(57)【要約】      （修正有）【課題】ボイラ伝熱管などの狭い空間で多数の管が平行に配置されている状態で、管の長手方向摩耗状況を調査する管摩耗の計測装置及び計測方法を提供である。【解決手段】ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にあるガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、ガイドの断面形状が半円形の半円ガイド、連結半円ガイド、円形ガイド、あるいは連結円形ガイドであり、板バネは、管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とし、これらガイドを長手方向に移動させて、移動に伴う板バネの歪みの変化を計測することにより、長手方向の摩耗を計測することを特徴とする摩耗の計測方法である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にあるガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管摩耗を計測する管摩耗計測装置において、
ガイドは、断面形状が半円形の半円形ガイドであり、板バネは、管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項２】
ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にあるガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、断面形状が円形の円形ガイドであり、かつ分割して断面を半円形とすることが可能であり、板バネは、管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項３】
請求項１、２において、一つのガイドあたり、複数の板バネと歪み計が取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項４】
請求項１、２において、ガイドに複数のガイドローラが取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、４において、管の中心を基準として、ガイドローラが付いている位置と対象の位置に、押しピン付きガイドローラを取り付けたことを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項６】
ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にある連結半円ガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、複数の管の、外径の一部を覆う如く半円ガイドを連結した連結半円ガイドであり、板バネは管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項７】
ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にある連結円ガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、複数の管の、外径を覆う如く形成され、二個の連結半円ガイドを合わせた如き形状の連結円形ガイドであり、板バネは管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項８】
請求項６、７において、一つの連結半円ガイド乃至連結円形ガイドあたり、複数の板バネと歪み計が取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項９】
請求項６、７において、連結半円ガイド乃至連結円形ガイドに複数のガイドローラが取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項１０】
請求項７、８、９において、管の中心を基準として、ガイドローラが付いている位置と反対の位置に、押しピン付きガイドローラを取り付けたことを特徴とする管摩耗の計測装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の計測装置を用いる管摩耗の計測方法であって、ガイドを長手方向に移動させて、移動に伴う板バネの歪みの変化を計測することにより、長手方向の摩耗を計測することを特徴とする管摩耗の計測方法。
【請求項１２】
請求項１１の管摩耗の計測方法において、管摩耗の計測装置に複数の板バネ及び歪み計が取り付けられており、ガイドの移動に伴い、複数の位置における歪みの変化を測定することを特徴とする管摩耗の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管摩耗の計測方法及び計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電設備などにおけるボイラおいては、燃焼ガスが通過する空間に、多数の管が配置された構造となっている。管の中は水が通り、管の外は燃焼ガスなど高温の気体が通過するのである。管の外を流れる気体には、赤熱した石炭の微粉などが含まれているため、長期間使用していると摩耗が問題となる。摩耗を放置すると重大な事故の原因となるおそれがあるため、定期検査においては重要な検査項目である。
磨耗は、多くの場合、管の外側で粉体などにより発生する。摩耗状況の調査のため、従来定期検査は、目視検査や、超音波厚み計などにより、行っていた。しかし、測定場所は狭隘、且つ悪環境であり、測定に時間を要し、一つの設備あたり、数十日を要する場合もあった。
【０００３】
近年、コンピュータと各種計測機器を組み合わせた自動計測方法が提案されている。例えば、多数の管が設置された伝熱管の摩耗状況を計測する方法として、伝熱管の上を走査する接触子と、接触子を支持する片持ち梁（板バネ）と、片持ち梁（板バネ）の動作により発生する歪みを計測する歪み計と、片持ち梁（板バネ）を支持するスライド台と、スライド台の動作を規制する案内ガイドと案会ガイドでスライド台を一定速度で駆動する駆動装置からなる管形状計測装置が公知である（特許文献１）。
しかし、この計測装置は接触子を伝熱管の円周に平行方向な方向に走査し、伝熱管の摩耗を調査する方法であり、伝熱管の長手方向の摩耗を調査する方法は開示されていない。伝熱管の摩耗においては、長手方向の局部的な摩耗に対しては、伝熱管の円周方向と平行な方向の摩耗測定を繰り返すことが必要となるのである。
また、原子力発電所などで使用される管の、内面長手方向の摩耗の測定装置が開示されている（特許文献２）。しかし、この方法は管の内面における摩耗の測定方法であり、管の外面における摩耗の計測方法は開示されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９７６８８号公報
【特許文献２】特許第２８７６５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ボイラ伝熱管などの狭い空間で多数の管が平行に配置されている状態で、管の長手方向摩耗状況を調査する管摩耗の計測装置及び計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち本発明は、
（１）ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にあるガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管摩耗を計測する管摩耗計測装置において、
ガイドは、断面形状が半円形の半円形ガイドであり、板バネは、管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする、
（２）ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にあるガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、断面形状が円形の円形ガイドであり、かつ分割して断面を半円形とすることが可能であり、板バネは、管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする、
（３）  （１）、（２）において、一つのガイドあたり、複数の板バネと歪み計が取り付けられていることを特徴とする、
（４）  （１）、（２）において、ガイドに複数のガイドローラが取り付けられていることを特徴とする、
（５）  （１）、（２）、（３）、（４）において、管の中心を基準として、ガイドローラが付いている位置と対象の位置に、押しピン付きガイドローラを取り付けたことを特徴とする、
（６）ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にある連結半円ガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、複数の管の、外径の一部を覆う如く半円ガイドを連結した連結半円ガイドであり、板バネは管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする、
（７）ガイドと板バネと歪み計を必須部品としてなる管摩耗の計測装置であって、板バネの一端は計測の対象である管の上にあり、該板バネの他端は、管の外部にある連結円ガイドに連結しており、ガイドが管の長手方向に移動する時、板バネに加わる歪みの変化を計測することにより管の摩耗を計測する管摩耗の計測装置において、
ガイドは、複数の管の、外径を覆う如く形成され、二個の連結半円ガイドを合わせた如き形状の連結円形ガイドであり、板バネは管の長手方向に伸びる細長い帯状であり、歪み計は板バネに貼着した構造であることを特徴とする、
（８）  （６）、（７）において、一つの連結半円ガイド乃至連結円形ガイドあたり、複数の板バネと歪み計が取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置、
（９）  （６）、（７）において、連結半円ガイド乃至連結円形ガイドに複数のガイドローラが取り付けられていることを特徴とする管摩耗の計測装置、
（１０）（７）、（８）、（９）において、管の中心を基準として、ガイドローラが付いている位置と反対の位置に、押しピン付きガイドローラを取り付けたことを特徴とする管摩耗の計測装置、
（１１）  （１）〜（１０）の計測装置を用いる管摩耗の計測方法であって、ガイドを長手方向に移動させて、移動に伴う板バネの歪みの変化を計測することにより、長手方向の摩耗を計測することを特徴とする管摩耗の計測方法、
（１２）  （１１）の管摩耗の計測方法において、管摩耗の計測装置に複数の板バネ及び歪み計が取り付けられており、ガイドの移動に伴い、複数の位置における歪みの変化を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、板バネと歪み計を必須構成部品とする。歪み計は、板バネに接着剤などを用いて貼着される。板バネに力が加えられて歪みが生じると歪み計の電気的特性が変化するのである。この電気的特性の変化を計測することにより歪みの発生を計測することが可能となる。このような歪み計はすでに市販されている。
【０００８】
本発明で使用する板バネは、可撓性を有する金属板乃至金属帯である。板バネの一方の端に力が加わると、撓みが生じ、板バネ上に歪み計が存在すれば、この撓みを電気的信号に変換するのである。
【０００９】
また、本発明においては、ガイドを必須構成部品とする。ガイドの一つの形態は、管の外側に環状に形成される。そして、ガイドの着脱が容易なように、ガイドの断面は、環を二分割した半円状乃至円弧状の半円ガイドとすることが好ましい。また半円ガイドを合わせた円ガイドとすることも好ましい。また、多数の管の管摩耗を同時に計測可能なように、ガイドの形状が、複数の管の、外径の一部を覆う如く形成され、樋が連結した如き形状の連結半円ガイドや、連結半円ガイドが合わさった連結円ガイドとするが好ましい。このように連結することで、多数の管摩耗を同時に計測することが可能であるし、ガイドの位置の安定性が増すからである。
【００１０】
測定時において、ガイドの円滑な移動のため、ガイドに複数のガイドローラが取り付けることが可能であり、さらに、管の中心を基準として、ガイドローラがついている位置と反対の位置に、押しピン付きガイドローラを取り付けることも出来る。
【００１１】
板バネの一方の端を管の表面におき、板バネの他の一端をガイドにおく。この場合、ガイドに対する板バネの取り付け角度を板バネが歪みを有する状態となる角度とすることが必要である。歪みのある状態を基準として、歪みの変動を計測し、摩耗状況を計測することが好ましいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の各手段について図面をもとに説明する。
図７は、ボイラにおいて、多数の管２が並んだ状態の斜視図である。このように並んだ管２に、粉塵を含んだ燃焼ガスが当たると管２の外面が摩耗するのである。
図１は、管外面の摩耗測定のため、管２に本発明の管摩耗計測装置を取り付けた管２の斜視図である。管の外面には、円ガイド１が取り付けられ、円ガイド１には、板バネ６が取り付けられ、板バネ６の端は、管２の表面にある。板バネ６の上に歪み計７がある。そして、板バネ６には、管の中心から外側に向けた力が、かかっている。円ガイド１が管２の長手方向に移動するとき、管の表面が摩耗していると、板バネ６にかかる力が変化し、歪み計７の電気的特性が変化することになる。ここで歪み計７の電気的特性の変化を記録すれば、管２の摩耗を計測することが出来るのである。
【００１３】
図２は、２個の半円ガイドからなる円ガイド１を取り付けた１本の管２の正面図（断面）である。円ガイド１は、つなぎ目３においてつながっている。ガイド１の円滑な動きを助けるため、ガイドローラ４が取り付けられ、反対側の位置に、押しピンつきガイドローラ５が取り付けられる。押しピンつきガイドローラ５は、円ガイド１を中心に押しつけようとする力が働く。ガイドローラ４の管２の中心から離そうとする力と、押しピンつきガイドローラ５の管の中心に向く力とのバランスにより、円ガイド１は管２の表面から一定の距離を保つことになる。
【００１４】
図３は、円ガイド及び管の側面図（断面）である。円ガイド１に、管２の長手方向に平行に板バネ６が取り付けられる。即ち板バネ６の一端は、円ガイド１に取り付けられ、他の一端は管２の表面にある。板バネ６には、歪み計７が取り付けられる。そして、歪み計７には、電気的特性を計測するため、電気コード（図示せず）を介して計測器（図示せず）に接続する。
【００１５】
図４は、連結半円ガイド８の断面図である。連結半円ガイド８は、複数の管の、外径の一部を覆う如く半円ガイド１１を連結した構成である。即ち、面状に形成された連結具１０に、半円ガイド１１が複数個取り付けられた構造となっている。
図５は、連結円形ガイド９の断面図である。連結半円ガイド８を合わせた如き形状である。
【００１６】
図６Bは、多数の管からなるボイラの管１と連結半円ガイド８の断面図である。図６Aは、管２と、二個の連結半円ガイド８を合わせた形状の連結円形ガイド９の断面図である。
連結半円ガイド８乃至連結円形ガイド９を使用して、管摩耗の計測を行う場合は、計測中、管の円周方向への回転に対して安定であり、しかも一回の測定で多数の管の測定が可能であるため有利である。
【００１７】
【表１】
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表１は、０．５ｍｍ深さの摩耗のある１本の管にガイドを付け、４個の板バネ及び歪み計をつけ、計測した結果を示す。なお、ここで位置１〜位置４は、歪み計の計測位置を示す。また位置１と位置３は、対象の位置にあり、同様に位置２と位置４も対象の位置にある。位置１と位置３の計測値の合計、位置２と位置４の計測値の合計をとり、表２に示した。対象の位置にある測定を合計すると計測値の異常が容易に判別可能であり、位置１と位置３で摩耗が起こっていることが理解できる。
【表２】
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【００１８】
【表３】
2005337830.tif 000005
表３は、３．０ｍｍ深さの摩耗のある管にガイドを付け、４個の板バネ及び歪み計をつけ、計測した結果を示す。なお、ここで位置１〜位置４は、同様に歪み計の計測位置を示す。また位置１と位置３は、管の中心を基準として対象の位置にあり、同様に位置２と位置４も対象の位置にある。位置１の位置で異常が生じていることが認められた。位置１と位置３の計測値の合計、位置２と位置４の計測値の合計をとり、表３に示した。
位置１乃至位置３で計測値の異常が認められ摩耗が起こっていることが理解できる。
【表４】
2005337830.tif 000006
【００１９】
【表５】
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表５は、３．０ｍｍ深さの摩耗のある２本の管に連結円形ガイドを付け、８個の板バネ及び歪み計をつけ、計測した結果を示す。なお、ここで位置１〜位置８は、歪み計の計測位置を示す。また位置１と位置３、位置２と位置４、位置５と位置７、位置６と位置８も、管の中心を基準として対象の位置にある。位置１と位置５の位置で異常が生じていることが認められた。位置１と位置３の計測値の合計、位置２と位置４の計測値の合計、位置５と位置７の計測値の合計、位置６と位置８の合計の計測値を表６に示した。
位置１乃至位置３、位置５乃至位置７の位置で計測値の異常が認められ摩耗が起こっていることが理解できる。
【表６】
2005337830.tif 000008
表７は、０．３ｍｍの摩耗のある管について、測定開始位置から長手方向に１００ｍｍの間隔で摩耗量を計測した結果をしめす。円周方向の位置Ｎｏ．１とＮｏ．３の平均値であるＮｏ．１＋３の、摩耗量の計測値は０．１７ｍｍであり、計算値の０．３ｍｍよりやや小さいが、ほぼ対応した値となる。
表７は、２．０ｍｍの摩耗のある管について、測定開始位置から長手方向に１００ｍｍの間隔で摩耗量を計測した結果を示す。円周方向の位置Ｎｏ．１とＮｏ．３の平均値であるＮｏ．１＋３の摩耗量の計測値は２．８３ｍｍであり、計算値の２．０ｍｍよりやや大きいが、ほぼ対応した値となる。
【表７】
2005337830.tif 000009
【表８】
2005337830.tif 000010
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明によれば、発電所などにおけるボイラ配管の管摩耗が効率的に測定可能となった。このため
（１） 保守点検期間を短縮することが可能となった。この結果、設備の稼働日数を増やすことが可能となった。
（２） 保守点検を効率的に行うことが可能となった結果、必要な工数を少なくすることが可能となった。
（３） 管摩耗の計測が可能となった結果、真に摩耗する箇所のみ管の取り替えを行えばよく、効率的な取り替え作業が可能となった。
（４） 管摩耗の全箇所点検が可能となる結果、検査の信頼性が増し、ひいてはプラントのトラブル減少が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】管に本発明の管摩耗計測装置を取り付けた管の斜視図である。
【図２】円ガイド及び管の正面図（断面）である。
【図３】円ガイド及び管の側面図（断面）である。
【図４】連結半円ガイドの断面図である。
【図５】連結円形ガイドの断面図である。
【図６Ａ】複数の管と連結チューブ状ガイドの断面図である。
【図６Ｂ】複数の管と連結半円ガイドの断面図である。
【図７】ボイラにおける管の配列を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    円ガイド
２    管
３    つなぎ目
４    ガイドローラ
５    押しピン付きガイドローラ
６    板バネ
７    歪み計
８    連結半円ガイド
９    連結円形ガイド
１０  連結具
１１  半円ガイド
【図１】
2005337830.tif 000011
【図２】
2005337830.tif 000012
【図３】
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【図４】
2005337830.tif 000014
【図５】
2005337830.tif 000015
【図６Ａ】
2005337830.tif 000016
【図６Ｂ】
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【図７】
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