(57)【要約】【課題】流体中に配置された管群を支持する振動抑制部材によって各管に付与される押付力を適切に測定可能な押付力測定方法を提供する。【解決手段】流体中に配置される管群を構成する各管が振動抑制部材から受ける押付力を、管内に挿入される探触子を用いて測定する。探触子の測定値と押付力との関係を規定する特性データを予め準備しておく。そして探触子を管内に挿入し、探触子の測定値から特性データに基づいて押付力を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に配置される管群が、前記管群に含まれる各管の間に挿入された振動抑制部材で支持されてなる制振構造において、前記管群が前記振動抑制部材から受ける押付力を、前記管の内部に挿入される探触子を用いて測定する押付力測定方法であって、
前記探触子の測定値と前記押付力との関係を規定する特性データを予め準備する特性データ準備工程と、
前記探触子を前記管の内部に挿入し、前記探触子の測定値を取得する測定値取得工程と、
前記特性データに基づいて、前記測定された測定値に対応する前記押付力を算出する押付力算出工程と、
を備えることを特徴とする押付力測定方法。
【請求項２】
前記特性データ準備工程では、前記振動抑制部材に支持された前記管に対応するサンプルに対して前記押付力を模擬する所定荷重を印加しながら、前記サンプルの内部に挿入された前記探触子の測定値を取得する荷重試験を実施することにより、前記特性データが作成されることを特徴とする請求項１に記載の押付力測定方法。
【請求項３】
前記測定値取得工程では、前記探触子を前記管の内部で走査しながら前記測定値とともに前記探触子の位置情報を取得し、前記測定値と前記位置情報を関連付けて記録することを特徴とする請求項１又は２に記載の押付力測定方法。
【請求項４】
前記特性データ準備工程では、
前記サンプルの軸方向に沿った略同一位置に対して両側から前記管を挟んで対向するように前記所定荷重を印加して取得された前記測定値に基づいて第１の特性データを作成し、
前記サンプルの軸方向に沿った互いに異なる位置に対して前記管を挟んで対向するように前記所定荷重を印加して取得された前記測定値に基づいて第２の特性データを作成し、
前記押付力算出工程では、前記管と前記振動抑制部材との位置関係に基づいて、前記第１の特性データ又は前記第２の特性データのいずれか一方を前記特性データとして用いることを特徴とする請求項３に記載の押付力測定方法。
【請求項５】
前記管は、
軸方向に沿った略同一位置に対して両側から前記管を挟んで対向するように前記振動抑制部材が配置された第１の地点と、
軸方向に沿った略同一位置に対して片側から前記振動抑制部材が配置された第２の地点と、
を含み、
前記押付力算出工程では、
前記第１の地点で測定された前記測定値に対応する前記押付力を前記第１の特性データに基づいて算出し、
前記第２の地点で測定された前記測定値に対応する前記押付力を前記第２の特性データに基づいて算出することを特徴とする請求項４に記載の押付力測定方法。
【請求項６】
前記測定値取得工程では、前記管の軸方向に沿った基準位置に前記探触子で検出可能なマーカを設置し、前記測定値を取得する際に前記基準位置からの変位に基づいて、前記位置情報を取得することを特徴とする請求項３に記載の押付力測定方法。
【請求項７】
前記探触子は、前記管の内部に挿入可能な渦電流探傷プローブを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の押付力測定方法。
【請求項８】
前記探触子は、前記管の内部に挿入することにより前記管の内径を計測可能な変位計を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の押付力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体中に配置される管群において、各管の隙間に挿入される振動抑制部材によって各管が受ける押付力の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器等の熱交換器に使用される管群は、流体中に配置された際に振動が発生することを抑制するために、各管の隙間に振動抑制部材として振り止め金具が挿入された制振構造が採用されるものがある。例えば特許文献１には、熱交換器が有する複数の伝熱管の隙間に略∨字形状の振動抑制部材が挿入された伝熱管群の制振構造の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−９３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、Ｕ字管のようなＵベンド部を有する管群では、面内方向（各管の軸方向）に沿って振動する流力弾性振動等の自励振動現象が発生する可能性が指摘されている。特許文献１を含む従来の制振構造で用いられる振動抑制部材は、面外方向（各管の軸方向に略垂直な方向）に生じる振動を抑制することを想定しているため、その厚さは各管の隙間と同等若しくはわずかに小さく設計されていた。そのため、振動抑制部材によって各管に付与される押付力は略ゼロであり、面内方向の振動現象を抑制するための対策が望まれている。
【０００５】
このような面内方向に沿った振動現象を抑制するためには、振動抑制部材によって各管に適切な押付力を付与する新たな制振構造を設計する必要がある。その際、振動抑制部材によって各管に付与される押付力を適切に評価するために、押付力を実測する必要がある。
【０００６】
本発明の少なくとも１実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、流体中に配置された管群を支持する振動抑制部材によって各管に付与される押付力を適切に測定可能な押付力測定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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法は上記課題を解決するために、流体中に配置される管群が、前記管群に含まれる各管の間に挿入された振動抑制部材で支持されてなる制振構造において、前記管群が前記振動抑制部材から受ける押付力を、前記管の内部に挿入される探触子を用いて測定する押付力測定方法であって、前記探触子の測定値と前記押付力との関係を規定する特性データを予め準備する特性データ準備工程と、前記探触子を前記管の内部に挿入し、前記探触子の測定値を取得する測定値取得工程と、前記特性データに基づいて、前記測定された測定値に対応する前記押付力を算出する押付力算出工程と、を備える。
【０００８】
上記（１）の方法によれば、管の内部に挿入可能な探触子の測定値と押付力との関係を、予め特性データとして準備しておくことで、当該特性データに基づいて、探触子で実測値として得られた測定値に対応する押付力を適切に算出できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の方法において、前記特性データ準備工程では、前記振動抑制部材に支持された前記管に対応するサンプルに対して前記押付力を模擬する所定荷重を印加しながら、前記サンプルの内部に挿入された前記探触子の測定値を取得する荷重試験を実施することにより、前記特性データが作成される。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、測定対象に対応するサンプルを用いた荷重試験によって特性データを作成することで、信頼性のある特性データが得られる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の方法において、前記測定値取得工程では、前記探触子を前記管の内部で走査しながら前記測定値とともに前記探触子の位置情報を取得し、前記測定値と前記位置情報を関連付けて記録する。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、探触子を走査しながら測定を行う際に測定値を位置情報と関連付けて記憶することで、広い範囲にわたって連続的に押付力を効率的に測定できる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の方法において、前記特性データ準備工程では、前記サンプルの軸方向に沿った略同一位置に対して両側から前記管を挟んで対向するように前記所定荷重を印加して取得された前記測定値に基づいて第１の特性データを作成し、前記サンプルの軸方向に沿った互いに異なる位置に対して前記管を挟んで対向するように前記所定荷重を印加して取得された前記測定値に基づいて第２の特性データを作成し、前記押付力算出工程では、前記管と前記振動抑制部材との位置関係に基づいて、材前記第１の特性データ又は前記第２の特性データのいずれか一方を前記特性データとして用いる。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、各管に対する振動抑制部材の設置態様（両側から支持されるか、又は、片側から支持されるか）に応じて、特性データをそれぞれ区別して準備しておく。そして、測定対象となる測定地点における管と振動抑制部材との位置関係に応じた特性データを用いて押圧力の算出を行う。これにより、例えば振動抑制部材の設置態様によって探触子の測定値に誤差が生じる場合があるが、このような場合であっても誤差の影響を受けにくく、精度よく押付力を算出できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では上記（４）の方法において、前記管は、軸方向に沿った略同一位置に対して両側から前記管を挟んで対向するように前記振動抑制部材が配置された第１の地点と、軸方向に沿った略同一位置に対して片側から前記振動抑制部材が配置された第２の地点と、を含み、前記押付力算出工程では、前記第１の地点で測定された前記測定値に対応する前記押付力を前記第１の特性データに基づいて算出し、前記第２の地点で測定された前記測定値に対応する前記押付力を前記第２の特性データに基づいて算出する。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、測定対象となる地点が第１の地点と第２の地点のいずれであるかに基づいて第１の特性データ及び第２の特性データを使い分けて、押付力の算出を行う。これにより、例えば振動抑制部材の設置態様によって探触子の測定値に誤差が生じる場合があるが、このような場合であっても誤差の影響を受けにくく、精度よく押付力を算出できる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では上記（３）の方法において、前記測定値取得工程では、前記管の軸方向に沿った基準位置に前記探触子で検出可能なマーカを設置し、前記測定値を取得する際に前記基準位置からの変位に基づいて、前記位置情報を取得する。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、探触子を管の内部を走査しながら測定する場合に、基準位置に設けられたマーカを基準として位置情報を精度よく管理できる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか１方法において、前記探触子は、前記管の内部に挿入可能な渦電流探傷プローブを含む。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、探触子として渦電流探傷プローブを用いることで、微小な変形を含む押付力の影響を精度よく測定することができる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか１方法において、前記探触子は、前記管の内部に挿入することにより前記管の内径を計測可能な変位計を含む。
【００２２】
上記（８）の方法によれば、探触子として変位計を用いることにより、押付力によって管が変形されることにより生じる変位に基づいた押付力の測定ができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも１実施形態によれば、流体中に配置された管群を支持する振動抑制部材によって各管に付与される押付力を適切に測定可能な押付力測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法の測定対象である蒸気発生器の側断面概略図である。
【図２】図１の伝熱管群の斜視概略図である。
【図３】本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定システムの全体構成を示す模式図である。
【図４】図３の測定器本体の内部構成を機能的に示すブロック図である。
【図５】本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ１０で作成される特性データの一例を示すグラフである。
【図７】図５のステップＳ１０で実施される荷重試験の一例を示す模式図である。
【図８】図５のステップＳ１０で実施される荷重試験の他の例を示す模式図である。
【図９】伝熱管の軸方向に沿った基準位置にマーカを設置した様子を示す模式図である。
【図１０】管内挿入型探触子として超音波探触子を用いた例を示す図である。
【図１１】管内挿入型探触子として静電容量式変位計を用いた例を示す図である。
【図１２】荷重―変位量曲線（もしくは応力―歪み線図）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２６】
［１．測定対象］
まず、本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法の測定対象について説明する。図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法の測定対象である蒸気発生器１の側断面概略図であり、図２は図１の伝熱管群５１の斜視概略図である。
【００２７】
蒸気発生器１は、複数の伝熱管を含む伝熱管群を有する熱交換器であり、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）に用いられる蒸気発生器である。蒸気発生器１には、原子炉内を流通する原子炉冷却材及び中性子減速材としての一次冷却材（例えば、軽水）と、タービン内を流通する二次冷却材とが流入する。そして、蒸気発生器１では、高温高圧となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、且つ、高温高圧となった一次冷却材を冷却する。
【００２８】
蒸気発生器１は、上下方向に沿って配置され、且つ、密閉された中空円筒形状を有する。蒸気発生器１は、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部２を有しており、その下半部内には、該胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒３が設けられている。管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４近傍まで延設されている。管群外筒３内には、伝熱管群５１が設けられている。伝熱管群５１は、逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管５を含む。各伝熱管５は、Ｕ字形状の円弧部が上方側に凸となるように配置され、下方側の両端部が管板４に支持されるとともに、中間部が複数の管支持板６を介して管群外筒３に支持されている。管支持板６には、多数の貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管５が挿通されている。
【００２９】
胴部２の下端部には、水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７１と出室７２とに区画されている。入室７１は、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７２は、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７１は、胴部２の外部に通じる入口ノズル７４が形成され、出室７２は、胴部２の外部に通じる出口ノズル７５が形成されている。そして、入口ノズル７４には、加圧水型原子炉から一次冷却材が送られる冷却水配管（図示せず）が連結されており、出口ノズル７５は、熱交換された後の一次冷却材を加圧水型原子炉に送る冷却水配管（図示せず）が連結されている。
【００３０】
胴部２の上半部内には、熱交換後の二次冷却材を蒸気（気相）と熱水（液相）とに分離する気水分離器９、及び、分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５１との間には、外部から胴部２内に二次冷却材の給水を行う給水管１１が挿入されている。更に胴部２の上端部には、蒸気排出口１２が形成されている。また胴部２の下半部内には、給水管１１から胴部２内に給水された二次冷却材を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４にて折り返させ、伝熱管群５１に沿って上昇させるように、給水路１３が形成されている。
【００３１】
尚、蒸気排出口１２には、タービンに蒸気を送る冷却水配管（図示せず）が連結されており、給水管１１には、タービンで使用された蒸気が復水器（図示せず）で冷却された二次冷却材を供給するための冷却水配管（図示せず）が連結されている。
【００３２】
このような蒸気発生器１において、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却材は、入室７１に送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器で冷却された二次冷却材は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５１に沿って上昇する。このとき、胴部２内で、高圧高温の一次冷却材と二次冷却材との間で熱交換が行われる。そして、冷却された一次冷却材は、出室７２から加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却材と熱交換を行った二次冷却材は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分が除去され、タービンに送られる。
【００３３】
図２に示されるように、伝熱管群５１の上端部は、逆Ｕ字形状となる複数の伝熱管５の円弧部５ａが配置されることで、半球形状に形成されている。複数の伝熱管５は、各面内において曲率半径の径方向外側に向かうにつれて曲率半径が大きくなるように設けられると共に、軸方向が平行となるように設けられることで伝熱管層５Ａとなる。伝熱管層５Ａは、その面内に直交する面外方向に所定の隙間を空けて平行に並べて設けられている。この複数の伝熱管層５Ａでは、面内において曲率半径の径方向の最外側にあるそれぞれの伝熱管５が、面外方向の外側に向かうにつれて曲率半径が小さくなる。このように複数の伝熱管５が並べられることで、伝熱管群５１の上端部は半球形状に形成される。
【００３４】
このように構成された蒸気発生器１では、一次冷却材が各伝熱管５内を通過する際、逆Ｕ字形状の円弧部５ａにて流体励起振動が発生する。そこで、伝熱管５の円弧部５ａには、伝熱管５の振動を抑制するための複数の振動抑制部材１４が設けられている。複数の振動抑制部材１４は、平行に並んだ複数の伝熱管層５Ａの間にそれぞれ挿入されており、例えば、ステンレス等の金属材で構成されている。複数の振動抑制部材１４の端部は、円弧部５ａの外側に至るように延在しており、円弧部５ａの外周、すなわち、円弧部５ａの半球状の外周に沿って取り付けられた円弧状の保持部材１５によって保持されている。
【００３５】
本実施形態では特に、振動抑制部材１４の板厚は、伝熱管５の隙間よりわずかに大きく設定されている。これにより、伝熱管５の弾性変形による反力で振動抑制部材１４が押さえつけられ、面内方向における振動を効果的に抑制可能な制振構造が形成されている。このような制振構造においても、伝熱管５や振動抑制部材１４の寸法には製作精度のばらつきがあるため、仮に振動抑制部材１４の板厚が大きすぎると、伝熱管５を塑性変形させてしまうおそれもある。そのため伝熱管５の押圧力を適正に管理する必要があり、そのためには伝熱管５の押圧力を計測する必要がある。
尚、振動抑制部材１４の板厚は、伝熱管５の隙間と同じになるように設定されていてもよい。この場合、運転（高温）時に各部材の熱膨張、及び、伝熱管５の圧力膨張により、振動抑制部材１４の板厚が隙間の平均値より大きくなることにより、上記と同様の作用を得ることができる。
【００３６】
［２．押付力測定システム］
続いて上記構成を有する蒸気発生器１に対して押付力測定方法を実施する際に使用される押付力測定システム１００について説明する。図３は本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定システム１００の全体構成を示す模式図であり、図４は図３の測定器本体１０８の内部構成を機能的に示すブロック図である。
【００３７】
尚、図３では、押付力測定が行われる際に蒸気発生器１が、管板４を挿通した伝熱管５の端部が露出するように設置されるとともに、伝熱管５の内部から予め流体を排出して中空にした状態で、押付力測定システム１００の管内挿入型探触子１０２が伝熱管５の内部に挿入される様子が示されている。また図３では、図示が煩雑にならないように伝熱管群５１のうち一対の伝熱管５及び振動抑制部材１４が代表的に示されている。
【００３８】
押付力測定システム１００は、伝熱管５の内部に挿入可能な管内挿入型探触子１０２を備える。管内挿入型探触子１０２は、テフロン（登録商標）チューブやバネコイル等からなるフレキシブル材から形成された搬送ケーブル１０４の先端に取り付けられたホルダ内に収容されている。搬送ケーブル１０４は巻取装置１０６に接続されており、該巻取装置１０６の動作に応じて巻き取り、又は、送り出されることによって、搬送ケーブル１０４の先端に設けられた管内挿入型探触子１０２が伝熱管５の内部を軸方向に沿って搬送可能に構成されている。
【００３９】
本実施形態では特に、管内挿入型探傷子１０２は渦電流探傷（ＥＣＴ）プローブであり、伝熱管５の減肉量、傷や割れ等に対応する測定信号を出力する。管内挿入型探触子１０２からの測定信号は、搬送ケーブル１０４に内蔵され、又は、搬送ケーブル１０４に並走するようにとり回された信号線（不図示）を介して、外部に設置された測定器本体１０８に送られる。
【００４０】
測定器本体１０８は、例えばコンピュータ等の電子演算器から構成されており、管内挿入型探触子１０２から取得した測定信号を用いて解析を実施することにより、押付力を算出する。測定器本体１０８は、図４に示されるように、管内挿入型探触子１０２やオペレータによって操作される各種入力デバイスからの入力データが入力される入力部１１２と、入力部１１２から入力された各種データ及び各種演算に関するアルゴリズム等を記憶する記憶部１１４と、記憶部１１４に記憶された各種データ及びアルゴリズムに基づいて演算を行うことにより押付力を算出する演算部１１６と、演算部１１６における算出結果を出力する出力部１１８と、を備える。
【００４１】
特に記憶部１１４には、管内挿入型探触子１０２の測定値と、伝熱管５に対する振動抑制部材１４の押付力との関係を規定する特性データ１２０、並びに、伝熱管群５１における伝熱管５及び振動抑制部材１４のレイアウト仕様を規定する仕様データ１２２が予め記憶されている。特性データ１２０は、後述するように、サンプル１２２を用いた荷重試験により作成される。
【００４２】
［３．押付力測定方法］
続いて上記構成を有する押付力測定システム１００により実施される押付力測定方法について説明する。図５は本発明の少なくとも１実施形態に係る押付力測定方法を工程毎に示すフローチャートであり、図６は図５のステップＳ１０で作成される特性データ１２０の一例を示すグラフであり、図７は図５のステップＳ１０で実施される荷重試験の一例を示す模式図であり、図８は図５のステップＳ１０で実施される荷重試験の他の例を示す模式図である。
【００４３】
まず準備段階として、押付力測定方法を実施するために必要な特性データ１２０を予め作成する（ステップＳ１０）。特性データ１２０は、管内挿入型探触子１０２の測定値と、伝熱管５に対する振動抑制部材１４の押付力との関係を規定する、例えば図６に示されるような特性グラフとして作成される。このような特性データ１２０は、続く各工程に先立って、測定対象である伝熱管５と同等のサンプル１２２を使用した荷重試験を実施することにより作成される。
【００４４】
ここで図７及び図８を参照しながら、特性データ１２０を作成するための荷重試験について詳しく説明する。荷重試験は、振動抑制部材１４に支持された伝熱管５に対応するサンプル１２２に対して、押付力を模擬する所定荷重を印加しながら、サンプル１２２の内部に挿入された管内挿入型探触子１０２の測定値を取得することにより行われる。
【００４５】
このような荷重試験は、図７及び図８に示される荷重試験装置２００を用いて実施される。荷重試験装置２００は、台座たる試験機テーブル２０２と、試験機テーブル２０２上に配置されるサンプル１２２に対して上方から接触するように配置されたロードセル２０４と、ロードセル２０４を上方から支持するとともに所定荷重を印加可能に構成されたクロスヘッド２０６と、クロスヘッド２０６の両端にそれぞれ設けられたマグネットスタンド２０８と、各マグネットスタンド２０８に設けられ試験機テーブル２０２との間の変位を検出可能に構成された変位計２１０と、を備えて構成された、いわゆる圧縮試験機である。荷重試験装置２００では、不図示の動力源によってクロスヘッド２０６に対して試験機テーブル２０２が上下動することで、試験機テーブル２０２とロードセル２０４との間に配置されたサンプル１２２に所定荷重が印加される。サンプル１２２に対して印加された荷重はロードセル２０４によって検出され、変位計２１０の検出結果とともに、静歪計２１２に送られる。
【００４６】
荷重試験では、サンプル１２２の内部に管内挿入型探触子１０２を挿入した状態で、静歪計２１２が、管内挿入型探触子１０２の出力電圧、及び、ロードセル２０４で検知された荷重を取得し、当該出力電圧と荷重の相関として特性データ１２０を作成する。
尚、このとき静歪計２１２は、変位計２１０で検知された変位を参考データとして取得し、特性データ１２０と関連付けて記録してもよい。この場合、管内挿入型探触子１０２の出力電圧と荷重の関係は、図１２に示されるように、荷重―変位量曲線（もしくは応力―歪み線図）と類似のグラフとして表される。すなわち、載荷荷重が弾性領域においては、荷重と変位が比例するのと同様に、荷重と管内挿入型探触子１０２の出力信号は比例する。一方、荷重が増加して、塑性領域に入ると、荷重の増分に対して変位量の増分が大きくなる。これと同様に荷重の増分に対して、管内挿入型探触子１０２の出力信号の増分も大きくなる。これを応用して、荷重を負荷→除荷→荷重というサイクルを、荷重を増加させながら繰り返し、変位と管内挿入型探触子１０２の出力信号を同時に計測することで、伝熱管５が塑性し始める点の管内挿入型探触子１０２の出力信号レベルを把握することができる。これにより、伝熱管５の長期健全性の一つの目安として、弾性範囲内の荷重にとどめることが可能となる。
【００４７】
本実施例では特に、サンプル１２２への荷重の印加パターンに応じて２種類の特性データ１２０（第１の特性データ１２０ａ及び第２の特性データ１２０ｂ）が作成される。
まず第１の特性データ１２０ａは、図７に示す荷重試験によって作成される。この荷重試験では、サンプル１２２の軸方向に沿った略同一位置に対して両側から伝熱管５を挟んで一対の振動抑制部材１４ａ、１４ｂが対向するように配置されており、下方の振動抑制部材１４ａが試験機テーブル２０２に接触するとともに上方の振動抑制部材１４ｂがロードセル２０４に接触するようにセッティングされている。そして試験機テーブル２０２が上方に駆動されることにより、サンプル１２２には軸方向に沿った略同一位置に対して両側から荷重が印加される。このときサンプル１２２は、上下方向から荷重を受けることにより、断面形状が円形から楕円形になるように変形する。
【００４８】
一方、第２の特性データ１２０ｂは、図８に示す荷重試験によって作成される。この荷重試験では、サンプル１２２の軸方向に沿った互いに異なる位置に対して管を挟んで対向するように３つの振動抑制部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが配置されており、下方の２つの振動抑制部材１４ａ、１４ｂが試験機テーブル２０２に接触させるとともに上方の振動抑制部材１４ｃがロードセル２０４に接触するようにセッティングされている。ここで上方の振動抑制部材１４ｃは下方の２つの振動抑制部材１４ａ、１４ｂの軸方向に沿った略中点位置に配置されている。そのため、試験機テーブル２０２が上方に駆動されると、サンプル１２２には振動抑制部材１４ａ、１４ｂに接触している箇所に上側に向かう荷重が印加されるとともに、振動抑制部材１４ｃに接触している箇所に下側に向かう荷重が印加される。このような荷重を受けたサンプル１２２は、略矩形断面を有する振動抑制部材１４ｃの角部近傍に局所的な荷重が印加され、３点曲げ変形となる。
【００４９】
このように図７と図８では、サンプル１２２に対する荷重の印加形態が異なる。サンプル１２２の内部に挿入された管内挿入型探触子１０２で得られる出力電圧は、これら２パターンの荷重の印加態様に依存することから、ステップＳ１０では予め２種類の特性データ１２０ａ、１２０ｂが用意される。
【００５０】
再び図５に戻って、サンプル１２２を用いた特性データ１２０の準備が完了すると、実際の測定対象である伝熱管５の内部に管内挿入型探触子１０２を挿入し、測定を開始する（ステップＳ１１）。測定を行っている際、測定器本体１０８（入力部１１２）は管内挿入型探触子１０２から測定値を取得する（ステップＳ１２）。ここでステップＳ１２における測定値の取得は、巻取装置１０６によって管内挿入型探触子１０２を伝熱管５の内部で軸方向に沿って走査しながら連続的に行われる。このとき、測定器本体１０８（入力部１１２）は管内挿入型探触子１０２の測定値とともに管内挿入型探触子１０２の位置情報を取得する（ステップＳ１３）。
【００５１】
ここでステップＳ１３において取得される位置情報は、例えば、巻取装置１０６の搬送ケーブル１０４の巻取量又は送出量に基づいて取得される。そして、測定器本体１０８は、ステップＳ１２で取得した測定値と、ステップＳ１３で取得した位置情報を関連付けて、記憶部１１４に記憶する（ステップＳ１４）。
【００５２】
続いて測定器本体１０８は、記憶部１１４に予め記憶された仕様データ１２４に基づいて、ステップＳ１４で取得された測定値に関連付けられた位置情報に基づいて、当該測定値が第１の地点（軸方向に沿った略同一位置に対して両側から前記管を挟んで対向するように前記振動抑制部材が配置された地点）と、第２の地点（軸方向に沿った略同一位置に対して片側から前記振動抑制部材が配置された地点）のいずれで取得されたものであるかを判別する（ステップＳ１５）。ここで仕様データ１２４は、伝熱管群５１における伝熱管５及び振動抑制部材１４のレイアウト仕様を規定するデータであり、測定が行われている伝熱管５と振動抑制部材１４とがどのようなパターンでレイアウトされているかについて構造的な情報が規定されている。
【００５３】
このような伝熱管５と振動抑制部材１４とのレイアウトは、その一例が図２に示されている。図２では詳細は省略されているが、軸方向に沿って伝熱管５と振動抑制部材１４とのレイアウトによって、各伝熱管の軸方向に沿って第１の地点及び第２の地点が所定パターンで振り分けられている。このようなレイアウトパターンは、仕様データ１２４として予め規定されており、測定器本体１０８が読みだすことによって、軸方向の各位置が第１の地点及び第２の地点のいずれかであるかが判別可能に構成されている。
【００５４】
続いて、測定器本体１０８（演算部１１６）は記憶部１１４から取得した特性データ１２０に基づいて、ステップＳ１２で取得した測定値（出力電圧値）に対応する押圧力を算出する（ステップＳ１６）。ここで用いられる特性データ１２０は、ステップＳ１４においてステップＳ１３で取得された位置情報が第１の地点又は第２の地点のいずれであったかに基づいて第１の特性データ１２０ａ又は第２の特性データ１２０ｂのいずれかが採用される。すなわち、第１の地点で測定された測定値に対応する押付力を第１の特性データ１２０ａに基づいて算出し、第２の地点で測定された測定値に対応する押付力を第２の特性データ１２０ｂに基づいて算出する。これらの特性データ１２０は、図６に示されるように出力電圧と押圧力との関係を規定しているため、測定値に対応する押圧力が算出されることとなる。
【００５５】
このように算出された押圧力は、測定結果として出力部１１８から出力される（ステップＳ１７）。この測定結果は、例えば押圧力と関連付けられる位置情報に基づいて、分布として出力されてもよい。
【００５６】
尚、上記実施例ではステップＳ１３で取得される位置情報を巻取装置１０６の搬送ケーブル１０４の巻取量又は送出量に基づいて求める場合について述べたが、例えば、図９に示されるように、検査対象である伝熱管５の軸方向に沿った基準位置（例えば軸方向に沿った等間隔位置Ｒ（ｎ）、Ｒ（ｎ＋１）、Ｒ（ｎ＋２））にマーカ２２０を設置し、当該マーカ２２０を基準とした変位に基づいて位置情報を取得してもよい。マーカ２２０は、例えばアルミニウム等の金属材料のように管内挿入型探触子１０２によって検出可能な材料からなり、管内挿入型探触子１０２の出力電圧に基づいて検知可能となっている。またマーカ２２０は、テープ状に形成されることで測定対象である伝熱管５の外側表面に対して貼り付けて使用することで、測定終了後には除去可能になっていてもよい。
【００５７】
管内に挿入される管内挿入型探触子１０２は、巻取装置１０６の動作状態（巻取量）に基づいて位置を調整可能であるが、現実には、伝熱管５内に障害物やスケール等による凹凸が存在したり、詰まりが発生する場合があり、位置計測に少なからず誤差が生じることがある。図９の場合では、軸方向に沿った基準位置にマーカ２２０を設置して、これらを基準とすることで、基準位置からの変位として管内挿入型探触子１０２の位置を管理することで誤差を抑えることができる。
【００５８】
また上記実施形態では、管内挿入型探触子１０２としてＥＣＴプローブを用いた場合について例示したが、その他の方式の探触子を採用してもよい。図１０は管内挿入型探触子１０２として超音波探触子を用いた例を示す図である。この管内挿入型探触子１０２は搬送ケーブル１０４の先端に設けられたホルダ１３０に収容された超音波探触子を備える。超音波探触子は、音響／電気可逆的変換素子１３２を有し、例えば電歪素子又は磁歪素子、あるいはこれらの複合体等からなる振動子を一又は複数有する。
【００５９】
音響／電気可逆的変換素子１３２は伝熱管５の内壁に向けて超音波を発信し、管壁で反射した受信エコー信号を受波すると、その超音波の強度に応じて受信エコー信号を出力する。音響／電気可逆的変換素子１３２から出力された受信エコー信号は、不図示の信号線を介して測定器本体１０８に送られ、押圧力の算出に用いられる。
【００６０】
図１０の例では、音響／電気可逆的変換素子１３２は、ホルダ１３０の周方向及び軸方向に沿って複数配置されている。管内挿入型探触子１０２は巻取装置１０６の動作のみで伝熱管５内を移動するため、管内挿入型探触子１０２の姿勢を制御することが難しいが、音響／電気可逆的変換素子１３２をホルダ１３０の周方向及び軸方向に沿って複数配置することで、管内挿入型探触子１０２を回転させることなく伝熱管５の内壁を周方向にわたって測定することが可能となる。これにより、単一の音響／電気可逆的変換素子１３２を周方向に回転させながら超音波探傷する場合に比べて、回転駆動装置を設置する必要がなく小型化できる。
【００６１】
続いて図１１は管内挿入型探触子１０２として静電容量式変位計を用いた例を示す図である。この管内挿入型探触子１０２は、搬送ケーブル１０４に接続された本体１３４と、本体１３４から搬送ケーブル１０４とは反対側に延在する一対の板バネ部材１３６と、一対の板バネ部材１３６上にそれぞれ設けられた一対の測定部１３８と、一対の測定部１３８の測定結果を電気信号として送信するための出力ケーブル１４０と、を備える。本体１３４の側面には、伝熱管５の内壁に面するように配置された複数の車輪１４２が設けられており、搬送ケーブル１０４を巻取装置１０６によって巻取又は送り出しすることによって、管内挿入型探触子１０２が伝熱管５の内部を軸方向に沿って移動可能に構成されている。
【００６２】
一対の板バネ部材１３６の先端近傍には、伝熱管５の内壁に面するように設けられた他の車輪１４４がそれぞれ設けられている。管内挿入型探触子１０２が伝熱管５の内部を移動すると、車輪１４４が伝熱管５の内壁の形状（凹凸）に沿って押圧され、板バネ部材１３６が弾性的に変形する。その結果、板バネ部材１３６に設けられた測定部１３８の位置が変位するようになっている。
【００６３】
一対の板バネ部材１３６上にそれぞれ設けられた測定部１３８は、金属等の導電性材料からなる電極として構成されている。一対の測定部１３８は一対の板バネ部材１３６上に互いに所定距離を隔てて配置されることにより、静電容量を構成する。この静電容量は、測定部間の距離に依存して可変であるため、伝熱管５の内壁の形状によって測定部１３８が変位すると、静電容量もまた変化する。そのため、この態様では出力ケーブル１４０から一対の測定部１３８間に測定用電流を印加した際に、測定部１３８間の電位差を検知することにより、当該電位差に基づいて静電容量が求められる。
【００６４】
このように求められた静電容量は、図６に倣って静電容量と押圧力との関係を予め規定する特性データ１２０に基づいて押圧力に換算される。このような特性データ１２０もまた、図７及び図８に示す荷重試験と同様の思想に基づいて、予め静電容量と押圧力との関係を測定しておくことで作成することができる。
【００６５】
尚、図１１では静電容量型変位計を利用した管内挿入型探触子１０２について例示しているが、これに代えて歪みゲージ式変位計を利用してもよい。この場合、一対の板バネ部材１３６上にそれぞれ設けられた測定部１３８にそれぞれ歪みゲージが用いられる。これらの歪みゲージでは、伝熱管５の内壁の形状によって板バネ部材１３６が変形した際に生じる歪みに対応する出力信号が出力される。そのため、出力信号と押圧力との関係を予め規定する特性データ１２０として準備しておくことで、出力信号に対応する押圧力が求められる。このような特性データもまた、図７及び図８に示す荷重試験と同様の思想に基づいて、予め出力信号と押圧力との関係を測定しておくことで作成することができる。
【００６６】
以上説明したように、上記実施形態によれば、流体中に配置された伝熱管群５１を支持する振動抑制部材１４によって各伝熱管５に付与される押付力を適切に測定可能な押付力測定方法を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本開示は、流体中に配置される管群を構成する各管の隙間に挿入される振動抑制部材によって、各管が受ける押付力の測定方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  蒸気発生器
２  胴部
４  管板
５  伝熱管
５ａ  円弧部
６  管支持板
１４  振動抑制部材
５１  伝熱管群
１００  押付力測定システム
１０２  管内挿入型探触子
１０４  搬送ケーブル
１０６  巻取装置
１０８  測定器本体
１１２  入力部
１１４  記憶部
１１６  演算部
１１８  出力部
１２０  特性データ
１２２  サンプル
１２４  仕様データ
１３２  電気可逆的変換素子
１３４  本体
１３６  板バネ部材
１３８  測定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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