(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管又は蒸発管の減肉状態を監視する監視装置であって、
前記伝熱管又は前記蒸発管の軸方向に沿って移動する移動手段と、
前記移動手段に設けられ、前記伝熱管又は前記蒸発管の表面の減肉状態をレーザ計測するレーザ計測手段と、
前記レーザ計測のデータを過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を判定する減肉状態判定手段とを具備すると共に、
前記移動手段は、移動手段本体と、該移動手段本体に軸着された駆動輪及び従動輪と、
前記駆動輪及び従動輪の間に張設された無限軌道帯とを有すると共に、
前記無限軌道帯の表面に、前記伝熱管又は前記蒸発管のフィンの間隔毎にフィン端部を把持する把持手段を有することを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置。
【請求項２】
伝熱管又は蒸発管の減肉状態を監視する監視装置であって、
前記伝熱管又は前記蒸発管の軸方向に沿って移動する移動手段と、
前記移動手段に設けられ、前記伝熱管又は前記蒸発管の表面の減肉状態をレーザ計測するレーザ計測手段と、
前記レーザ計測のデータを過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を判定する減肉状態判定手段とを具備すると共に、
前記移動手段はウォームギアであることを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
レーザ計測手段は、
レーザ変位センサを有するセンサヘッドと、
レーザ光の焦点距離を短縮するプリズムと、
前記レーザ光を導光する導光路先端部とを具備すると共に、
前記導光路先端を制御し、レーザ光の反射面を一方の側のフィン面からフィンチューブの壁面、次いで異なる側のフィン面に移動させつつ減肉状態を計測することを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態を簡易に監視することができる伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ設備等の蒸発管や熱交換器の伝熱管等には長期間に亙って操業すると、その配管径の変化が発生する。
（１）  例えば陸用ボイラ用蒸発管は、燃焼雰囲気中にあり、燃焼排ガス中のＮＯxを抑制するために還元雰囲気にさらされているため、硫化物の付着による腐食が進行する、という問題がある。
（２）  また、例えば脱硫装置用熱交換器内では脱硫プロセスにおいて生成する硫化物による伝熱管への付着による腐食が発生する、という問題がある。
（３）  例えば熱交換器伝熱管では長期間に亙っての使用により、その内径が磨耗し、この結果減肉が発生する、という問題がある。
【０００３】
このため、従来では、レーザ計測により、その減肉量を計測する提案がある（特許文献１又は２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０４６０４号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献等の提案では、以下のような問題がある。
特許文献１の提案では、レーザ変位計の使用例があるが、減肉状態や腐食位置及び範囲を特定するために、配管部分をボイラの分解後一度取り外し、レーザ変位計を配管に固定した支柱などに移動機構を取り付けた計測が必要となる、という問題がある。また、配管一本毎に支柱固定位置を変える必要があるため、その計測に手間がかかる、という問題がある。
【０００６】
また、超音波による計測では点計測となり、管の周方向や軸方向等の減肉や腐食の分布状況を把握することができない。
【０００７】
特許文献２の提案では、スパイラルフィンチューブのフィン溶接部の超音波探傷検査装置についての開示はあるものの、フィンチューブの減肉、腐食等の配管断面方向における評価をすることができない、という問題がある。
【０００８】
そこで、ボイラ設備の装置を分解あるいは開放することなく、フィンチューブの腐食及び減肉状況を連続して評価できることが切望されている。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、ボイラ設備の装置を分解あるいは開放することなく、フィンチューブの腐食及び減肉状況を連続して評価することができる伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態を監視する監視装置であって、前記伝熱管又は前記蒸発管の軸方向に沿って移動する移動手段と、前記移動手段に設けられ、前記伝熱管又は前記蒸発管の表面の減肉状態をレーザ計測するレーザ計測手段と、前記レーザ計測のデータを過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を判定する減肉状態判定手段とを具備すると共に、前記移動手段は、移動手段本体と、該移動手段本体に軸着された駆動輪及び従動輪と、前記駆動輪及び従動輪の間に張設された無限軌道帯とを有すると共に、前記無限軌道帯の表面に、前記伝熱管又は前記蒸発管のフィンの間隔毎にフィン端部を把持する把持手段を有することを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置にある。
【００１１】
第２の発明は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態を監視する監視装置であって、前記伝熱管又は前記蒸発管の軸方向に沿って移動する移動手段と、前記移動手段に設けられ、前記伝熱管又は前記蒸発管の表面の減肉状態をレーザ計測するレーザ計測手段と、前記レーザ計測のデータを過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を判定する減肉状態判定手段とを具備すると共に、前記移動手段はウォームギアであることを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置にある。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、レーザ計測手段は、レーザ変位センサを有するセンサヘッドと、レーザ光の焦点距離を短縮するプリズムと、前記レーザ光を導光する導光路先端部とを具備すると共に、前記導光路先端を制御し、レーザ光の反射面を一方の側のフィン面からフィンチューブの壁面、次いで異なる側のフィン面に移動させつつ減肉状態を計測することを特徴とする伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィンチューブに沿って移動することにより、例えばボイラ設備の装置を分解あるいは開放することなく、フィンチューブの腐食及び減肉状況を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１−１】図１−１は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の概略図である。
【図１−２】図１−２は、その正面図である。
【図１−３】図１−３は、キャタピラ把持部の概略図である。
【図１−４】図１−４は、キャタピラ把持部の他の概略図である。
【図２】図２は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の斜視図である。
【図３−１】図３−１は、レーザ光の照射状態を示す概略図である。
【図３−２】図３−２は、レーザ光の照射状態を示す他の概略図である。
【図４−１】図４−１は、フィンの半周を検査する様子を示す図である。
【図４−２】図４−２は、フィンの半周を検査する様子を示す図である。
【図４−３】図４−３は、フィンの半周を検査する工程の概略図である。
【図５】図５は、フィン間の移動状態を示す図である。
【図６−１】図６−１は、隣接するフィンに移動する様子を示す図である。
【図６−２】図６−２は、隣接するフィンに移動する様子を示す図である。
【図６−３】図６−３は、隣接するフィンに移動する様子を示す図である。
【図７−１】図７−１は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の図である。
【図７−２】図７−２は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の概略図である。
【図８−１】図８−１は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の図である。
【図８−２】図８−２は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の概略図である。
【図８−３】図８−３は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の図である。
【図８−４】図８−４は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の概略図である。
【図８−５】図８−５は、隣接するフィンに移動する様子を示す他の図である。
【図９】図９は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の他の概略図である。
【図１０】図１０は、排ガス処理設備の熱交換器の概略である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
本発明による実施例１に係る伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置について、図面を参照して説明する。図１−１は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の概略図である。図１−２は、その正面図である。
図１に示すように、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ａは、伝熱管又は蒸発管の減肉状態を監視する監視装置であって、伝熱管又は蒸発管の軸方向に沿って移動する移動手段１２と、前記移動手段１２に設けられ、伝熱管又は蒸発管の表面の減肉状態をレーザ計測するレーザ計測手段１３と、前記レーザ計測のデータを過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を判定する減肉状態判定手段とを具備するものである。
図中、符号１５はフィンチューブを図示する。
【００１９】
図９は、排ガス処理設備の熱交換器の概略である。
図９に示すように、排ガス８０が導入され、熱媒体８３と熱交換する熱交換器が設けられている。
熱交換器は、熱回収器８１と再加熱器８２とを熱媒体８３が循環するための熱媒体循環通路８４を有する。熱媒体８３は、熱媒体循環通路８４を介して熱回収器８１と再加熱器８２との間を循環している。熱回収器８１と再加熱器８２との各々の内部に設けられる熱媒体循環通路８４の表面には、複数のフィン１１がフィンチューブ１５に設けられている。熱媒体循環通路８４には熱交換部８６が設けられ、熱媒体８３をスチーム８７と熱交換することで、熱媒体８３の媒体温度を調整することができる。
【００２０】
熱媒体８３は、熱媒体タンク８８から熱媒体循環通路８４に供給される。熱媒体８３は、熱媒体送給ポンプ８９により熱媒体循環通路８４内を循環させる。また、浄化ガス９１のガス温度に応じて調節弁Ｖ１によりスチーム８７の供給量を調整し、熱回収器８１から排出される排ガス８０のガス温度に応じて調節弁Ｖ２により再加熱器８２に送給される熱媒体８３を熱回収器８１に供給し、再加熱器８２に送給される熱媒体８３の供給量を調整する。なお、再加熱器８２から排出される浄化ガス９１は煙突９２から外部に排出される。
【００２１】
本実施例では、このようなフィン１１やフィンチューブ１５表面の減肉状態を伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ａにより監視するようにしている。
【００２２】
図２は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の斜視図である。
ここで、移動手段１２は、移動手段本体２１と、該移動手段本体２１に軸着された駆動輪２２及び従動輪２３と、該駆動輪２２及び従動輪２３の間に張設された無限軌道帯（キャタピラ）２４とを具備すると共に、該無限軌道帯（キャタピラ）２４表面にフィン１１の間隔毎にフィン端部１１ａを把持する把持部２５を具備するものである。移動手段本体２１には、レーザ計測手段１３が搭載されている。
なお、図２中、符号２６は駆動モータ、２７は遊動輪を図示する。
【００２３】
図３−１は、レーザ光の照射状態を示す概略図、図３−２は、レーザ光の照射状態を示す他の概略図である。
ここで、レーザ計測手段１３は、図３−１に示すように、レーザ変位センサを有するセンサヘッド３１と、レーザ光３２の焦点距離を短縮するプリズム３３とを具備し、レーザ変位センサで生成されるレーザ光３２をプリズム３３に通して焦点距離を短くしている。
なお、図３−２に示すように、プリズム３３の代わりにミラー３５を用いるようにしてもよい。
【００２４】
本実施例によれば、フィンチューブ１５のフィン１１間にレーザ変位計から出射するレーザ光３２を導光し、導光路先端部１３ａでフィンチューブ１５面に垂直に放射するようにしている。そして、図示しない制御手段により導光路先端１３ａを制御し、レーザ光１３の反射面をフィン１１面からフィンチューブ１５の壁面、次いで異なる側のフィン１１面に移動させるようにしている。
これにより、フィン１１面及びフィンチューブ１５の管壁からの反射面の位置をレーザ変位計で連続的に読み取ることにより、それらの減肉状態を計測するようにしている。
【００２５】
前記レーザ計測１３の計測データは、過去のデータ又は標準データと比較して、現在の減肉状態を減肉状態判定手段により判定することとなる。
この際、計測の基準点からの位置情報を記録するにより、レーザ変位センサからの表面情報と共に、監視作業者の情報処理装置内に記録されると共に、画面上に表示される。
【００２６】
減肉状態判定手段には、プラント情報データベースから、プラント・検査部位情報が入力され、例えば、検査対象プラント名、検査対象部位名、設計データ（管の設計外径、設計要求肉厚、材料等）、過去の検査履歴、類似プラントデータ等が入力される。
【００２７】
レーザ計測手段１３は、移動手段１２の移動により、フィン１１の表面、フィンチューブ１５の壁面、フィン１１面を順次レーザ計測しつつ移動し、減肉状態を計測するようにしている。
【００２８】
このように、本実施例によれば、ボイラ設備の熱交換器等を分解あるいは開放することなく、フィン１１及びフィンチューブ１５の腐食及び減肉状況を連続して評価することができる。
【００２９】
ここで、レーザ計測する際には、移動手段１２を一時的に固定する固定手段を有するようにしている。この固定手段は、キャタピラ２４に設けたフィン端部１１ａを把持する把持部２５により行うようにしている。この把持部２５は、例えば電磁石や形状記憶合金等により移動するときには、所定間隔となるようにその間隔を広げ、固定する際にはその間隔を狭めて、フィン端部１１ａを把持することで行うようにしている。
なお、本発明において、フィン端部１１ａを把持して固定するものであれば、前記固定手段に限定されるものではない。
【００３０】
図１−３及び図１−４は、キャタピラ把持部の概略図である。
例えば、図１−３に示すように、把持部２５をテーパ形状とし、対向する斜面２５ａでフィン１１のフィン端部１１ａを挟むようにし、把持部２５内部に設けた電磁石２８により、フィン１１のフィン端部１１ａを固定するようにしている。
【００３１】
また、図１−４に示すように、把持部２５の形状を断面台形状として、フィン１１の把持部１１ａを挟むようにしてもよい。
【００３２】
このように、本実施例によれば、フィンチューブ１５に沿って移動することにより、例えばボイラ設備の装置を分解あるいは開放することなく、フィンチューブ１５の腐食及び減肉状況を評価できる。
【００３３】
図４−１及び４−２は、フィンの半周を検査する様子を示す図である。図４−３は、フィンの半周を検査する工程の概略図である。
レーザ変位計から出射するレーザ光を伝送し、スパイラルフィンチューブのフィン間を移動させる。そして、図４−１に示すように、往路は、移動手段本体４０によりフィン１１の半周を検査したら、次のフィンへ移動する。また、復路は、往路の逆の半周を検査するようにしている。これにより、フィン１１及びフィン１１間の減肉、腐食分布を評価することができる。
【００３４】
また、図４−２に示すように、移動手段本体４０を連結手段４５を介して２台設け、両者の連結角度を固定した状態で、半周を検査するようにしてもよい。なお、移動手段４０はローラ４１ａにより両側から挟むようにしている。角度（α）の修正は連結手段４５を調整することで行う。なお、反対側のフィンに移動した場合には、反対面で角度を調整して検査を行うようにすればよい。
【００３５】
フィンの移動には、図４−２に示すように、移動手段本体４０に設けた伸縮部４１と、この伸縮部４１の両端に設けた移動・固定部４２、４３とにより行うようにしている。
先ず、第１の移動・固定部４２、第２の移動・固定部４３のうち、第２の移動・固定部４３がフィン１１を挟む。この状態で第１の移動・固定部４２はフィン１１を挟まないようにしている。次いで、伸縮部４１を縮ませて第１の移動・固定部４２を図中右側へ移動する。
伸縮部４１は例えば油圧、空気圧、電動等のアクチュエータを用いることができる。所定距離移動した後、レーザ計測する。
その後、第１の移動・固定部４２を用いてフィン１１を挟み、伸縮部４１を伸ばし、第２の移動・固定部４３を所定距離移動し、さらに図中右側へ所定距離移動させる。このように、所定距離を移動することで、フィン１１の半周を計測することが可能となる。
【００３６】
図５は、フィン間の移動状態を示す図である。
フィンは隣接しているので、その隣接しているなかで、最近接部で移動するようにしている。
【００３７】
図６−１乃至図６−３は、隣接するフィンに移動する様子を示す概略図である。
図６−１に示すように、先ず上下に位置する二本のフィンチューブ１５−１、１５−２を検査する場合について説明する。
図６−１では、図面下側に位置するフィンチューブ１５−１の検査が終了した状態の軸５０を有する伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ａである。
次に、図６−２に示すように、軸５０を斜めにして減肉状態監視装置１０Ａの前半部分をフィンチューブ１５−２側に持ち上げる。この持ち上げた際に、把持部２５でフィンチューブ１５−２のフィン１１のフィン端部１１ａを把持する。
その後、図６−３に示すように、軸５０をフィンチューブ１５−２側に寄せて軸が平行となるようにし、フィンチューブ１５−２側のフィン１１の監視を行う。
なお、レーザ計測手段１３はレーザ光の照射を反転する機構を有するようにして、反対側の計測を行うようにすればよい。また、レーザ計測手段を２台設けるようにしてもよい。
【００３８】
図７−１乃至図７−２は隣接するフィンに移動する様子を示す他の概略図である。
図７−１に示すように、先ず上下に位置する二本のフィンチューブ１５−１、１５−２を検査する場合について説明する。
図７−１では、図面下側に位置するフィンチューブ１５−１の検査が終了した状態の長尺の軸５０を有する伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ａである。
内部には螺旋溝が形成された回転軸５１が設けられ、この回転軸５１に軸支される長尺の軸５０により減肉状態監視装置１０Ａが支持されている。
次に、図７−２に示すように、軸５０を例えば熱交換器側に固定した状態で、回転軸５１を回転させると、減肉状態監視装置１０Ａ全体がフィンチューブ１５−２側に持ち上げられる。この持ち上げた際に、把持部２５でフィンチューブ１５−２のフィン１１のフィン端部１１ａを把持する。
その後、フィンチューブ１５−２側のフィン１１の監視を行う。
【００３９】
図８−１乃至図８−５は隣接するフィンに移動する様子を示す他の概略図である。
図８−１に示すように、先ず上下に位置する二本のフィンチューブ１５−１、１５−２を検査する場合について説明する。なお、本実施例ではキャタピラのみを示しレーザ計測手段１３は図面より省略している。
図８−１では、図面下側に位置するフィンチューブ１５−１の検査が終了した状態の伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ａである。
本実施例では車輪が４つ有する場合を示しており、これらの第１〜３の従動輪２３−１〜２３−３、及び駆動輪２２は複数のリンク機構５３により連結されている。
次に、図８−２に示すように、前方の第１従動輪２３−１が図示しない駆動手段により上方に持ち上げられ、フィンチューブ１５−２側にリンク機構５３持ち上げる。この持ち上げた際に、把持部２５でフィンチューブ１５−２のフィン１１のフィン端部１１ａを把持する。
次に、図８−３に示すように、リンク機構５３により第２従動輪２３−２が上方に持ち上げられる。この持ち上げた際に、把持部２５でフィンチューブ１５−２のフィン１１のフィン端部１１ａを把持する。
同様にして、図８−４乃至図８−５に示すように、第３車輪２３−３及び駆動輪２３もリンク機構５３により順次持ち上げることで、減肉状態監視装置１０Ａ全体がフィンチューブ１５−２側に持ち上げられる。この持ち上げた際に、把持部２５でフィンチューブ１５−２のフィン１１のフィン端部１１ａを把持する。
その後、フィンチューブ１５−２側のフィン１１の監視を行う。
この実施例では、図７−１に示すような軸５０を用いることがなく、自走式でのフィン間の乗り移りが可能となる。
【実施例２】
【００４０】
本発明による実施例２に係る伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置について、図面を参照して説明する。図９は、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置の他の概略図である。
図９に示すように、伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置１０Ｂは、伝熱管又は蒸発管のフィンに沿って移動する移動手段１２としてウォームギア７０を用いている。
このウォームギア７０の進行につれて、フィン１１の間を進行するので、フィン１１面及びフィンチューブ１５の管壁からの反射面の位置をレーザ変位計で連続的に読み取ることにより、それらの減肉状態を計測するようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置によれば、設備を分解することなく、伝熱管又は蒸発管の減肉状態を観察することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ、１０Ｂ  伝熱管又は蒸発管の減肉状態監視装置
１１  フィン
１２  移動手段
１３  レーザ計測手段
１４  ケーブル手段
１５  フィンチューブ
【図１−１】
0005591054.tif 000002
【図１−２】
0005591054.tif 000003
【図１−３】
0005591054.tif 000004
【図１−４】
0005591054.tif 000005
【図２】
0005591054.tif 000006
【図３−１】
0005591054.tif 000007
【図３−２】
0005591054.tif 000008
【図４−１】
0005591054.tif 000009
【図４−２】
0005591054.tif 000010
【図４−３】
0005591054.tif 000011
【図５】
0005591054.tif 000012
【図６−１】
0005591054.tif 000013
【図６−２】
0005591054.tif 000014
【図６−３】
0005591054.tif 000015
【図７−１】
0005591054.tif 000016
【図７−２】
0005591054.tif 000017
【図８−１】
0005591054.tif 000018
【図８−２】
0005591054.tif 000019
【図８−３】
0005591054.tif 000020
【図８−４】
0005591054.tif 000021
【図８−５】
0005591054.tif 000022
【図９】
0005591054.tif 000023
【図１０】
0005591054.tif 000024