(57)【要約】【課題】管を切断する際に不可避的に生じる切粉の管内への混入を容易に防止すること。【解決手段】切粉混入防止装置は、ボイラーチューブ１１のような管路を切断位置で切断する際に用いられ、管路の切断の際に発生する切粉の管路への混入を防止するためのものであり、切断位置よりも離れた位置で管路の外周面に配置された電磁石３１と、管路の切断面側から挿入され切粉を捕集する傘部４１ａのような捕集部を有する切粉捕集冶具４１とを備え、管路切断後、切断面から切粉捕集冶具を挿入した後、磁石が管路の外周面から取り外されて切粉捕集冶具が管路から引き抜かれる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路を切断位置で切断する際に用いられ、前記管路の切断の際に発生する切粉の前記管路への混入を防止するための切粉混入防止装置であって、
前記切断位置よりも離れた位置で前記管路の外周面に配置された磁石と、
前記管路の切断面側から挿入され、前記切粉を捕集する捕集部を有する切粉捕集冶具とを有し、
前記管路の切断後、前記切断面から前記切粉捕集冶具を挿入した後、前記磁石が前記管路の外周面から取り外されて前記切粉捕集冶具が前記管路から引き抜かれるようにしたことを特徴とする切粉混入防止装置。
【請求項２】
前記磁石は電磁石であり、前記電磁石には直流電流が供給され、
前記切粉捕集冶具が前記管路に挿入された後、前記電磁石には逆向きの直流電流が供給されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の切粉混入防止装置。
【請求項３】
前記電磁石に前記直流電流を供給する電源と、
前記電磁石に供給する前記直流電流の向きを変えるスイッチ手段とを有することを特徴とする請求項２記載の切粉混入防止装置。
【請求項４】
前記切粉捕集冶具は、前記捕集部として機能する傘部と、該傘部を支持する支持棒部と、前記傘部を開閉操作する操作部とを有し、
前記切断面側から前記切粉捕集冶具を前記管路に挿入する際、前記傘部は閉じた状態であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の切粉混入防止装置。
【請求項５】
前記傘部を開いた状態で、前記傘部の外縁に沿って弾性体が配設されており、
前記弾性体は前記傘部を開いた状態で前記管路の内周面に当接していることを特徴とする請求項４記載の切粉混入防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管などの管を切断する際に管内などへの切粉の混入を防止する切粉混入防止装置に関し、特に、発電プラントで用いられるボイラーに備えられた細管（例えば、蒸気管）を切断する際に用いられる切粉混入防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所などの発電プラントで用いられるボイラーには多数の細管（以下ボイラーチューブと呼ぶ）が備えられ、このボイラーチューブを通過する水を加熱して蒸気として、蒸気タービンに送って発電している。このボイラーチューブは外部からの腐食などによってその肉厚が減少することがあり、定期的にボイラーチューブの検査を行って、腐食した部分を取り替える必要がある。
【０００３】
図１１を参照すると、ボイラーチューブ１１を部分的に取り替える際には、グラインダーなどの切断工具１２を用いて、ボイラーチューブ１１を切断位置１３で切断し、腐食部分を除去して、新しいボイラーチューブ（図示せず）に取り替えるようにしている。この際、つまり、ボイラーチューブ１１を切断する際には、不可避的に切粉１４が発生し、この切粉１４がボイラーチューブ１１内に混入してしまうことが多く、さらには、切粉１４が飛散することも多い。
【０００４】
切粉１４がボイラーチューブ１１に混入すると、切粉１４によってボイラーチューブ１１内における水又は蒸気の循環が阻害されることになって、ボイラーの効率が低下してしまうばかりでなく、ボイラーチューブ自体にも悪影響を与えることがある。このため、ボイラーチューブ１１に混入した切粉１４を除去するか又はボイラーチューブ切断の際切粉１４がボイラーチューブ１１に混入しないようにする必要がある。
【０００５】
従来、金属性の管路を切断する際、管路内に混入する切粉を除去するための金属性切粉除去装置が知られており、この金属性切粉除去装置は、棒状本体部、切粉を吸着するための磁石、棒状本体部の先端で磁石を自在に連結するコイル状スプリング、及び磁石に切粉が直接吸着されないように磁石を覆う着脱自在のビニールを有している。
【０００６】
管内に混入した切粉を除去する際には、金属性切粉除去装置を分岐口より管内に挿入して、磁石を管路内で運動させて切粉を吸着する。その後、金属性切粉除去装置を引き戻して、ビニールを取り外して金属切粉除去装置に吸着された切粉を回収する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の金属性切粉除去装置においては、棒状本体部を分岐口から管内に挿入するため、分岐口から管内奥深くに混入してしまった切粉を除去するためには、棒状本体部の長さを長くしなければならない。
【０００９】
さらに、管路が鉛直方向など縦方向に延びている際には、不可避的に切粉は管路中を落下することになるから、切粉は管路内の奥深くまで混入してしまうことになり、容易に切粉を除去することができなくなってしまう。つまり、上述の金属性切粉除去装置では、管路内に混入した切粉を良好に除去することが困難である。
【００１０】
また、上述の金属性切粉除去装置では、管内に混入した切粉を除去できる程度で、管路切断の際に切粉が外部に飛散することを防止することはできない。
【００１１】
いずれにしても、上述の金属性切粉除去装置では、一旦管路内に混入してしまった切粉を除去するだけであるから、切粉を完全に除去することは難しく、しかもボイラーチューブのような細管に適用することも難しい。
【００１２】
本発明は、管を切断する際に不可避的に生じる切粉の管内への混入を容易に防止することのできる切粉混入防止装置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】
【００１３】
（１）  本発明は、管路を切断位置で切断する際に用いられ、前記管路の切断の際に発生する切粉の前記管路への混入を防止するための切粉混入防止装置であって、前記切断位置よりも離れた位置で前記管路の外周面に配置された磁石と、前記管路の切断面側から挿入され、前記切粉を捕集する捕集部を有する切粉捕集冶具とを有し、前記管路切断後、前記切断面から前記切粉捕集冶具を挿入した後、前記磁石が前記管路の外周面から取り外されて前記切粉捕集冶具が前記管路から引き抜かれるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
（１）に記載の切粉混入防止装置では、管路の切断位置よりも僅かに離れた位置において、管路の外周面に磁石を配置し、管路の切断面側から、切粉を捕集する捕集部を有する切粉捕集冶具を挿入するようにしたので、管路切断の際に発生する切粉が、磁石が配置された位置において管路の内周面に一旦捕捉されることになる。その後、磁石を管路の外周面から取り外して切粉捕集冶具を管路から引き抜けば、管路の内周面に捕捉された切粉を捕集部に捕集して切粉捕集冶具が管路から引き抜かれることになり、管路を切断する際に不可避的に生じる切粉を容易に捕集して管路内への切粉の混入を防止することができる。
【００１５】
（２）  本発明は、（１）に記載の切粉混入防止装置において、前記磁石は電磁石であり、前記電磁石には直流電流が供給され、前記切粉捕集冶具が前記管路に挿入された後、前記電磁石には逆向きの直流電流が供給されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
（２）に記載の切粉混入防止装置では、磁石として電磁石を用い、電磁石には直流電流を供給し、切粉捕集冶具を管路に挿入された後、電磁石に逆向きの直流電流を供給するようにしたので、一旦管路の内周面に捕捉された切粉及び管路自体の脱磁を行うことができ、その結果、切粉を容易に捕集部に捕集することができる。
【００１７】
（３）  本発明は、（２）に記載の切粉混入防止装置において、前記電磁石に前記直流電流を供給する電源と、前記電磁石に供給する前記直流電流の向きを変えるスイッチ手段とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
（３）に記載の切粉混入防止装置では、電磁石に直流電流を供給する電源と、電磁石に供給する直流電流の向きを変えるスイッチ手段とを有しているので、容易に切粉及び管路自体の脱磁を行うことができる。
【００１９】
（４）  本発明は、（１）〜（３）のいずれかに記載の切粉混入防止装置において、前記切粉捕集冶具は、前記捕集部として機能する傘部と、該傘部を支持する支持棒部と、前記傘部を開閉操作する操作部とを有し、前記切断面側から前記切粉捕集冶具を前記管路に挿入する際、前記傘部は閉じた状態であることを特徴とするものである。
【００２０】
（４）に記載の切粉混入防止装置では、切粉捕集冶具が、捕集部として機能する傘部と、この傘部を支持する支持棒部と、傘部を開閉操作する操作部とを有し、切断面側から切粉捕集冶具を管路に挿入する際、傘部を閉じた状態としているので、一旦管路の内周面に捕捉された切粉が傘部に触れて脱落し、管路内に混入することがない。
【００２１】
（５）  本発明は、（４）に記載の切粉混入防止装置において、前記傘部を開いた状態で、前記傘部の外縁に沿って弾性体が配設されており、前記弾性体は前記傘部を開いた状態で前記管路の内周面に当接していることを特徴とするものである。
【００２２】
（５）に記載の切粉混入防止装置では、傘部を開いた状態で、傘部の外縁に沿って弾性体を配設し、さらに、弾性体は傘部を開いた状態で管路の内周面に当接しているので、一旦管路の内周面に捕捉された切粉を全て傘部に捕集することができ、しかも切粉捕集冶具を引き抜く際に傘部から切粉が漏れ落ちる恐れもない。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、管路の切断位置よりも僅かに離れた位置において、管路の外周面に磁石を配置し、管路の切断面側から、切粉を捕集する捕集部を有する切粉捕集冶具を挿入し、磁石を管路の外周面から取り外して切粉捕集冶具を管路から引き抜くようにしたので、管路切断の際に発生する切粉が、磁石が配置された位置において管路の内周面に一旦捕捉された後、この切粉を捕集部に捕集して切粉捕集冶具が管路から引き抜かれることになって、管路を切断する際に不可避的に生じる切粉を容易に捕集して管路内への切粉の混入を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態による切粉混入防止装置が用いられる火力発電プラントの一例を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による切粉混入防止装置の動作を説明するためのフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態による切粉混入防止装置の電磁石をボイラーチューブの外周面に装着した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態による切粉混入防止装置の切粉捕集冶具をボイラーチューブに挿入する状態を示す図である。
【図５】切粉捕集冶具の傘部を開いた状態を示す図である。
【図６】電磁石に供給する電流の向きをスイッチ装置によって切り替えた状態を示す図である。
【図７】電磁石への電流供給を停止し、切粉捕集冶具を引き上げる状態を示す図である。
【図８】切粉捕集冶具をボイラーチューブ外へ出した状態を示す図である。
【図９】切粉捕集冶具の構造を示す図である。
【図１０】ボイラーチューブ切断した後、新たなボイラーチューブの接続を説明するための図であり、（ａ）は溶接バックシール用ペーパーの挿入を説明するための断面図、（ｂ）は新たなボイラーチューブを合わせ溶接した状態を示す断面図、（ｃ）は新たなボイラーチューブを溶接によって接合した状態を示す図である。
【図１１】従来のボイラーチューブの切断について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態による切粉混入防止装置の一例について図面を参照して説明する。なお、ここでは、火力発電プラントで用いられるボイラーに備えられ、ボイラーチューブのような蒸気が流れる細管（金属管：磁性体）を切断する場合について説明するが、ボイラーチューブに限らず、他の管を切断する際にも同様にして適用することができる。
【００２６】
図１は火力発電プラントを概略的に示すブロック図であり、図１において、ボイラー２１には、重油などの燃料が供給され、ここで燃焼が行われる。復水器２２からの復水（水）がポンプ２３によってボイラー２１に供給される。
【００２７】
図示はしないが、ボイラー２１には細管（ボイラーチューブ）が備えられ（配設され）、このボイラーチューブ内を復水器２２から供給された水が通過する。そして、水は、ボイラー２１のボイラーチューブを通過中に加熱され、蒸気となって、蒸気タービン２４に供給され、これによって蒸気タービン２４が駆動される。
【００２８】
蒸気タービン２４の駆動よって発電機（Ｇ）２５が駆動されて発電が行われる。蒸気タービン２４を通過した蒸気は復水器２２に至り、ここで冷却水によって復水されて、水となり、再びポンプ２３によってボイラー２１に送られる（なお、復水器２２において必要に応じて給水が行われる）。
【００２９】
ところで、前述のボイラーチューブは外部からの腐食などによる肉厚の減少などに起因して、部分的に交換する必要があり、この際、ボイラーチューブを切断する必要がある。そして、ボイラーチューブ切断の際には、不可避的に切粉が発生するが、ここでは、次のようにして切粉のボイラーチューブ内への混入を防止するようにした。
【００３０】
図２は本発明の実施の形態による切粉混入防止装置の一例の動作を説明するためのフロー図である。図２及び図３〜図９を参照して、切粉混入防止装置は、後述する磁石（電磁石）及び切粉捕集冶具を有している。まず、ボイラーチューブ（金属管、例えば、直径２８ｍｍ）１１の切断位置１３よりも、若干離れた位置（図２に示す例では下側、例えば、切断位置１３よりも１０ｃｍ程度下側）において、ボイラーチューブ１１の外周面に電磁石（磁石）３１を装着する（ステップＳ１）。
【００３１】
電磁石３１はスイッチ装置３２を介して電源装置（直流電源装置）３３に接続される。スイッチ装置３２は、第１〜第４の接点端子３２ａ〜３２ｄを有しており、第１及び第２の接点端子３２ａ及び３２ｂはそれぞれ第１及び第２のスイッチ３２ｅ及び３２ｆが設けられている。そして、第１及び第２の接点端子３２ａ及び３２ｂは電磁石３１に接続され、第３及び第４の接点端子３２ｃ及び３２ｄは電源装置３３に接続される。
【００３２】
続いて、図３に示すように、第１及び第２のスイッチ３２ｅ及び３２ｆを閉じて、第１の接点端子３２ａと第３の接点端子３２ｃとを接続し、第２の接点端子３２ｂと第４の接点端子３２ｄとを接続する（ステップＳ２）。これによって、電磁石３１に電流が供給され電磁石３１が磁化する。
【００３３】
その後、グラインダーなどの切断工具１２を用いて切断位置１３でボイラーチューブ１１の切断を開始する（ステップＳ３）。この際、不可避的に切粉１４が発生する。そして、この切粉１４は一部がボイラーチューブ１１内に入りこみ、さらに残りは外部に飛散することになる。
【００３４】
ところが、前述のように、ボイラーチューブ１１の外周面には電磁石３１が装着され、磁化されているので、ボイラーチューブ１１に入り込んだ切粉１４は、電磁石３１が装着された部分において、ボイラーチューブ１１の内周面に捕捉されることになる（図３参照）。同様に、外部に飛散した切粉もその大部分が電磁石３１によって捕捉される。
【００３５】
ボイラーチューブ１１の切断が完了した後、開先加工機（図示せず）を用いて、切断面を研磨などして所定の形状とする。続いて、切断面側から切粉捕集冶具４１をボイラーチューブ１１に挿入する（ステップＳ４）。図９に示すように、切粉捕集冶具４１は、傘状の冶具であり、傘部４１ａと、傘部４１ａを保持する保持棒部４１ｂとを有しており、保持棒部４１ｂには傘部４１ａを開閉するための操作部４１ｃが設けられている。
【００３６】
そして、傘部４１ａを開いた際において、傘部４１ａの外縁に沿って弾性体（例えば、ゴム）４１ｄが設けられている。なお、傘部４１ａは、例えば、厚手の樹脂フィルムなどで作成される。
【００３７】
切粉捕集冶具４１は、傘部４１ａが閉じた状態で切断面側からボイラーチューブ１１にその先端から挿入される。この際、切粉捕集冶具４１は電磁石３１の装着位置よりも下側まで挿入される（図４参照）。続いて、操作部４１ｃを操作して傘部４１ａを開く（ステップＳ５）。これによって、傘部４１ａが捕集部となる（図５参照）。
【００３８】
傘部４１ａを開くと、傘部４１ａの外縁はボイラーチューブ１１の内周面に密接した状態となる。つまり、傘部４１ａの外縁には弾性体４１ｄが設けられているから、この弾性体４１ｄが傘部４１ａを開く力によってボイラーチューブ１１の内周面に圧接されることになる。
【００３９】
次に、第１及び第２のスイッチ３２ｅ及び３２ｆを操作して、第１のスイッチ３２ｅによって第１の接点端子３２ａと第４の接点端子３２ｄとを接続し、第２のスイッチ３２ｆによって第２の接点端子３２ｂと第３の接点端子３２ｃとを接続する（スイッチ切り替え：ステップＳ６（図６参照））。
【００４０】
これによって、電磁石３１には、逆向きの電流が流れることになって、例えば、Ｎ極とＳ極とが逆になって（逆向きの磁力線が発生し）、ボイラーチューブ１１が脱磁される。
【００４１】
その後、第１のスイッチ３２ｅ及び３２ｆを開いて、電磁石３１への電流の供給を停止する（ステップＳ７）。これによって、ボイラーチューブ１１の内周面に捕捉されていた切粉１４は落下することになるが、これら切粉１４は、電磁石３１の装着位置よりも下側に位置する傘部４１ａに捕集されることになって、ボイラーチューブ１１内に混入することはない（図７参照）。
【００４２】
そして、保持棒部４１ｂによって切粉捕集冶具４１を引き上げ、ボイラーチューブ１１から外に出す（切粉捕集冶具の抜き操作：ステップＳ８）。傘部４１ａに捕集された切粉１４をボイラーチューブ１１から排出する（図８参照）。
【００４３】
このようにして、電磁石３１を用いて一旦ボイラーチューブ１１の内周面に切粉１４を捕捉し、続いて、切粉捕集冶具４１でボイラーチューブ１１の内周面に捕捉された切粉１４を捕集するようにしたので、ボイラーチューブ１１を切断する際、切粉１４がボイラーチューブ１１の奥深くまで混入してしまうことがなく、容易に切粉１４の捕集を行うことができる。つまり、ボイラーチューブ１１を切断する際に不可避的に生じる切粉の管内への混入を容易に防止することができる。
【００４４】
ところで、ボイラー２１において、例えば、４次過熱器の入り口には１６本のボイラーチューブ１１が９．５ｍｍ間隔で配列されている。一方、グラインダーなどの切断工具１２の直径は、おおよそ１８０ｍｍであるので、ボイラーチューブ１１を切断しようとする際、隣接するボイラーチューブを含めて複数のボイラーチューブ１１が切断されることになる。したがって、隣接するボイラーチューブ１１などから切粉が混入することがある。
【００４５】
このような場合には、一括して切断されるボイラーチューブ１１に、前述の切粉混入防止装置を装着して、電磁石に電流を供給することが望ましい。このようにすれば、隣接するボイラーチューブ１１などから切粉が飛散しても、上述したように電磁石で捕捉されることになり、一括切断する全てのボイラーチューブ１１への切粉の混入を防止することができる。
【００４６】
上述したようにして、ボイラーチューブ１１を切断した後、新たなボイラーチューブ１１ａを溶接によって接続することになる。図１０を参照すると、棒状の挿入冶具５１を用いて切断面側からボイラーチューブ１１に溶接バックシール用ペーパー５２を挿入する。この溶接バックシール用ペーパー５２は、例えば、切断面から２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの深さに位置づけられる（図１０（ａ）参照）。
【００４７】
続いて、溶接バックシール用ペーパー５２が挿入された新たなボイラーチューブ１１ａを、ボイラーチューブ１１の切断面に位置づけ、合わせ溶接５３によって仮に溶接する（図１０（ｂ）参照）。そして、合わせ溶接５３によって仮に溶接した後、ボイラーチューブ１１とボイラーチューブ１１ａとを溶接５４によって完全に接合する（図１０（ｃ）参照）。
【００４８】
なお、上述の実施の形態では、電磁石３１をボイラーチューブ１１の外周面に装着してボイラーチューブ１１の内周面に切粉１４を一旦捕捉する例について説明したが、電磁石３１の代わりに永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００４９】
この際には、切粉捕集冶具４１をボイラーチューブ１１に挿入した後、傘部４１ａを開き、続いて永久磁石を取り外し、切粉捕集冶具４１をボイラーチューブ１１から抜くようにすればよい。
【００５０】
さらに、上述のスイッチ装置３２の操作及び切粉捕集冶具４１の挿抜を自動的に行うようにしてもよい。例えば、シーケンス制御（シーケンス制御部（図示せず））によって、上述のステップを順次行うようにすればよく、この際には、切粉捕集冶具４１を駆動装置（昇降装置）に取り付け、切粉捕集冶具４１を昇降させ、さらには、操作部４１ｃを遠隔操作するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１１，１１ａ  ボイラーチューブ
１２  切断工具
１４  切粉
２１  ボイラー
２２  復水器
２３  ポンプ
２４  蒸気タービン
２５  発電機
３１  電磁石
３２  スイッチ装置
３３  電源装置
４１  切粉捕集冶具
【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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