(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁誘導法にて構造体表面の構造物における溶接部の検査を可能とした、流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知システムを提供する。【解決手段】耐火材で保護された層内蒸発器または火炉壁を設置した流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知システム１０である。この異常検知システム１０は、層内蒸発器の層内パネルまたは火炉壁の表面に設けられたスタッド４上に移動可能に配置される検査コイル１１及び基準とすべき正常に溶接されたスタッド上に位置保持される基準コイルとを具備するブリッジ回路と、ブリッジ回路に交流電流を印加する交流電源と、ブリッジ回路から出力される信号を基に検査すべきスタッドの異常を把握する制御部と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火材で保護された層内蒸発器または火炉壁を設置した流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知システムであって、
前記層内蒸発器の層内パネルまたは前記火炉壁の表面に設けられたスタッド上に移動可能に配置される検査コイル及び基準とすべき正常に溶接されたスタッド上に位置保持される基準コイルとを具備するブリッジ回路と、
該ブリッジ回路に交流電流を印加する交流電源と、
前記ブリッジ回路から出力される信号を基に検査すべきスタッドの異常を把握する制御部と、
を具備することを特徴とする流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記ブリッジ回路から出力される信号を増幅すると共に整流する増幅整流部と、予め正常に溶接されたスタッドの基準電圧信号を保持する基準信号保持部と、
前記増幅整流部からの出力信号と前記基準信号保持部における基準電圧信号とを比較して、前記増幅整流部からの出力信号の前記基準電圧信号に対する位相差と振幅差とが所定の閾値を越えると前記スタッドの接合部に亀裂、錆等が発生しているとする異常を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知システム。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか一項に記載の層内蒸発器または火炉壁の異常検知システムにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知方法であって、
前記層内蒸発器または前記火炉壁に設けられたスタッド上に、磁界を形成するように前記検査コイルを配置する手順と、前記ブリッジ回路から出力される信号を増幅すると共に整流する手順と、予め正常に溶接されたスタッドの基準電圧信号を保持する手順と、
前記ブリッジ回路から出力される信号と前記基準電圧信号とを比較して、前記基準電圧信号に対する位相差と振幅差とが所定の閾値を越えると前記スタッドの接合部の異常を判定する手順と、
を具備することを特徴とする流動床ボイラにおける層内蒸発器または火炉壁の異常検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムに関し、特には、非破壊検査方法で異常検出可能とした、流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道や道路のトンネル他、各種生産施設の構造体の異常診断には、目視およびテストハンマによる打音検査方法が利用されている。
例えば、「打音法による合成床板の非破壊検査手法に関する研究」（非特許文献１）で開示されているように、ここでの打音検査装置は、インパルスハンマ、マイクロフォン、ＡＤ変換器とノートパソコンで構成される。
測定方法は、低鋼板の表面をインパルスハンマで打撃したときに生じる合成床板の打撃音を、マイクロフォンで収録し、振幅比や周波数分布により、鋼板とコンクリートの剥離状態や滞水状態を把握するようにしている。
【０００３】
ところで、環境装置分野で有意な廃棄物流動焼却技術から、化石燃料以外に、カットタイヤ、木質燃料などのリサイクル燃料を用いた流動床ボイラが稼働している。
ここでの流動床ボイラでは、例えば流動層内に耐火材で保護された層内蒸発器１を設置することにより、高効率熱回収を可能としている。
【０００４】
層内蒸発器１の耐火材３２は層内パネル２を構成し、層内蒸発器１の周囲に配設されたスタッド４に支持される構造となっている。
このような構造の層内蒸発器１を有する流動床ボイラにおいても、長期に亘る稼働によって、層内蒸発器１の層内パネル２は、塩素分等に起因する腐食及び砂による摩耗は避けられず、常時、層内パネル２を打音検査によって異常監視を実施している（図６参照）。
【０００５】
また、図７に示す火炉壁３１は、火炉壁管３３を一管、一管フィン溶接して構成されている。火炉壁３１の火炉側にスタッド４を植設し、スタッド４で耐火材３２を支持する構成とした構造の場合も、打音検査によって異常監視を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】川田技報  Ｖｏｌ．２７  ２００８  Ｐ．３０〜３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の打音検査による方法では、人手により、音の違いを感覚で聞き分けているため、以上の有無を判別しにくい。また、一つ一つ叩いて調べるために時間がかかる。さらには、場所によっては、前処理（例えば、スタッド頭部表面のスケール除去）が必要となる。
そこで、人手によらず、非破壊的な検査方法を採用し、層内パネルなど広い範囲の検査を迅速に且つ高精度に検出するための手段が求められていた。
本発明は、以上のような背景から提案されたものであって、従来の打音による検査方法でなく、非破壊的検査により、迅速に層内パネルの耐火材を支えるスタッド根元の溶接部の異常状態を検出できるようにした、流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムおよびその異常検知方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１にかかる本発明では、流動層内に耐火材で保護された層内蒸発器または火炉壁を設置した流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムであって、層内パネル表面上のスタッド上に移動可能に配置する検査コイルと、基準とすべき正常に溶接されたスタッド上に位置保持される基準コイルとを具備するブリッジ回路と、ブリッジ回路に交流電流を印加される交流電源と、検査すべきスタッド上で検査コイルの磁気回路の値が変化でブリッジ回路から出力される信号を検査すべきスタッドの異常として把握する制御部と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２にかかる本発明では、制御部は、ブリッジ回路から出力される信号を増幅すると共に整流する増幅整流部と、予め正常に溶接されたスタッドの基準電圧信号を保持する基準信号保持部と、増幅整流部からの出力信号と基準信号保持部における基準電圧信号とを比較して、増幅整流部からの出力信号の前記基準電圧信号に対する位相差と振幅差とが所定の閾値を越えると前記スタッドの接合部に亀裂、錆等が発生しているとする異常を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３にかかる本発明では、流動層内に、層内蒸発器管と、該層内蒸発器管の周囲に設けられた層内パネルと、該層内パネル表面に接合したスタッドと、該スタッドに支持された耐火材とを備え、前記層内パネル表面上のスタッド上に移動可能に配置する検査コイルと、基準とすべき正常に溶接されたスタッド上に位置保持される基準コイルとを具備するブリッジ回路とを具備する、層内蒸発器を設置した流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知方法であって、層内パネル表面のスタッドの上に、磁界を形成するように検査コイルを配置する手順と、ブリッジ回路から出力される信号を増幅すると共に整流する手順と、予め正常に溶接されたスタッドの基準電圧信号を保持する手順と、ブリッジ回路から出力される信号と前記基準電圧信号とを比較して、基準電圧信号に対する位相差と振幅差とが所定の閾値を越えると前記スタッドの接合部の異常を判定する手順と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
ここで基準電圧信号は、基準とすべき正常に溶接されたスタッドから得られたものであり、したがって、検出電圧信号が正常に溶接されたスタッドから得られた基準電圧信号から所定の閾値を越えればスタッドの溶接部に亀裂、錆等が発生していると容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、打音検査法では困難な、流動床ボイラの層内蒸発器に広く設けられたスタッドの状態を、非破壊的に迅速に、且つ確実に、ほぼ連続的に異常の有無を判断することができる。これにより検査速度の早い流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知システムを、流動床ボイラに用いた一実施例を示す構成図である。
【図２】図１に示すスタッドの異常検知システムの構成ブロック図である。
【図３】図１に示すスタッドの異常検知システムにより出力される検出信号の正常時と異常時との比較を示したグラフである。
【図４】図２に示す異常検知システムの出力部の構成ブロック図である。
【図５】（ａ）正常なスタッドを検出する際の模式図、（ｂ）一部腐食が見られるスタッドを検出する際の模式図、（ｃ）全体腐食が見られるスタッドを検出する際の模式図である。
【図６】従来の打音検査法を用いた装置上に配設されたスタッドを示した一例を示す模式図である。
【図７】従来の打音検査法を用いた別の装置上に配設されたスタッドを示した別例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる流動床ボイラにおける層内蒸発器１の異常検知システムについて、実施形態を挙げ、添付図に基づいて説明する。ここでの異常検知システムでは、電磁誘導法を用いている。
流動床ボイラについては、前述の図５で示しているように、流動層内に耐火材３２で保護された層内蒸発器１を有し、層内蒸発器１の耐火材３２は、層内蒸発器管３の周囲に設けられた層内パネル２を構成している。かかる層内パネル２の表面全体に亘り溶接により突設されたスタッド４に支持されている。
ここでは、この層内パネル２のスタッド４の溶接部、すなわち、層内パネル２表面との溶接部を検査対象としている。
【００１５】
そこで、図２に本実施形態にかかる流動床ボイラにおける層内蒸発器、すなわちスタッドの異常検知システム１０を示す。
この異常検知システム１０は、検査すべきスタッド４上に移動可能に配置する検査コイル１１と、基準とすべき正常に溶接されたスタッド４上に位置保持される基準コイル１２とを具備する。またこれら検査コイル１１および基準コイル１２にそれぞれ並列接続される抵抗１３、１４と、バランス用に並列接続された２つのコンデンサと抵抗とのＣＲ部１５、１６とによって構成されるブリッジ回路１７と、このブリッジ回路１７に交流電流を印加される交流電源１８と、ブリッジ回路１７で出力される信号を取り込んで増幅して整流する制御部１９と出力部２０とを備えている。
なお、交流電源１８からは１ｋ〜５０ｋＨの高周波電流を想定している。
【００１６】
かかる異常検知システム１０においては、当初検査前に、基準コイル１２に基準とすべき正常に溶接されたスタッド４上に位置保持された状態で、ブリッジ回路１７で出力される信号が０となるように、各構成要素を調整するようにしている。
なお、ブリッジ回路１７がバランスする要件としては、検査コイル１１と抵抗１３との合成インピーダンスをＺｘ、基準コイル１２と抵抗との合成インピーダンスをＺａ、ＣＲ部１５の合成インピーダンスをＺｂ、ＣＲ部１６の合成インピーダンスＺｃとすると、
ＺｘＺｃ＝ＺａＺｂ………………（１）
∴  Ｚｘ＝ＺａＺｂ／Ｚｃ………（２）
という関係がある。
【００１７】
以上のように、異常検知システム１０のブリッジ回路１７がバランスとれた状態で、検査コイル１１により形成される磁界が検査すべきスタッド４を透過することで検査コイル１１の磁気回路の値が変化してバランスがくずれ、このとき、ブリッジ回路１７から出力される信号が制御部１９によって、増幅・整流され、検査すべきスタッド４の異常となって検出されるという手法である。
なお、制御部１９は、詳細は説明しないが、例えば増幅部とローパスフィルタとを具備する。ブリッジ回路１７から出力される信号は交流電源１８から与えられる１ｋ〜５０ｋＨの高周波電流を基準とする電圧信号である。したがって、制御部１９において、ブリッジ回路１７から出力される信号は増幅されて、ローパスフィルタを通過することにより、制御部１９から出力される信号は、交流電源１８により印加される交流電流を基準として変化する正弦波電圧となって出力される（図３参照）。
【００１８】
そして出力部２０は、予め、検査前に、基準コイル１２に基準とすべき正常に溶接されたスタッド４から捉えられた出力電圧を取り込んで保持する基準信号取込部２１と、検査すべきスタッド４による位相、振幅のずれた出力電圧信号を、制御部１９から取り込んで比較判定する判定部２２と、判定部２２から、異常であるとする信号か、正常である信号を出力して外部のＰＣなどに送信する送信部２３とを備えている。
なお、判定部２２には、閾値として、振幅差（Ａ−Ｂ）、位相差（Θ−Θ’）がそれぞれ所定値として設定されており、これら閾値を越えるものであるか否かを判定し、異常であるとする信号か、正常である信号を出力する。
【００１９】
次に、流動床ボイラについて異常検知システムを用いた検査手順について概略説明する。
先ず、検査すべき流動床ボイラにおける層内蒸発器１における層内蒸発器管３の周囲に設けられた層内パネル２に対し、異常検知システム１０により検査範囲を決定し、炉内での粗検査を行う。
この炉内での粗検査は、例えば目視観察や、磁界法によるスタッド劣化有無の確認を行う。ここで欠陥が見られなければ検査終了となり、データとして蓄積される。
欠陥が発見されれば、劣化範囲の特定がなされ、炉内での詳細検査が実施される。詳細検査は、抵抗法により、１本、１本触針式検査機で行われる。
ここで欠陥が見られなければ検査終了となり、データとして蓄積される。
欠陥が発見されれば、補修範囲の決定がなされ、補修法の検討がなされる。
そして、客先へ状況の報告がなされ、補修の提案等を行う。
【００２０】
次に、異常検知システム１０において、先ず、当初検査前に、基準コイル１２に基準とすべき正常に溶接されたスタッド４上に位置保持された状態で、ブリッジ回路１７で出力される信号が０となるように、各構成要素を調整しておく。
検査開始で、図１に示すように、層内パネル２表面のスタッド４の上に、磁界を形成するように検査コイル１１を配置する。このとき検査コイル１１は、検査範囲にある層内パネル２表面のスタッド４の上に移動してもたらすことができる。
ここで、スタッド４に図５（ｂ）や図５（ｃ）で見られるように、スタッド４の溶接部に腐食や脱落がある場合、スタッド４を透過する磁界が変動する。
この結果、検査コイル１１の磁気回路の値が変化してバランスがくずれ、このとき、ブリッジ回路１７から出力される信号が出力される。
次いで、ブリッジ回路１７からの出力信号が、制御部１９によって、増幅・整流される。
すなわち、ブリッジ回路１７から出力される信号は交流電源１８から与えられる１ｋ〜５０ｋＨの高周波電流を基準とする電圧信号であり、制御部１９において、ブリッジ回路１７から出力される信号は増幅されて、ローパスフィルタを通過することにより、制御部１９から出力される信号は、交流電源１８により印加される交流電流を基準として変化する正弦波電圧となって出力される（図３参照）。
【００２１】
そして、出力部２０において、正常に溶接されたスタッド４から捉えられた出力電圧が保持された基準信号取込部２１と、制御部１９から出力される信号とを判定部２２で比較する。
判定部２２には、閾値として、振幅差（Ａ−Ｂ）、位相差（Θ−Θ’）がそれぞれ所定値として設定されているので、これら閾値を越えるものであるか否かを判定し、異常であるとする信号か、正常である信号を出力することができる。
そして、判定部２２からの異常とする信号、または正常である信号を送信部２３により、外部のＰＣなどに送信して表示することができ、補修範囲の決定がなされ、補修法の検討とともに、客先へ状況の報告がなされ、補修の提案等を行う迅速な対応が可能となる。
【００２２】
以上、本発明について１実施形態を挙げて説明した。
勿論、異なる方法で出力部２０において、判定することも可能である。
例えば、制御部１９をロックインアンプで構成し、励磁周波数におけるセンサコイルの電圧振幅、励磁周波数に対する位相差を出力し、出力データをインピーダンス平面でプロットし、インピーダンス平面上の原点からのずれ量で判定することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は以上のとおり、電磁誘導法を用いて流動床ボイラにおける層内蒸発器の異常検知を行うことができるので、打音検査法では困難な、流動床ボイラの層内蒸発器に広く設けられたスタッドの状態を、非破壊的に迅速に、且つ確実に、ほぼ連続的に異常の有無を判断することができる。
したがって、あらゆる構造物などの、異種金属部の接合部分の監視など汎用性は高い。
【符号の説明】
【００２４】
１  層内蒸発器
２  層内パネル
３  層内蒸発器管
４  スタッド
１０異常検知システム
１１検査コイル
１２基準コイル
１３、１４抵抗
１５、１６ＣＲ部
１７ブリッジ回路
１８交流電源
１９制御部
２０出力部
２１基準信号取込部
２２判定部
２３送信部
３１火炉壁
３２耐火材
３３火炉壁管
【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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