熱伝導体１０５、熱電素子１０６等へのアクセスを容易にすることができる。
【００２０】
以上の構成において、超音波センサ１０４による測定時には、外表面１０１を通じ、超音波センサ１０４に入力される熱が熱伝導体１０５の円柱状部１０５１、円錐状部１０５２に熱伝導によって連続的に伝達される。そして円錐状部１０５２に導かれた熱は熱電素子１０６及びファン１１０によって効率よく外気に排出され、超音波センサ１０４から外気に至る熱の伝達経路が形成される。
【００２１】
このように、以上の構成によれば、外表面１０１を通じて超音波センサ１０４に入力される熱を効率よく排出することができ、超音波センサ１０４を、これを有効に機能させるための許容温度以下に常時保つことができる。このため、超音波センサ１０４を用いて迅速かつ確実に亀裂の発生を監視する仕組みを実現することができ、これによれば発電設備の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
また熱伝導体１０５は、保温層１０３の凹部１０８に収容され、熱伝導体１０５やファン１１０が室内空間１０７側に突出させないように設けているので、前述した構成を設置するためにスペースを確保する必要がなく、また設置により室内空間１０７が圧迫されることもない。
【００２３】
また以上の構成は、保温層１０３への凹部１０８の形成、形成した凹部１０８への超音波センサ１０４、熱伝導体１０５、熱電素子１０６の取付け、ファン１１０及び通風板１１１の取り付けといった、簡素な作業のみで既存の蒸気タービン車室等に容易に導入することができる。また超音波センサ１０４、熱伝導体１０５、及び熱電素子１０６の少なくともいずれかの組み合わせをユニット化し、もしくはファン１１０と通風板１１１をユニット化すれば、導入はさらに容易になる。
【００２４】
［実施例２］
図２は実施例２として説明する探傷システムのセンサ部分の構成を示す図である。外表面１０１、亀裂１０２、保温層１０３、室内空間１０７、超音波センサ１０４、熱電素子１０６の構成については実施例１と同様である。実施例２は、実施例１と凹部２０８の形状、熱伝導体２０５の構成、熱電素子１０６の配設方法等が異なる。
【００２５】
同図に示すように、実施例２における熱伝導体２０５は、端部に超音波センサ１０４が熱的に結合され、外形が略円柱状の棒状部材２０５５と、棒状部材２０５５に螺合される所定厚みの円盤状部材２０５６とを有している。棒状部材２０５５の表面には、雄螺子２０５５１が切削形成されており、また円盤状部材２０５６の中央には上記雄螺子２０５５１に螺合される雌螺子２０５６１が切削形成されている。また円盤状部材２０５６の周縁部には、円盤状部材２０５６を保温層１０３に固定するための取り付け螺子２０９が貫通されるネジ穴２０５６２が穿孔されている。
【００２６】
凹部２０８は、棒状部材２０５５の雄螺子２０５５１を円盤状部材２０５６の雌螺子２０５６１に螺合して一体化することにより構成される熱伝導体２０５の外形が丁度収容される形状に形成されている。
【００２７】
熱伝導体２０５を凹部２０８に取り付ける際は、棒状部材２０５５に円盤状部材２０５６を、円盤状部材２０５６が脱落しない程度に浅く螺合した状態で凹部２０８に取り付けて予め一体化し、一体化した部材（熱伝導体２０５）を、凹部２０８に嵌合させる。その後、取り付け螺子２０９をネジ穴２０５６２に挿入して締め付けることにより、円盤状部材２０５６を保温層１０３に固定する。尚、棒状部材２０５５と円盤状部材２０５６とを予め一体化するのではなく、まず棒状部材２０５５のみを凹部１０８に差し込み、その後円盤状部材２０５６を螺合するようにしてもよい。
【００２８】
熱電素子１０６は、熱伝導体２０５の円盤状部材２０５６の室内空間１０７側の表面に敷設する。熱電素子１０６は、熱伝導体２０５を凹部２０８に取り付ける前に熱伝導体２０５に固定してもよいし、凹部２０８に取り付けた後に熱伝導体２０５に固定するようにしてもよい。
【００２９】
信号ケーブル１０９は、例えば棒状部材２０５５の中心軸に沿って貫通形成した孔を通して室内空間１０７に引き出すようにする。
【００３０】
尚、凹部２０８のうち、円盤状部材２０５６が収容される部分は、室内空間１０７を圧迫しないよう、熱伝導体２０５、取り付け螺子２０９、熱電素子１０６の全てが保温層１０３の表面から室内空間１０７側に突出しない深さで形成することが好ましい。
【００３１】
本実施例の構成によれば、実施例１の場合に比べて凹部２０８の容積が少ないため、凹部２０８の形成が容易であり、その分、導入が容易である。また棒状部材２０５５と円盤状部材２０５６とを螺合することにより熱伝導体２０５が構成するようにしたので、取り付け時の位置決めが容易であり、また棒状部材２０５５と円盤状部材２０５６とにパーツ化されているため、導入時の運搬や供給を容易に行える。
【００３２】
［実施例３］
図３は実施例３として説明する探傷システムのセンサ部分の構成を示す図である。外表面１０１、亀裂１０２、保温層１０３、室内空間１０７、超音波センサ１０４、熱電素子１０６、信号ケーブル１０９、ファン１１０、通風板１１１の構成については実施例１と同様である。実施例３は、実施例１と凹部３０８の形状、熱伝導体３０５の構成、熱電素子１０６の配設方法等が異なる。
【００３３】
図３に示すように、実施例３における熱伝導体３０５は、室内空間１０７側が開口する中空円筒状の桶状部３０５６と、桶状部３０５６と同軸に当該桶状部３０５６よりも外表面１０１側に設けられる円柱状の下支部３０５５とを有する。下支部３０５５の外表面１０１側端部には、当該熱伝導体３０５と熱的に結合した超音波センサ１０４が設けられている。桶状部３０５６の上端面は保温層１０３から室内空間３０７側に突出しないように形成されている。
【００３４】
熱伝導体３０５の桶状部３０５６の内側面には、熱電素子１０６が敷設されている。熱電素子１０６は、その放熱面が室内空間１０７から桶状部３０５６の内部に取り込まれる外気と接するように(外気と熱的に結合させて)、桶状部３０５６の内側面に敷設される。
【００３５】
熱伝導体３０５の桶状部３０５６の内部にはファン１１０が設けられ、熱伝導体３０５の桶状部３０５６の開口面を塞ぐように通風板１１１が設けられている。
【００３６】
本実施例の構成によれば、実施例１及び２の場合に比べて凹部３０８の開口部の面積に対する熱電素子１０６の放熱面積をより広く確保することができる。このため、より効率よく超音波センサ１０４を冷却することができる。また実施例１及び２の場合に比べて開口部の面積に対する凹部３０８の容積が大きく、従って熱電素子１０６により凹部３０８に放出される熱を効率よく排出することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施に係る探傷システムについて説明してきたが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  外表面
１０２  亀裂
１０３  保温層
１０４  超音波センサ
１０５  熱伝導体
１０６  熱電素子
１０７  室内空間
１０８  凹部
１０９  信号ケーブル
１１０  ファン
１１１  通風板
２０５  熱伝導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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