(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状電極を有し、被測定物に取り付けられる第１電極体と、
前記筒状電極の内部に挿入される棒状電極を有し、前記被測定物に取り付けられる第２電極体と、
前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さに応じて定まる静電容量の値が、前記被測定物の歪みに起因して変化することにより余寿命を推定する推定装置と、を備え、
前記筒状電極の内部と前記棒状電極の少なくとも一方は、前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さが短くなるにつれて、前記筒状電極と前記棒状電極との対向面積が小さくなるとともに前記筒状電極と前記棒状電極との間の距離が長くなるように、円錐台形状を呈しており、
前記第１電極体は、前記筒状電極の外径よりも大きい内径を有すると共に前記棒状電極が前記筒状電極に挿入されるように前記筒状電極を収容した状態で前記被測定物に取り付けられる金属製の第１ケースと、前記第１ケースに対して前記筒状電極が接触しないように前記第１ケースの内部において前記筒状電極を支持する絶縁性の第１支持部材と、前記被測定物と前記第１ケースとの間において前記第１ケースから前記被測定物に向かって突出し、前記被測定物に固定される金属製の第１脚と、を更に有しており、
前記第２電極体は、前記棒状電極の外径よりも大きい内径を有すると共に前記棒状電極が前記筒状電極に挿入されるように前記棒状電極を収容した状態で前記被測定物に取り付けられる金属製の第２ケースと、前記第２ケースに対して前記棒状電極が接触しないように前記第２ケースの内部において前記棒状電極を支持する絶縁性の第２支持部材と、前記被測定物と前記第２ケースとの間において前記第２ケースから前記被測定物に向かって突出し、前記被測定物に固定される金属製の第２脚と、を更に有している
ことを特徴とする余寿命推定装置。
【請求項２】
前記筒状電極の内部は、前記筒状電極の内径が前記第１電極体側から前記第２電極体側に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している
ことを特徴とする請求項１に記載の余寿命推定装置。
【請求項３】
前記棒状電極は、前記棒状電極の外径が前記第１電極体側から前記第２電極体側に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の余寿命推定装置。
【請求項４】
前記筒状電極の内部及び前記棒状電極は、前記筒状電極の前記棒状電極との対向面と前記棒状電極の前記筒状電極との対向面が互いに略平行となるような円錐台形状を呈している
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の余寿命推定装置。
【請求項５】
前記被測定物は、第１配管と前記第１配管に接続される第２配管と、を含み、
前記第１脚は、前記第１配管に固定され、
前記第２脚は、前記第２配管に固定される
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の余寿命推定装置。
【請求項６】
前記静電容量の値に対する前記被測定物の余寿命を示す情報が予め記憶されている記憶装置、を更に備え、
前記推定装置は、前記記憶装置に記憶されている情報に基づいて、前記被測定物の余寿命を推定する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の余寿命推定装置。
【請求項７】
前記推定装置は、第１時間から前記第１時間よりも後の第２時間までの前記静電容量の値の変動幅に基づいて、前記第２時間における前記被測定物の余寿命を推定する
ことを特徴とする請求項６に記載の余寿命推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余寿命推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、被測定物の余寿命を推定するための歪測定装置が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１の歪測定装置においては、筒状電極に挿入される棒状電極の長さに応じて定まる静電容量の値に基づいて、被測定物の歪量が測定される。この歪測定装置における静電容量の値は、被測定物の歪量が増加するにつれて略線形的に減少する。このため、被測定物の歪量が比較的小さい場合、当該歪量の測定精度が低下し、被測定物の余寿命の推定精度が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、筒状電極を有し、被測定物に取り付けられる第１電極体と、前記筒状電極の内部に挿入される棒状電極を有し、前記被測定物に取り付けられる第２電極体と、前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さに応じて定まる静電容量の値が、前記被測定物の歪みに起因して変化することにより余寿命を推定する推定装置と、を備え、前記筒状電極の内部と前記棒状電極の少なくとも一方は、前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さが短くなるにつれて、前記筒状電極と前記棒状電極との対向面積が小さくなるとともに前記筒状電極と前記棒状電極との間の距離が長くなるように、円錐台形状を呈しており、前記第１電極体は、前記筒状電極の外径よりも大きい内径を有すると共に前記棒状電極が前記筒状電極に挿入されるように前記筒状電極を収容した状態で前記被測定物に取り付けられる金属製の第１ケースと、前記第１ケースに対して前記筒状電極が接触しないように前記第１ケースの内部において前記筒状電極を支持する絶縁性の第１支持部材と、前記被測定物と前記第１ケースとの間において前記第１ケースから前記被測定物に向かって突出し、前記被測定物に固定される金属製の第１脚と、を更に有しており、前記第２電極体は、前記棒状電極の外径よりも大きい内径を有すると共に前記棒状電極が前記筒状電極に挿入されるように前記棒状電極を収容した状態で前記被測定物に取り付けられる金属製の第２ケースと、前記第２ケースに対して前記棒状電極が接触しないように前記第２ケースの内部において前記棒状電極を支持する絶縁性の第２支持部材と、前記被測定物と前記第２ケースとの間において前記第２ケースから前記被測定物に向かって突出し、前記被測定物に固定される金属製の第２脚と、を更に有していることを特徴とする余寿命推定装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被測定物の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における余寿命診断装置の一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における歪量と寿命消費率との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における余寿命診断装置の一部を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態における第１電極及び第２電極を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における第１電極及び第２電極を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるコンデンサの静電容量と配管の歪量との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における配管の寿命消費率とコンデンサの静電容量との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における余寿命診断装置の等価回路を示す回路図である。
【図９】本発明の実施形態における診断装置の機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝＝余寿命診断装置＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態における余寿命診断装置について説明する。図１は、本実施形態における余寿命診断装置の一部を示す斜視図である。尚、図１においては、説明の便宜上、測定ケーブル４Ａ、４Ｂ（図３）は省略されている。
【００１１】
余寿命診断装置９００（余寿命推定装置）は、例えば火力発電所に設けられた、ボイラ、タービン、配管等々の余寿命を診断（推定）するための装置である。余寿命診断装置９００は、例えば６００℃以上の比較的高温となっている金属製の配管４００（被測定物）の余寿命を診断する。尚、配管４００、配管４００の余寿命については、後述する。
【００１２】
余寿命診断装置９００は、第１測定装置１００（第１電極体）、第２測定装置２００（第２電極体）、診断装置９（図９）を有する。尚、本実施形態において、Ｚ軸は、第１測定装置１００及び第２測定装置２００が立設する高さ方向（垂直方向）に沿う軸であり、＋Ｚは、配管４００から第１測定装置１００及び第２測定装置２００に向かう上方向（垂直方向において配管４００から離れる方向）を示し、−Ｚは、第１測定装置１００及び第２測定装置２００から配管４００に向かう下方向（垂直方向において配管４００に近づく方向）を示すものとする。又、Ｘ軸は、第１測定装置１００及び第２測定装置２００が隣接する方向に沿う軸であり、＋Ｘは、第１測定装置１００から第２測定装置２００に向かう方向を示し、−Ｘは、第２測定装置２００から第１測定装置１００に向かう方向を示すものとする。又、Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に対して直行する軸であり、＋Ｙは、第１測定装置１００における一方の側面から他方の側面に向かう方向を示し、−Ｙは、第１測定装置１００における他方の側面から一方の側面に向かう方向を示すものとする。
【００１３】
第１測定装置１００及び第２測定装置２００は、金属製の配管４００における測定対象部分４０３の歪量を測定する際に、配管４００の長手方向（Ｘ軸）において、測定対象部分４０３の両側に設けられる装置である。第１測定装置１００及び第２測定装置２００は、測定対象部分４０３における当該配管４００の長手方向の歪量を測定するためのセンサとして機能する。尚、第１測定装置１００、第２測定装置２００については、後述する。
【００１４】
診断装置９は、配管４００の余寿命を推定する装置である。尚、診断装置９については、後述する。
【００１５】
＝＝＝配管＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態における配管について説明する。
【００１６】
配管４００は、火力発電所に設けられ、例えば６００℃以上の比較的高温となっている金属製の配管である。配管４００は、配管４００の長手方向（Ｘ軸）において第１配管４０１及び第２配管４０２が溶接されて形成される。
【００１７】
配管４００においては、第１配管４０１及び第２配管４０２の溶接部分である測定対象部分４０３が、例えば、例えばクリープ等による経年劣化により歪むことがある。この場合、測定対象部分４０３においては、測定対象部分４０３の歪量に応じて、例えば、亀裂が生じることがある。
【００１８】
＝＝＝配管の余寿命＝＝＝
以下、図２を参照して、本実施形態における配管の余寿命について説明する。図２は、本実施形態における歪量と寿命消費率との関係を示す図である。尚、図２の縦軸は、配管４００の歪量を示している。図２の横軸は、配管４００の寿命消費率を示している。図２は、例えば、実験又はシミュレーション等に基づいて求められる。
【００１９】
＝配管の歪量＝
配管４００の歪量は、例えば、配管４００の変形に応じた、当該配管４００の変位量のことである。配管４００の歪量は、配管４００の長手方向（Ｘ軸）における変位量である。
【００２０】
＝配管の寿命消費率＝
配管４００の寿命消費率は、配管４００が設けられた時からの経過時間（経過期間）に基づく割合を示している。配管４００の寿命消費率は、配管４００の寿命に対する、配管４００が設けられた時から現時点までの経過期間の割合を示している。配管４００の寿命とは、配管４００が設けられた時から、例えばクリープ等による経年劣化より配管４００が破壊されるまでの期間のことである。配管４００の破壊とは、配管４００の歪量が所定量よりも大きくなり、例えば、配管４００に亀裂が入り配管４００が破断することである。
【００２１】
つまり、例えば、配管４００の寿命消費率が０（％）であるということは、配管４００が設けられた時からの経過時間が０時間であるということを示す。つまり、配管４００の寿命消費率が０（％）であるということは、配管４００が設けられた時を示している。
【００２２】
又、例えば、配管４００の寿命消費率が１００（％）であるということは、配管４００が設けられた時からの配管４００の寿命だけ時間が経過したことを示している。つまり、配管４００の寿命消費率が１００（％）であるということは、配管４００に亀裂が入り配管４００が破断する時を示している。
【００２３】
配管４００の寿命消費率が０（％）〜Ｔａ１の間（以下、「寿命初期」とも称する）中においては、配管４００の歪量は略０となっている。
【００２４】
配管４００の寿命消費率がＴａ１〜Ｔａ２の間（以下、「寿命中期」とも称する）においては、配管４００の歪量は略０からＺａ２まで変動している。寿命中期においては、配管４００の歪量は、配管４００の寿命消費率が大きくなるにつれて、略線形的に大きくなっている。
【００２５】
配管４００の寿命消費率がＴａ２〜１００（％）の間（以下、「寿命末期」とも称する）においては、配管４００の歪量は略Ｚａ２からＺａ３まで変動している。寿命末期においては、配管４００の歪量は、配管４００の寿命消費率が大きくなるにつれて、非線形的に大きくなっている。又、寿命末期における所定の寿命消費率の幅に対する歪量の変動幅は、寿命中期における所定の寿命消費率の幅に対する歪量の変動幅よりも大きくなっている。つまり、寿命末期における、所定の経過時間（例えば、１年間）における配管４００の歪量の変動幅は、寿命中期における、所定の経過時間（例えば、１年間）における配管４００の歪量の変動幅よりも大きくなることになる。尚、寿命初期における、所定の経過時間（例えば、１年間）における配管４００の歪量の変動幅は、寿命中期における、所定の経過時間（例えば、１年間）における配管４００の歪量の変動幅よりも小さくなることになる。
【００２６】
＝配管の余寿命＝
配管４００の余寿命とは、現時点から配管４００の寿命消費率が１００（％）になるまでの間の期間である。尚、例えば、配管４００の余寿命とは、現時点から配管４００の寿命消費率が１００（％）になるまでの、残りの寿命消費率であることとしてもよい。
【００２７】
＝＝＝第１測定装置、第２測定装置＝＝＝
以下、図３及び図４を参照して、本実施形態における第１測定装置及び第２測定装置について説明する。図３は、本実施形態における余寿命診断装置の一部を示す断面図である。尚、図３は、図１における第１測定装置１００の略中央を通るＸＺ平面から＋Ｙ方向へ向かって見た状態の、第１測定装置１００及び第２測定装置２００を示している。図４は、本実施形態における第１電極及び第２電極を示す斜視図である。尚、第１電極１４の内部は、見えない状態となっているが、説明の便宜上、点線で示されている。
【００２８】
＝第１測定装置＝
第１測定装置１００は、第１配管４０１に対して例えば溶接されて固定される。第１測定装置１００は、筐体１１（第１ケース）、脚１２（第１脚）、固定部材１３（第１支持部材）、第１電極１４（筒状電極）を有する。
【００２９】
筐体１１は、第１電極１４を収容した状態で当該第１電極１４を保持するための例えば金属製の筐体である。筐体１１の外形は、例えば、略矩形柱形状を呈する。筐体１１は、内部に第１電極１４を収容できるように、中空構造を呈する。筐体１１の内径は、筐体１１の内部に第１電極１４を収容できるように、第１電極１４の外径よりも大きくされている。筐体１１は、金属製の脚１２を介して第１配管４０１に溶接される。尚、脚１２は、第１配管４０１と筐体１１との間において筐体１１から第１配管４０１に向かって突出し、第１配管４０１に固定されている。
【００３０】
固定部材１３は、筐体１１の内部に第１電極１４を固定するための例えばセラミックス等の絶縁性の部材である。固定部材１３は、筐体１１の内部において第１電極１４が筐体１１と接触しないように、第１電極１４を支持している。
【００３１】
第１電極１４は、第２電極２４（棒状電極）と共にコンデンサＣａ（図８）を形成するための金属製の部材である。つまり、第１電極１４は、コンデンサＣａにおける２個の電極のうちの一方の電極として機能する。第１電極１４は、配管４００の長手方向（Ｘ軸）に沿って棒状に延びている。第１電極１４の外形は、例えば長尺状の円柱形状を呈する。第１電極１４は、内部に第２電極２４を進退自在に挿入できるように挿入孔１４ａが設けられており、中空構造を呈する。つまり、第１電極１４は、筒形状を呈している。第１電極１４の内部は、配管４００の長手方向における第１測定装置１００と第２測定装置２００との間の距離Ｇ１に対するコンデンサＣａの静電容量の値が当該距離Ｇ１の値に応じて非線形的に変化するように、円錐台形状とされている。つまり、第１電極１４の内部は、第１電極１４の内径が第１測定装置１００側（−Ｘ）から第２測定装置２００側（＋Ｘ）に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している。
【００３２】
＝第２測定装置＝
第２測定装置２００は、第２配管４０２に対して例えば溶接されて固定される。第２測定装置２００は、筐体２１（第２ケース）、脚２２（第２脚）、固定部材２３（第２支持部材）、第２電極２４を有する。
【００３３】
筐体２１は、第２電極２４を収容した状態で当該第２電極２４を保持するための例えば金属製の筐体である。筐体２１の外形は、例えば、略矩形柱形状を呈する。筐体２１は、内部に第２電極２４を収容できるように、中空構造を呈する。筐体２１の内径は、筐体２１の内部に第２電極２４を収容できるように、第２電極２４の外径よりも大きくされている。筐体２１には、金属製の脚２２を介して第２配管４０２に溶接される。尚、脚２２は、第２配管４０２と筐体２１との間において筐体２１から第２配管４０２に向かって突出し、第２配管４０２に固定されている。
【００３４】
固定部材２３は、筐体２１の内部に第２電極２４を固定するための例えばセラミックス等の絶縁性の部材である。固定部材２３は、筐体２１の内部において第２電極２４が筐体２１と接触しないように、第２電極２４を支持する。
【００３５】
第２電極２４は、第１電極１４と共にコンデンサＣａ（図８）を形成するための金属製の部材である。つまり、第２電極２４は、コンデンサＣａにおける２個の電極のうちの他方の電極として機能する。第２電極１４は、配管４００の長手方向（Ｘ軸）に沿って棒状に延びている。第２電極１４の外形は、例えば長尺状の円錐台形状を呈する。つまり、第２電極２４は、第２電極２４の外径が第１測定装置１００側（−Ｘ）から第２測定装置２００側（＋Ｘ）に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している。又、第１電極１４の内部及び第２電極２４は、第１電極１４の第２電極２４との対向面と第２電極２４の第１電極１４との対向面が互いに略平行となるような円錐台形状を呈している。
【００３６】
第２電極２４の端部２４ａは、第１電極１４の挿入孔１４ａに挿入される。尚、第２電極２４は、第１電極１４と接触しないように挿入孔１４ａに挿入されることとする。このとき、第２電極２４における第１電極１４の内部に挿入されている端部２４ａ（以下、「第２電極２４の挿入部分」とも称する）の外面は、挿入孔１４ａ内で第１電極１４の内面と対向することとなる。そして、第２電極２４の挿入部分がコンデンサＣａの他方の電極として機能し、第２電極２４の挿入部分と対向している第１電極１４の一部（以下、「第１電極１４の対向部分」とも称する）がコンデンサＣａの一方の電極として機能することになる。そして、コンデンサＣａの静電容量の値は、第２電極２４の挿入部分の面積及び第１電極１４の対向部分の面積、第２電極２４及び第１電極１４が互いに対向する方向における第２電極２４から第１電極１４までの距離（例えば図５の距離Ｄ１、Ｄ２）に応じて定まることになる。よって、コンデンサＣａの静電容量の値は、配管４００の長手方向における第１測定装置１００と第２測定装置２００との間の距離Ｇ１に応じて定まることになる。
【００３７】
＝＝＝コンデンサの静電容量＝＝＝
以下、図５を参照して、本実施形態におけるコンデンサの静電容量について説明する。図５は、本実施形態における第１電極及び第２電極を示す断面図である。尚、図５は、図２における第１電極１４及び第２電極２４を示している。第２電極２４の一部は、説明の便宜上、省略されている。図５においては、第１位置に設けられている第２電極２４は、説明の便宜上、実線で示されており、第２位置に設けられている第２電極２４は、説明の便宜上、点線で示されている。尚、第１位置及び第２位置は、配管４００の歪量に基づいて定められる、第１電極１４に対する第２電極２４の相対位置である。
【００３８】
配管４００の余寿命（配管４００の寿命消費率）は、前述したように、配管４００の歪量と対応付けられている。一方、コンデンサＣａの静電容量の値は、配管４００の長手方向における第１測定装置１００と第２測定装置２００との間の距離Ｇ１に応じて定まることになる。尚、距離Ｇ１は、配管４００の歪量に応じて定まることになる。従って、コンデンサＣａの静電容量の値に基づいて、配管４００の余寿命を推定することが可能となる。
【００３９】
コンデンサＣａの静電容量の値は、第１電極１４に対する第２電極２４の相対位置に応じて定まる。
【００４０】
例えば、第２電極２４が第１位置（図５の実線）に設けられたときのコンデンサＣａの静電容量の値Ｃａ１と、第２電極２４が第２位置（図５の点線）に設けられたときのコンデンサＣａの静電容量の値Ｃａ２とについて説明する。
【００４１】
第１位置は、例えば、Ｘ軸及びＹ軸において第１電極１４の内部の略中央の位置であることとする。第２位置は、例えば、Ｘ軸及びＹ軸において第１電極１４の略中央の位置であり、且つ、配管４００の長手方向（Ｘ軸）において第１位置よりも＋Ｘ側にΔｘだけ移動した位置であることとする。
【００４２】
ここで、第１電極１４の内部及び第２電極は、第１電極１４の内面１４１と第２電極の外面２４１とが相互に平行となるようなテーパ形状を呈していることとする。つまり、配管４００の長手方向に対する第１電極１４の内面１４１の傾斜角度θ１と、配管４００の長手方向に対する第２電極２４の外面２４１の傾斜角度θ２とは、相互に同様な角度になる。
【００４３】
又、第１電極１４の対向部分における内面１４１の面積と、第２電極２４の挿入部分における外面２４１の面積は、説明の便宜上、同様な面積であることとする。
【００４４】
第２電極２４が第１位置（図５の実線）に設けられたときのコンデンサＣａの静電容量の値Ｃａ１は、以下の、式１に示される通りとなる。
【００４５】
0005426055.tif 000002
尚、式１において、Ｓは、第１電極１４の対向部分における内面１４１の面積、第２電極２４の挿入部分における外面２４１の面積を示している。εは、誘電率を示している。Ｄ１は、外面２４１及び対面１４１に対して直交する方向における外面２４１と内面１４１との間の距離を示している。
【００４６】
例えば、配管４００の歪に基づいて第１測定装置１００と第２測定装置２００との間の距離Ｇ１が長くなった場合、第２電極２４は、第２位置（図５の点線）に設けられることになる。このときの、コンデンサＣａの静電容量の値Ｃａ２は、以下の、式２に示される通りとなる。
【００４７】
0005426055.tif 000003
尚、式２においては、第１電極１４の対向部分における内面１４１の面積、第２電極２４の挿入部分における外面２４１の面積は、Ｓ（１−Δｘ／Ｌ１）になるものと近似的に示されている。又、式２においては、外面２４１と内面１４１との間の距離は、Ｄ１＋Δｘ*sin（θ２）になることが示されている。つまり、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さが短くなるにつれて、第１電極１４と第２電極２４との対向面積が小さくなるとともに第１電極１４と第２電極２４との間の距離が長くなっている。
【００４８】
式１、式２においては、第２電極２４の移動距離に対するコンデンサＣａの静電容量の値が、非線形的に変化していることが示されている。つまり、第２電極が第１位置から第２位置に移動した際、第１電極１４の対向部分における内面１４１の面積、第２電極２４の挿入部分における外面２４１の面積は減少し、外面２４１と内面１４１との間の距離は増加することが示されている。更に、コンデンサＣａの静電容量の値が傾斜角度θ２（θ１）に応じて定められることが示されている。
【００４９】
＝＝＝傾斜角度とコンデンサの静電容量＝＝＝
以下、図６を参照して、本実施形態における傾斜角度とコンデンサの静電容量について説明する。図６は、本実施形態におけるコンデンサの静電容量と配管の歪量との関係を示す図である。尚、図６の縦軸は、コンデンサＣａの静電容量の値を示している。図６の横軸は、配管４００の歪量を示している。配管４００の歪量Ｚ１は、図２の寿命中期における配管４００の歪量である。つまり、歪量Ｚ１は、０（図２）より大きくなり且つ歪量Ｚａ２以下となる。配管４００の歪量Ｚ２、Ｚ３は、図２の寿命末期における配管４００の歪量である。つまり、歪量Ｚ２、Ｚ３は、歪量Ｚａ２（図２）より大きくなり且つ歪量Ｚａ３以下となる。又、０から歪量Ｚ１までの歪量の変動幅Ｚ１１と、歪量Ｚ２から歪量Ｚ３までの歪量の変動幅Ｚ２１とは、相互に同様な幅であることとする。図６は、例えば、実験又はシミュレーション等に基づいて求められる。
【００５０】
直線７１は、例えば、傾斜角度θ２（θ１）が０度のときの、配管４００の歪量に対するコンデンサＣａの静電容量の値を示している。つまり、直線７１は、第１電極１４の内部及び第２電極２４がテーパ形状でなく、例えば、円柱形状を呈しているときの、コンデンサＣａの静電容量の値を示している。尚、傾斜角度θ１と傾斜角度θ２とは、互いに同様な角度であるので、傾斜角度θ２についてのみ説明し、傾斜角度θ１の角度については、その説明を省略する。
【００５１】
曲線７２は、例えば、傾斜角度θ２が所定角度（例えば、０度より大きく９０度より小さい角度）のときの、配管４００の歪量に対するコンデンサＣａの静電容量の値を示している。
【００５２】
コンデンサＣａの静電容量の値は、配管４００の歪量及び傾斜角度θ２に応じて定まる。
【００５３】
＝傾斜角度θ２が０度の場合（直線７１）＝
傾斜角度θ２が０度の場合（直線７１）、配管４００の歪量０、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３夫々に対するコンデンサＣａの静電容量は、静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５となる。そして、歪量の変動幅Ｚ１１に対する静電容量の変動幅Ｃ２１と、歪量の幅Ｚ２１に対する静電容量の変動幅Ｃ２２とは、互いに同様な変動幅となる。つまり、寿命中期における歪量の所定の変動幅に対する静電容量の変動幅（例えばＣ２１）と、寿命末期における歪量の所定の変動幅に対する静電容量の変動幅（例えばＣ２２）とは、相互に同様な変動幅となる。
【００５４】
＝傾斜角度θ２が所定角度の場合（曲線７２）＝
傾斜角度θ２が所定角度（例えば、４０度）の場合（曲線７２）、配管４００の歪量０、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３夫々に対するコンデンサＣａの静電容量は、静電容量Ｃ１、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７となる。そして、歪量の変動幅Ｚ１１に対する静電容量の変動幅Ｃ１１は、歪量の幅Ｚ２１に対する静電容量の変動幅Ｃ１２よりも大きくなる。つまり、寿命中期における歪量の所定の変動幅に対する静電容量の変動幅（例えばＣ１１）は、寿命末期における歪量の所定の変動幅に対する静電容量の変動幅（例えばＣ１２）よりも大きくなる。
【００５５】
＝直線７１と曲線７２＝
歪量の変動幅Ｚ１１に対する静電容量の変動幅Ｃ１１（曲線７２）は、歪量の変動幅Ｚ１１に対する静電容量の変動幅Ｃ２１（直線７１）よりも大きくなる。又、歪量の変動幅Ｚ２１に対する静電容量の変動幅Ｃ１２（曲線７２）は、歪量の変動幅Ｚ２１に対する静電容量の変動幅Ｃ２２（直線７１）よりも小さくなる。
【００５６】
＝＝＝配管の余寿命（寿命消費率）とコンデンサの静電容量＝＝＝
以下、図７を参照して、本実施形態における配管の余寿命（寿命消費率）とコンデンサの静電容量について説明する。図７は、本実施形態における配管の寿命消費率とコンデンサの静電容量との関係を示す図である。尚、図７の縦軸は、コンデンサＣａの静電容量の値を示している。図７の横軸は、配管４００の寿命消費率を示している。
【００５７】
曲線７１１は、例えば、傾斜角度θ２が０度のときの、配管４００の寿命消費率に対するコンデンサＣａの静電容量の値を示している。曲線７１１において、配管４００の寿命消費率０（％）、Ｔａ３（％）夫々に対するコンデンサＣａの静電容量は、静電容量Ｃ１、Ｃ８となる。尚、寿命消費率Ｔａ３は、寿命中期における寿命消費率を示している。つまり、寿命消費率Ｔａ３は、寿命消費率Ｔａ１と寿命消費率Ｔａ２との間の値である。又、静電容量Ｃ８は、静電容量Ｃ１よりも小さい値である。
【００５８】
曲線７２１は、例えば、傾斜角度θ２が所定角度（例えば、４０度）のときの、配管４００の寿命消費率に対するコンデンサＣａの静電容量の値を示している。曲線７２１において、配管４００の寿命消費率０（％）、Ｔａ３（％）夫々に対するコンデンサＣａの静電容量は、静電容量Ｃ１、Ｃ９となる。尚、静電容量Ｃ９は、静電容量Ｃ８よりも小さく且つ０よりも大きい値である。
【００５９】
以上より、寿命消費率が０（％）からＴａ３（％）となるまでの静電容量の変動幅Ｃ３２（曲線７２１）は、寿命消費率が０（％）からＴａ３（％）となるまでの静電容量の変動幅Ｃ３１（曲線７１１）よりも大きくなる。つまり、傾斜角度θ２が所定角度（例えば、４０度）とされたとき、寿命中期における寿命消費率の変動幅に対する静電容量の値の変動幅が比較的大きくなる。つまり、寿命中期における、コンデンサＣａの静電容量の値に基づく配管４００の余寿命（寿命消費率）の推定精度を向上させることができる。
【００６０】
＝＝＝余寿命診断装置の接続＝＝＝
以下、図８を参照して、本実施形態における余寿命診断装置の接続について説明する。図８は、本実施形態における余寿命診断装置の等価回路を示す回路図である。尚、コンデンサＣａは、例えば、第１電極１４と第２電極２４によって形成されるコンデンサを示している。
【００６１】
診断装置９は、第１端子９０１、第２端子９０２を有する。
【００６２】
第１端子９０１は、例えば、交流の電圧を印加するための端子である。第１端子９０１は、例えば、コンデンサＣａの静電容量に基づいて導電線４１Ａを流れる電流を印加（出力）するための端子としても機能する。
【００６３】
第２端子９０２は、例えば、印加された電圧により、コンデンサＣａを通過した電流を検出するための端子である。尚、第２端子９０２が、例えば、交流の電圧を印加するための端子であることとして、第１端子９０１が、例えば、印加された電圧により、コンデンサＣａを通過した電流を検出するための端子であることとしてもよい。
【００６４】
診断装置９は、コンデンサＣａの静電容量を測定するために、測定ケーブル４Ａ、４Ｂ（図３）を介して第１電極１４、第２電極２４に接続される。具体的には、診断装置９の第１端子９０１が、測定ケーブル４Ａの導電線４１Ａを介して第１電極１４に接続される。診断装置９の第２端子９０２が、測定ケーブル４Ｂの導電線４１Ｂを介して第２電極２４に接続される。
【００６５】
尚、測定ケーブル４Ａ、４Ｂは、例えば同軸ケーブルである。導電線４１Ａ、４１Ｂは夫々、測定ケーブル４Ａ、４Ｂの内部導体を示し、導電線４２Ａ、４２Ｂは夫々、測定ケーブル４Ａ、４Ｂの外部導体を示していることとする。尚、導電線４２Ａ、４２Ｂ夫々の一端は、例えば、筐体１１、２１に対して比較的強固に接続されているが、図３においては、説明の便宜上、１点で接続されているように示されている。
【００６６】
＝＝＝診断装置の機能＝＝＝
以下、図３、図７及び図９を参照して、本実施形態における診断装置の機能について説明する。図９は、本実施形態における診断装置の機能を示すブロック図である。
【００６７】
診断装置９は、コンデンサＣａの静電容量の値に基づいて、配管４００の余寿命を推定する装置である。診断装置９は、静電容量測定部９１、歪検出部９２、余寿命診断部９３（推定装置）、記憶部９４（記憶装置）、表示部９５を有する。
【００６８】
静電容量測定部９１は、第１電極１４と第２電極２４によって形成されるコンデンサＣａの静電容量を測定する。静電容量測定部９１は、例えば、第１端子９０１及び第２端子９０２のどちらかから交流電圧を印加（出力）して、当該電圧が出力されたときに導電線４１Ａ、４２Ａを介してコンデンサＣａを通過する交流電流（以下、「検出電流」とも称する）を第１端子９０１及び第２端子９０２のどちらかで検出する。静電容量測定部９１は、例えば、当該印加（出力）された交流電圧の値と検出電流の値とに基づいて、コンデンサＣａの静電容量を算出する。
【００６９】
歪検出部９２は、静電容量測定部９１の測定結果に基づいて、測定対象部分４０３の歪量を算出する。歪検出部９２は、例えば、第１時刻におけるコンデンサＣａの静電容量の値と、当該第１時刻よりも後の第２時刻におけるコンデンサＣａの静電容量の値とに基づいて、第１時刻から第２時刻までの間の所定時間（所定期間）における測定対象部分４０３の歪量を算出する。
【００７０】
ここで、コンデンサＣａの静電容量の値は、第１測定装置１００と第２測定装置２００との間の距離Ｇ１（図３）に応じて定まることになる。つまり、コンデンサＣａの静電容量の値は、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さに応じて定まることになる。そして、この距離Ｇ１は、測定対象部分４０３の歪量に応じた長さとなる。よって、例えば、所定時間におけるコンデンサＣａの静電容量の値の変動幅は、所定時間における距離Ｇ１の変動幅に応じて定まることになる。つまり、所定時間における距離Ｇ１の変動幅に対応する測定対象部分４０３の歪量については、コンデンサＣａの静電容量の値の変動幅に基づいて求めることが可能となる。
【００７１】
歪検出部９２は、例えば、第１時刻におけるコンデンサＣａの静電容量の値と、第２時刻におけるコンデンサＣａの静電容量の値との差分に基づいて、測定対象部分４０３の歪量を算出する。
【００７２】
尚、例えば、コンデンサＣａの静電容量の値の変動幅と、測定対象部分４０３の歪量とが対応付けられた情報が予め記憶部９４に記憶されていることとしてもよい。このとき、歪検出部９２は、例えば、静電容量測定部９１の測定結果と記憶部９４に記憶されている情報に基づいて、測定対象部分４０３の歪量を算出することとする。
【００７３】
余寿命診断部９３は、静電容量測定部９１の測定結果等に基づいて、配管４００の余寿命を推定する。余寿命診断部９３は、例えば、第１時刻から当該第１時刻よりも後の第２時刻までのコンデンサＣａの静電容量の変動幅に基づいて、配管４００の余寿命を算出する。つまり、余寿命診断部９３は、コンデンサＣａの静電容量の値が、配管４００の歪みに起因して変化することにより余寿命を推定している。ここで、コンデンサＣａの静電容量の値に対する配管４００の余寿命を示す情報（例えば、図７の曲線７１２に示されるデータ）が、記憶部９４に予め記憶されていることとする。余寿命診断部９３は、静電容量測定部９１の測定結果及び記憶部９４に記憶されている情報に基づいて、配管４００の余寿命を推定する。
【００７４】
＝＝＝余寿命の推定＝＝＝
以下、図７を参照して、本実施形態における余寿命の推定について説明する。
【００７５】
余寿命診断装置９００は、例えば、配管４００が火力発電所内に設けられたとき（第１時間）におけるコンデンサＣａの静電容量を測定する。この後、余寿命診断装置９００は、第１時間から所定時間経過したとき（第２時間）におけるコンデンサＣａの静電容量を測定する。余寿命診断装置９００は、例えば、第１時間から当該第１時間よりも後の第２時間までのコンデンサＣａの静電容量の変動幅に基づいて、第２時間における配管４００の余寿命を推定する。尚、例えば、上述の第２時間が寿命中期における時間である場合、上述のコンデンサＣａの静電容量の変動幅が比較的大きくなっている。従って、余寿命診断装置９００においては、寿命中期の第２時間における配管４００の余寿命を比較的高精度に推定することが可能となる。
【００７６】
前述したように、余寿命診断装置９００は、第１測定装置１００、第２測定装置２００、診断装置９を有する。第１測定装置１００は、筒形状を呈している第１電極１４を有し、配管４００に取り付けられる。第２測定装置２００は、棒形状を呈している第２電極２４を有し、配管４００に取り付けられる。尚、第２電極２４は、第１電極１４の内部に挿入される。診断装置９は、コンデンサＣａの静電容量の値が、配管４００の歪みに起因して変化することにより配管４００の余寿命を推定している。尚、コンデンサＣａの静電容量の値は、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さに応じて定まる。第１電極１４の内部と第２電極２４の少なくとも一方は、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さが短くなるにつれて、第１電極１４と第２電極２４との対向面積が小さくなるとともに第１電極１４と第２電極２４との間の距離が長くなるように、円錐台形状を呈している。これらの構成により、時間の経過に対する配管４００の歪量の変動幅が比較的小さい例えば寿命中期（図２）において、時間の経過に対するコンデンサＣａの静電容量の値の変動幅を増大させることができる。従って、余寿命診断装置９００においては、例えば寿命中期における配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【００７７】
又、第１電極１４の内部は、第１電極１４の内径が第１測定装置１００側（−Ｘ）から第２測定装置２００側（＋Ｘ）に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している。この構成により、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さが短くなるにつれて、第１電極１４と第２電極２４との対向面積を確実に小さくし且つ第１電極１４と第２電極２４との間の距離を確実に長くすることができる。従って、余寿命診断装置９００においては、例えば寿命中期における配管４００の余寿命の推定精度を確実に向上させることができる。又、第１電極１４の内部における第２測定装置２００側が大径となっているので、第１電極１４に対する第２電極２４の挿入が容易となる。つまり、容易に組み立てることができる使い勝手の良い余寿命診断装置９００を提供することができる。
【００７８】
又、第２電極２４は、第２電極２４の外径が第１測定装置１００側（−Ｘ）から第２測定装置２００側（＋Ｘ）に向かうにつれて大きくなるような円錐台形状を呈している。この構成により、第１電極１４に挿入される第２電極２４の長さが短くなるにつれて、第１電極１４と第２電極２４との対向面積を確実に小さくし且つ第１電極１４と第２電極２４との間の距離を確実に長くすることができる。従って、余寿命診断装置９００においては、例えば寿命中期における配管４００の余寿命の推定精度を確実に向上させることができる。又、第２電極２４における第１測定装置１００側が小径となっているので、第１電極１４に対する第２電極２４の挿入が容易となる。つまり、容易に組み立てることができる使い勝手の良い余寿命診断装置９００を提供することができる。
【００７９】
又、第１電極１４の内部及び第２電極２４は、第１電極１４の第２電極２４との対向面と第２電極２４の第１電極１４との対向面が互いに略平行となるような円錐台形状を呈している。この構成により、時間の経過に対する配管４００の歪量の変動幅が比較的小さい例えば寿命中期（図２）において、時間の経過に対するコンデンサＣａの静電容量の値の変動幅を確実に増大させることができる。従って、寿命中期における配管４００の余寿命の推定精度を確実に向上させることができる。又、第２電極２４を、第１電極１４の長さ分だけ第１電極１４の内部に挿入することができる。つまり、余寿命診断装置９００においては、余寿命診断装置９００で検出できる配管４００の歪量を増大させることができる。つまり、余寿命診断装置９００では、時間の経過に対する配管４００の歪量の変動幅が比較的大きい例えば寿命末期（図２）においても、時間の経過に応じてコンデンサＣａの静電容量の値が変化することになる。従って、寿命中期及び寿命末期の双方における配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【００８０】
又、第１測定装置１００は、筐体１１、固定部材１３を有している。筐体１１は、第２電極２４が第１電極１４に挿入されるように第１電極１４を収容した状態で配管４００に取り付けられる金属製の筐体である。筐体１１の内径は、筐体１１の内部に第１電極１４を収容できるように、第１電極１４の外径よりも大きくされている。固定部材１３は、筐体１１の内部において第１電極１４が筐体１１と接触しないように、第１電極１４を支持する絶縁性の部材である。これらの構成により、第１電極１４と配管４００との間の絶縁抵抗の値を増大させることができる。よって、例えば、コンデンサＣａの静電容量を測定する際の、第１電極１４から配管４００への漏れ電流を低減させることができる。従って、コンデンサＣａの静電容量の測定精度を向上させて、配管４００の余寿命の推定精度を更に向上させることができる。
【００８１】
又、第２測定装置２００は、筐体２１、固定部材２３を有している。筐体２１は、第２電極２４が第１電極１４に挿入されるように第２電極２４を収容した状態で配管４００に取り付けられる金属製の筐体である。筐体２１の内径は、筐体２１の内部に第２電極２４を収容できるように、第２電極２４の外径よりも大きくされている。固定部材２３は、筐体２１の内部において第２電極２４が筐体２１と接触しないように、第２電極２４を支持する絶縁性の部材である。これらの構成により、第２電極２４と配管４００との間の絶縁抵抗の値を増大させることができる。よって、例えば、コンデンサＣａの静電容量を測定する際の、第２電極２４から配管４００への漏れ電流を低減させることができ、コンデンサＣａの静電容量を安定的に測定することができる。
【００８２】
又、第１測定装置１００は、配管４００と筐体１１との間において筐体１１から配管４００に向かって突出し、配管４００に固定され金属製の脚１２を更に有する。又、第２測定装置２００は、配管４００と筐体２１との間において筐体２１から配管４００に向かって突出し、配管４００に固定され金属製の脚２２を更に有する。これらの構成により、第１測定装置１００及び第２測定装置２００は、確実に配管４００に固定されることになる。よって、コンデンサＣａの静電容量の値に対して、配管４００の歪量が確実に反映されることになる。従って、配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【００８３】
又、配管４００は、第１配管４０１と第１配管４０１に接続される第２配管４０２を含んでいる。脚１２、２２は夫々、第１配管４０１、第２配管４０２に固定される。これらの構成により、コンデンサＣａの静電容量の値に対して、配管４００の例えば溶接部分等の測定対象部分４０３の歪量を反映させることができる。従って、余寿命診断装置９００においては、例えば、比較的高温（例えば６００℃以上）下において時間の経過に伴って亀裂が入り易い測定対象部分４０３の歪量に基づいて、配管４００の余寿命が推定されることになる。よって、余寿命診断装置９００は、配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【００８４】
又、余寿命診断装置９００の診断装置９は、記憶部９４を有する。記憶部９４には、コンデンサＣａの静電容量の値に対する配管４００の余寿命を示す情報（例えば、図７の曲線７１２に示されるデータ）が予め記憶されている。余寿命診断部９３は、記憶部９４に記憶されている情報に基づいて、配管４００の余寿命を推定する。これらの構成により、例えば、配管４００が設けられている環境等に基づいて、コンデンサＣａの静電容量の値に対する配管４００の余寿命を示す情報を、記憶部９４に予め記憶させることができる。例えば、配管４００内に供給されているガスの温度等に基づいて、コンデンサＣａの静電容量の値に対する配管４００の余寿命を定めることができる。従って、配管４００が設けられている環境を示す情報を、配管４００の余寿命の推定に反映させることができる。従って、余寿命診断装置９００は、配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。又、配管４００の余寿命を推定するための煩雑な計算が不要となるために、配管４００の余寿命を迅速に推定することが可能となる。
【００８５】
又、余寿命診断装置９００の余寿命診断部９３は、第１時間から第１時間よりも後の第２時間までのコンデンサＣａの静電容量の値の変動幅に基づいて、第２時間における配管４００の余寿命を推定する。ここで、例えば、寿命中期においては、時間の経過に対するコンデンサＣａの静電容量の変動幅が比較的大きくなる。従って、配管４００の余寿命の推定精度を向上させることができる。
【００８６】
尚、上記本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００８７】
本実施形態においては、第１電極１４の内部及び第２電極２４の双方が円錐台形状を呈していることについて説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１電極１４の内部が円柱形状を呈しており、第２電極２４が円錐台形状を呈していることとしてもよい。又、例えば、第１電極１４の内部が円錐台形状を呈しており、第２電極２４が円柱形状を呈していることとしてもよい。又、例えば、第１電極１４の内部及び第２電極２４の双方が、多角錐台形状を呈していることとしてもよく、円錐形状を呈していることとしてもよく、多角錐形状を呈していることとしてもよい。
【００８８】
又、本実施形態においては、余寿命診断部９３が、静電容量測定部９１の測定結果等に基づいて、配管４００の余寿命を推定することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、余寿命診断部９３は、歪検出部９２の算出結果等に基づいて、配管４００の余寿命を推定することとしてもよい。この場合、余寿命診断部９３は、例えば、第１時刻から当該第１時刻よりも後の第２時刻までの配管４００の歪量の変動幅に基づいて、配管４００の余寿命を算出する。ここで、配管４００の歪量の変動幅と、配管４００の余寿命とが対応付けられた情報が、記憶部９４に予め記憶されていることとする。余寿命診断部９３は、歪検出部９２の算出結果及び記憶部９４に記憶されている情報に基づいて、配管４００の余寿命を推定する。
【符号の説明】
【００８９】
９                診断装置
１１、２１        筐体
１２、２２        脚
１３、２３        固定部材
１４              第１電極
２４              第２電極
９３              余寿命診断部
９４              記憶部
１００            第１測定装置
２００            第２測定装置
４００            配管
４０１            第１配管
４０２            第２配管
９００            余寿命診断装置
【要約】
【解決手段】筒状電極を有し、被測定物に取り付けられる第１電極体と、前記筒状電極の内部に挿入される棒状電極を有し、前記被測定物に取り付けられる第２電極体と、前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さに応じて定まる静電容量の値が、前記被測定物の歪みに起因して変化することにより余寿命を推定する推定装置と、を備え、前記筒状電極の内部と前記棒状電極の少なくとも一方は、前記筒状電極に挿入される前記棒状電極の長さが短くなるにつれて、前記筒状電極と前記棒状電極との対向面積が小さくなるとともに前記筒状電極と前記棒状電極との間の距離が長くなるように、円錐台形状を呈している。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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