(57)【要約】【課題】  比較的短時間でボイラチューブの外径を正確に計測する外径計測装置を提供する。【解決手段】  合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の所定断面における外周上の第１点との間の距離を測定する第１距離計と、前記配管を挟んで前記第１距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第１点とは反対側の外周上の第２点との間の距離を測定する第２距離計と、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、を備える。【選択図】  図２
2016114453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、
前記配管の所定断面における外周上の第１点との間の距離を測定する第１距離計と、
前記配管を挟んで前記第１距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第１点とは反対側の外周上の第２点との間の距離を測定する第２距離計と、
前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、
を備えたことを特徴とする外径計測装置。
【請求項２】
前記保持装置は、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する案内装置を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。
【請求項３】
前記案内装置は、前記配管の外周面の方向に弾性付勢されて前記配管の外周面上を回転する複数の案内ローラを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の外径計測装置。
【請求項４】
前記案内装置は、前記配管上の基準位置から前記配管の長手方向に沿って移動した距離を測定する移動距離測定装置を備え、
前記配管の長手方向に沿って所定距離だけ移動する毎に、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の外径計測装置。
【請求項５】
前記複数の案内ローラのうち少なくとも１つの案内ローラは、前記少なくとも１つの案内ローラが回転すると信号を出力するエンコーダを備え、
前記少なくとも１つの案内ローラが所定回数分回転する毎に、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測する
ことを特徴とする請求項３に記載の外径計測装置。
【請求項６】
前記配管の前記所定断面における前記第１及び第２点とは異なる前記外周上の第３点との間の距離を測定する第３距離計と、
前記配管を挟んで前記第３距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第３点とは反対側の外周上の第４点との間の距離を測定する第４距離計と、
を更に備え、
前記保持装置は、前記第１乃至第４距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１乃至第４距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の外径計測装置。
【請求項７】
前記第１乃至第４距離計は、前記配管の外周面上の前記第１乃至第４点のそれぞれにレーザ光を発光し、前記配管からの反射光をそれぞれ受光することにより前記第１乃至第４点との間の距離をそれぞれ測定するレーザ式距離計である
ことを特徴とする請求項６に記載の外径計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外径計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火力発電所においてタービンを回転させるために設けられる発電用ボイラは、ボイラ給水を予熱する節炭器、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸気にする水冷壁、飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器、タービンからの蒸気を再加熱してタービンに再度供給する再熱器等を含んで構成されている。また、上記の過熱器や再熱器は、耐熱鋼（例えば低合金鋼）を成分とするボイラチューブで構成されている。しかし、ボイラチューブが設計基準を超えた高温状態で使用され続けると、クリープ損傷の進行に伴って、ボイラチューブの外周面が膨出するか或いはボイラチューブの肉厚が減肉する等の変形を生じる虞がある。そこで、ボイラチューブの劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラチューブの劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている。例えば、ボイラチューブの点検を行う場合、発電用ボイラの内部に足場を設置し、作業者は、足場を伝わりながら、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検し、更に、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径（代表点）のみをノギスやゲージを用いて計測し、これらの結果を基にボイラチューブの膨出や減肉等の傾向管理を行っている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ボイラチューブの点検を行う場合、足場が必要になるため、作業効率が低下する虞があった。また、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検する場合、ボイラチューブに発生する膨出や減肉の僅かな変化を確認することが困難であるため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。また、ボイラチューブの外径を計測する場合、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径のみを計測するため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。更に、ボイラチューブの外径を計測する場合、作業者が手作業で計測を行うため、ボイラチューブ１本あたりの作業時間が長くなることに伴って、発電用ボイラの缶右及び缶左の間に並設されている全てのボイラチューブの外径を計測することが困難になり、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は、比較的短時間でボイラチューブの外径を正確に計測する外径計測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】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の所定断面における外周上の第１点との間の距離を測定する第１距離計と、前記配管を挟んで前記第１距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第１点とは反対側の外周上の第２点との間の距離を測定する第２距離計と、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、を備える。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、比較的短時間で配管の外径を正確に計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る外径計測装置を示す正面図である。
【図３】第１実施形態に係る外径計測装置を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。
【図４】第１実施形態に係る外径計測装置を図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した様子を示す端面図である。
【図５】図３に示す外径計測装置を構成するホルダを開いた様子を示す端面図である。
【図６】第２実施形態に係る外径計測装置を示す正面図である。
【図７】第２実施形態に係る外径計測装置を図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。
【図８】第２実施形態に係る外径計測装置を図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。
【図９】第１及び第２実施形態に係る外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＜火力発電所の全体構成＞  
図１を参照して、本発明の第１及び第２実施形態に係る外径計測装置が用いられる場面を説明する。図１は、第１及び第２実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図１に示す火力発電所の全体構成は、第１及び第２実施形態に係る外径計測装置の説明を容易に理解するための一例である。第１及び第２実施形態に係る外径計測装置を用いて、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラチューブの外径を計測することも可能である。但し、本実施形態に係る外径計測装置は、各火力発電所内に設置されるボイラチューブの外径に応じて予め設計されている必要がある。
【００１２】
火力発電所１は、ボイラ２、蒸気発生器３、水冷壁４、蒸気弁５、高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８、再熱器９、復水器１０、給水ポンプ１１、発電機１２を含んで構成されている。
【００１３】
ボイラ２は、外部から供給される燃料（例えば微粉炭の状態の石炭）と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ２には、蒸気発生器３、水冷壁４、再熱器９が収容されている。蒸気発生器３は、復水器１０から供給される水を予熱する節炭器（不図示）と、水冷壁４から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器（不図示）と、を含んで構成されている。水冷壁４は、ボイラ２のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁５は、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。
【００１４】
高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８の回転軸１３は同一であって、発電機１２の回転軸１４と結合されている。高圧タービン６には、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気（第１蒸気）が蒸気弁５を介して供給される。高圧タービン６は、第１蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第２蒸気）をボイラ２内の再熱器９に供給する。再熱器９は、第２蒸気を再熱し、再熱蒸気（第３蒸気）として中圧タービン７に供給する。中圧タービン７は、第３蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第４蒸気）を低圧タービン８に供給する。低圧タービン８は、第４蒸気を膨張させる。
【００１５】
復水器１０は、低圧タービン８が第４蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ１１は、復水器１０で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ２内の蒸気発生器３に戻している。
【００１６】
そして、発電機１２は、電力が発電されるように、第４蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。
【００１７】
上記の蒸気発生器３や再熱器９は蒸気を循環させるボイラチューブ（配管）を含んで構成され、１００本程度のボイラチューブがボイラ２を形成するハウジングの缶右及び缶左の間に実質的に等間隔で配列されている。第１及び第２実施形態に係る外径計測装置は、上記のボイラチューブの外径を計測するための装置であり、その詳細については後述する。
【００１８】
＜第１実施形態＞  
図２−図５及び図９を参照して、第１実施形態に係る外径計測装置を説明する。図２は、本実施形態に係る外径計測装置を示す正面図である。図３は、本実施形態に係る外径計測装置を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。図４は、本実施形態に係る外径計測装置を図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した様子を示す端面図である。図５は、図３に示す外径計測装置を構成するホルダを開いた様子を示す端面図である。図９は、本実施形態及び第２実施形態に係る外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。尚、図２−図５において、Ｘ軸は複数のボイラチューブの整列方向に沿う方向を示し、Ｙ軸は複数のボイラチューブ夫々の長手方向に沿う方向を示し、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面に直交する方向を示している。また、ボイラチューブは、円筒形状を呈し、耐熱鋼として低合金綱を用いて形成されているものとする。
【００１９】
＝＝＝外径計測装置の構成＝＝＝  
外径計測装置１００は、図２に示されるように、第１，第２距離計１１１，１１２、第１−第４案内ローラ１４１−１４４（案内装置）、ホルダ１２０（保持装置）を含んで構成される。尚、説明の便宜上、第１、第２距離計１１１，１１２は同一の形状（例えば直方体の形状）を呈していることとする。
【００２０】
（第１、第２距離計）  
第１距離計１１１は、ボイラチューブ１８０の断面Ａ（ＸＺ平面に平行な面）における外周上の点ａとの間の距離を測定する。本実施形態において、第１距離計１１１は、レーザ光を用いた非接触式の距離計であって、図３に示されるように、発光部（不図示）からボイラチューブ１８０上の点ａに向けてレーザ光を発光し、ボイラチューブ１８０からの反射光を受光部（不図示）で受信することで、点ａと第１距離計１１１との間の距離Ｌ１を測定する。第１距離計１１１は、隣り合うボイラチューブ１８０同士の間に納まるように、測定対象であるボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される。なお、第１距離計１１１は、外径測定装置１００がボイラチューブ１８０の長手方向に所定距離だけ移動する毎に、第１測定信号Ｓ１を制御部３００に出力する。
【００２１】
第２距離計１１２は、測定対象であるボイラチューブ１８０を挟んで第１距離計１１１と対向するように配置され、ボイラチューブ１８０の断面Ａにおける点ａとは反対側の外周上の点ｂとの間の距離を測定する。本実施形態において、第２距離計１１２は、第１距離計１１１と同様に、レーザ光を用いた非接触式の距離計であって、図３に示されるように、発光部（不図示）からボイラチューブ１８０上の点ｂに向けてレーザ光を発光し、ボイラチューブ１８０からの反射光を受光部（不図示）で受信することで、点ｂと第２距離計１１２との間の距離Ｌ２を測定する。第２距離計１１２もまた、測定対象であるボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される。なお、第２距離計１１２もまた、外径測定装置１００がボイラチューブ１８０の長手方向に所定距離だけ移動する毎に、第２測定信号Ｓ２を制御部３００に出力する。なお、点ａと点ｂとの間の距離は、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０の外径Ｄに相当する。
【００２２】
（案内ローラ）  
案内ローラ１４１−１４４は、測定対象であるボイラチューブ１８０の外周面上を回転しながら、ボイラチューブ１８０の外周面に装着された状態の外径計測装置１００をボイラチューブ１８０の長手方向に沿って案内する装置である。４つの案内ローラ１４１−１４４は、図２に示されるように、２つの案内ローラ１４１，１４２が第１、第２距離計１１１，１１２より上方（＋Ｙ側）で＋Ｘ側及び−Ｘ側からボイラチューブ１８０を挟み込むとともに、他の２つの案内ローラ１４３，１４４が第１、第２距離計１１１，１１２より下方（−Ｙ側）で＋Ｘ側及び−Ｘ側からボイラチューブ１８０を挟み込むように配置される。これにより、外径計測装置１００がボイラチューブ１８０の長手方向に沿って移動する際に、第１、第２距離計１１１，１１２が動揺することを抑制することができるから、正確な距離測定を行うことができる。
【００２３】
また、案内ローラ１４１−１４４は、第１、第２距離計１１１，１１２からのレーザ光がボイラチューブ１８０の幅方向の中央に正確に当たり、それにより第１、第２距離計１１１，１１２が点ａ，ｂとの間の距離を正確に測定するように、ボイラチューブ１８０の周面に対向する面がボイラチューブ１８０の外周面に沿う曲面の形状を呈している。案内ローラ１４１−１４４は、バネ１４１Ｃ−１４４Ｃによってボイラチューブ１８０の外周面の方向に弾性付勢されている。
【００２４】
案内ローラ１４１−１４４には、移動距離測定装置が設けられている。移動距離測定装置は、例えば外径計測装置１００がボイラチューブ１８０に装着されたときの外径計測装置１００のＹ軸方向の位置（例えば断面Ａ）を基準位置として、外径計測装置１００が基準位置からボイラチューブ１８０の長手方向に沿って移動した距離を測定する装置である。本実施形態では、移動距離測定装置としてエンコーダ１４５が用いられ、案内ローラ１４１に設けられているが、他の案内ローラに設けられても構わない。
【００２５】
エンコーダ１４５は、案内ローラ１４１が所定角度だけ回転する毎に、制御装置３００にパルス信号ＰＳを出力する。制御装置３００は、エンコーダ１４５から出力されたパルス信号ＰＳの数を計数し、その数にパルス信号あたりの所定距離を乗ずることで、外径計測装置１００が基準位置から移動した距離を得る。なお、このようにして測定された移動距離が予め設定された距離の整数倍に達する毎に、第１、第２距離計１１１，１１２は、測定信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ制御装置３００に出力し、制御装置３００は、これら測定信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、ボイラチューブ１８０の長手方向の該当位置におけるボイラチューブ１８０の外径を算出することになる。
【００２６】
（ホルダ）  
ホルダ１２０は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を計測できるように、第１、第２距離計１１１，１１２及び案内ローラ１４１−１４４を保持するとともに、ボイラチューブ１８０の周囲に着脱自在に装着される。ホルダ１２０は、対向して配置される矩形状の第１、第２板部材１２１，１２２と、これら板部材同士を接続する棒部材１２３−１２６と、案内ローラ１４１−１４４をそれぞれ回転自在に支持するローラ支持部材１４１Ａ−１４４Ａと、を含んで構成される。
【００２７】
本実施形態において、第１、第２板部材１２１，１２２は、図２−図４に示されるように、ボイラチューブ１８０を挟んで対向するように配置されている。第１、第２板部材１２１，１２２においてボイラチューブ１８０に対向する面には、第１、第２距離計１１１，１１２がそれぞれ取り付けられている。第１，第２距離計１１１，１１２は、ボイラチューブ１８０の幅方向（Ｚ軸方向）の中央にそれぞれレーザ光を発光することができるように、ボイラチューブ１８０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿ってそれぞれ案内ローラ１４１、１４３、及び案内ローラ１４２、１４４と整列している。
【００２８】
第１、第２板部材１２１，１２２のそれぞれの幅方向（Ｚ軸方向）の両端には、外径測定装置１００がボイラチューブ１８０に装着されたときに第１、第２板部材１２１，１２２の間の距離が維持されるように、棒部材１２３−１２６が取り付けられている。図４に示されるように、棒部材１２３−１２６における第１板部材１２１側の端部は、第１板部材１２１に固定されている。他方、棒部材１２３，１２５の第２板部材１２２側の端部は、同軸に配置されたピン１３１，１３２を中心に回動するように第２板部材１２２に取り付けられ、また、棒部材１２４，１２６の第２板部材１２２側の端部は、開放されている。よって、第２板部材１２２は、外径測定装置１００に対して回動自在に設けられている。
【００２９】
棒部材１２４，１２６の第２板部材１２２側の端部には、軸１３３ａ，１３４ａを中心に回動するＬ字状の留め具１３３，１３４が設けられており、棒部材１２４，１２６の第２板部材１２２側の端部と第２板部材１２２とが接触した状態で留め具１３３，１３４の先端を第２板部材１２２に係止することによって、第２板部材１２２の回動が規制される。逆に、留め具１３３，１３４の先端による係止を解除することで、第２板部材１２２は、図５に示されるように、棒部材１２４，１２６から開放され、ピン１３１，１３２を中心に回動自在となる。そして、第２板部材１２２が回動して棒部材１２４，１２６から離れることで形成される空間を通じて、ボイラチューブ１８０を外径測定装置１００に挿入したり、ボイラチューブ１８０を外径測定装置１００から外したりすることができる。したがって、外径測定装置１００は、ボイラチューブ１８０の周囲に着脱自在に装着される。
【００３０】
また、第１、第２板部材１２１，１２２には、ボイラチューブ１８０に向かって、ローラ支持部材１４１Ａ−１４４Ａが、バネ１４１Ｃ−１４４Ｃ、１４１Ｄ−１４４Ｄを介して取り付けられている。ローラ支持部材１４１Ａ−１４４Ａは、ＸＺ平面に沿って設けられるＵ字状の部材であり、両端部はボイラチューブ１８０に向かって延びている。そして、ローラ支持部材１４１Ａ−１４４Ａの両端部には、案内ローラ１４１−１４４を回転自在に支持するシャフト１４１Ｂ−１４４Ｂが設けられている。したがって、案内ローラ１４１−１４４は、外径測定装置１００がボイラチューブ１８０に装着されると、バネ１４１Ｃ−１４４Ｃ、１４１Ｄ−１４４Ｄによってボイラチューブ１８０の外周面に押し当てられ、また、外径測定装置１００にボイラチューブ１８０の長手方向（Ｙ軸方向）の力が加えられると、ボイラチューブ１８０の外周面上を回転して、外径測定装置１００をボイラチューブ１８０の長手方向に沿って案内する。
【００３１】
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
制御装置３００は、第１，第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいて、ボイラチューブ１８０の外径を演算で算出する装置である。
【００３２】
制御装置３００は、入力部３０１，３０２、記憶部３０３、演算部３０４、出力部３０５を含んで構成される。制御装置３００の機能は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータがプログラムを実行することによって実行される。制御装置３００は、作業者からの指示信号と第１，第２距離計１１１，１１２の測定結果が入力されるように、例えばホルダ１２０の所定位置に取り付けられている。
【００３３】
入力部３０１は、ボイラチューブ１８０の外径の計測の開始を指示する指示信号が入力される、作業者と制御装置３００との間のインターフェイスである。入力部３０１には、ボイラチューブ１８０の外径が計測されるべき間隔が入力されてもよい。
【００３４】
入力部３０２は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果が入力される、第１、第２距離計１１１，１１２と制御装置３００との間のインターフェイスである。また、入力部３０２は、エンコーダ１４５からのパルス信号ＰＳが入力される、エンコーダ１４５と制御装置３００との間のインターフェイスでもある。
【００３５】
記憶部３０３には、ボイラチューブ１８０の外径を計測するためのプログラムデータが予め記憶されるとともに、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいて算出されるボイラチューブ１８０の外径を示す情報が記憶される。
【００３６】
演算部３０４は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を演算で算出し、ボイラチューブ１８０の外径の計測結果として記憶部３０３に記憶する。本実施形態において、演算部３０４は、外径計測装置１００がボイラチューブ１８０の長手方向に沿って所定距離だけ移動する毎に、ボイラチューブ１８０の外径を連続的に算出することとしているが、あるいは、外径計測装置１００が停止したときに、ボイラチューブ１８０の外径を算出するようにしてもよい。
【００３７】
演算部３０４によるボイラチューブ１８０の外径の算出は、次のように行われる。つまり、図３に示されるように、第１、第２距離計１１１，１１２が、レーザ光をボイラチューブ１８０上の点ａ、点ｂに向かってそれぞれ発光し、ボイラチューブ１８０からの反射光を受光することで、第１、第２距離計１１１，１１２と点ａ、点ｂとの間の距離Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ測定する。入力部３０２には、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果が入力される。第１、第２距離計１１１，１１２のＸ軸方向の幅Ｌ３，Ｌ４は事前に判明しており、また、第１、第２板部材１２１，１２２の間の距離Ｌ５は固定されているので、演算部３０４は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいて、  
Ｌ５−Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３−Ｌ４  
を算出し、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０の外径Ｄの計測結果として記憶部３０３に記憶する。そして、演算部３０４は、外径測定装置１００がボイラチューブ１８０の長手方向に沿って所定距離だけ移動する毎に、その位置におけるボイラチューブ１８０の外径を算出し、記憶部３０３に記憶する。ボイラチューブ１８０がクリープ損傷に伴って膨出や減肉を生じると、Ｌ１，Ｌ２が変化するため、ボイラチューブ１８０の外径の変化を確実に把握することが可能になる。
【００３８】
記憶部３０３に記憶されているボイラチューブ１８０の外径に関する情報は、出力部３０５によって、例えば、通信回線を介して火力発電所内の制御室に設置されている管理端末に出力される。
【００３９】
＝＝＝外径計測装置の計測動作＝＝＝  
外径測定装置１００によるボイラチューブ１８０の外径の計測は次のようにして行われる。
【００４０】
まず、作業者は、図５に示されるように、留め具１３３，１３４による第２板部材１２２と棒部材１２４，１２６との係合を解除し、第２板部材１２２を開くように回動させたうえで、外径計測装置１００を計測対象のボイラチューブ１８０に装着する。そして、第２板部材１２２を閉じるように回動させ、留め具１３３，１３４によって第２板部材１２２と棒部材１２４，１２６とを固定する。その際、作業者は、外径の計測を開始するボイラチューブ１８０上の基準位置に、目印を付けておくとよい。
【００４１】
次に、作業者は、ボイラチューブ１８０の外径の計測を開始するための指示信号を入力部３０１に入力する。その際、作業者は、点検の規模や所要時間などを考慮して、ボイラチューブ１８０の外径を計測する間隔を設定することができる。例えば、大規模な点検を実施する際には、計測の間隔を小さく設定し、実質的に連続的な計測結果を得ることができ、また、定期点検の際など、点検に費やすことのできる時間が限られているときには、計測の間隔を比較的大きく設定することで、比較的短時間で計測を終えることができる。
【００４２】
更に、作業者は、手動で、又は図示しない押当棒で昇降操作することで、外径測定装置１００をボイラチューブ１８０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させる。指示信号が入力部３０１に入力されると、第１、第２距離計１１１，１１２は距離の測定を開始し、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果は、入力部３０２に入力される。演算部３０４は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を算出し、記憶部３０３に記憶する。第１、第２距離計１１１，１１２で採用されているレーザ式の距離計は、対象物との距離を精度よく測定することが可能であり、また、測定対象であるボイラチューブ１８０の表面が汚れている場合でも測定精度は変わらないので、上記のようにして得られたボイラチューブ１８０の外径に関する情報の信頼度は高い。
【００４３】
このようにして、測定対象であるボイラチューブ１８０の外径の計測を終えると、外径測定装置１００をそのボイラチューブから取り外し、別のボイラチューブ１８０に装着して外径の測定を行うことを繰り返す。
【００４４】
そして、出力部３０５は、記憶部３０３に記憶されているボイラチューブ１８０の外径に関する情報を、例えば、火力発電所内の制御室に設置されている管理端末からの要求に応じて当該管理端末に出力する。この管理端末において、ボイラチューブ１８０の外径に関する情報と、そのボイラチューブの製品仕様と、を対比することで、ボイラチューブの膨出や減肉の傾向を短時間でかつ詳細に把握することができ、引いては傾向管理の質が向上する。更には、ボイラチューブ１８０の余寿命を正確に判断することができ、ボイラチューブ１８０の交換を適時に行うことが可能となる。
【００４５】
＜第２実施形態＞  
図６−図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る外径測定装置を説明する。図６は、本実施形態に係る外径計測装置を示す正面図である。図７は、本実施形態に係る外径計測装置を図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。図８は、本実施形態に係る外径計測装置を図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した様子を示す端面図である。図９は、上述したとおり、外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。尚、図６−図８に示されるＸ，Ｙ，Ｚ軸は、第１実施形態における図２−４に示される座標軸と同様に定められる。ボイラチューブもまた、第１実施形態と同様に、円筒形状を呈し、耐熱鋼として低合金綱を用いて形成されているものとする。
【００４６】
第２実施形態に係る外径測定装置２００と第１実施形態に係る外径測定装置１００との主たる相違は、距離計の数が２個か４個かであり、したがって、外径測定装置がボイラチューブ１８０の断面の１方向の外径を測定するか、あるいは同時に同一の断面の２方向の外径を測定できるかである。よって、以下に述べる第２実施形態の説明は、距離計を中心とし、第１実施形態と共通する構成や動作の説明は省略する。
【００４７】
＝＝＝外径計測装置の構成＝＝＝  
外径計測装置２００は、図６、図７に示されるように、第１−第４距離計２１１−２１４、第１−第４案内ローラ２４１−２４４（案内装置）、ホルダ２２０（保持装置）を含んで構成される。
【００４８】
（第１−第４距離計）  
第１、第２距離計２１１、２１２は、ボイラチューブ１８０の断面Ａにおける外周上の点ａａ及び点ａａとは反対側の点ｂｂのそれぞれとの間の距離を測定する。第１、第２距離計２１１、２１２は、第１実施形態と同様に、レーザ光を用いた非接触式の距離計であって、図７に示されるように、点ａａ、点ｂｂと第１、第２距離計２１１、２１２との間の距離ＬＬ１，ＬＬ２をそれぞれ測定する。第１、第２距離計２１１、２１２は、隣り合うボイラチューブ１８０同士の間に納まるように、測定対象であるボイラチューブ１８０の外周面に隣接して、互いに対向して配置される。なお、点ａａと点ｂｂとの間の距離は、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０のＸ軸方向の外径Ｄ１に相当する。
【００４９】
第３、第４距離計２１３、２１４は、ボイラチューブ１８０の断面Ａにおいて線分ａａ−ｂｂと直交する方向（Ｚ軸方向）の外径Ｄ２を測定するべく、ボイラチューブ１８０の外周上の点ｃｃ及び点ｃｃとは反対側の点ｄｄのそれぞれとの間の距離を測定する。第３、第４距離計２１３、２１４は、やはりレーザ光を用いた非接触式の距離計であって、図７に示されるように、点ｃｃ、点ｄｄと第３、第４距離計２１３、２１４との間の距離ＬＬ６，ＬＬ７をそれぞれ測定する。第３、第４距離計２１３、２１４もまた、隣り合うボイラチューブ１８０同士の間に納まるように、測定対象であるボイラチューブ１８０の外周面に隣接して、互いに対向して配置される。なお、点ｃｃと点ｄｄとの間の距離は、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０のＺ軸方向の外径Ｄ２に相当する。
【００５０】
（案内ローラ）  
案内ローラ２４１−２４４は、第１実施形態における案内ローラ１４１−１４４と同様であり、また、案内ローラ２４１に設けられたエンコーダ２４５もまた、第１実施形態のエンコーダ１４５と同様である。
【００５１】
（ホルダ）  
ホルダ２２０は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を計測できるように、第１−第４距離計２１１−２１４及び案内ローラ２４１−２４４を保持するとともに、ボイラチューブ１８０の周囲に着脱自在に装着される。ホルダ２２０は、第１実施形態と同様に、対向して配置される矩形状の第１、第２板部材２２１，２２２と、これら板部材同士を接続する棒部材２２３−２２６と、案内ローラ２４１−２４４をそれぞれ回転自在に支持するローラ支持部材２４１Ａ−２４４Ａと、を含むほか、第３、第４距離計２１３，２１４を取り付けるための第３、第４板部材２２７，２２８を更に含んで構成される。
【００５２】
第３、第４板部材２２７，２２８は、図６，図７に示されるように、第１、第２板部材２２１，２２２の幅方向（Ｚ軸方向）の両端に渡って設けられ、第３、第４距離計２２７，２２８のＹ軸方向の位置が第１、第２距離計２１１，２１２のＹ軸方向の位置と揃うように配置される。第３、第４板部材２２７，２２８におけるボイラチューブ１８０に対向する面には、第３、第４距離計２１３，２１４がそれぞれ取り付けられている。第３，第４距離計２１３，２１４は、ボイラチューブ１８０の断面Ａ上の点ｃｃ、点ｄｄに向けてそれぞれレーザ光を発光するように、対向して配置されている。
【００５３】
第３板部材２２７の第１板部材２２１側の側部は、第１板部材２２１の側部に固定され、また、第３板部材２２７の第２板部材２２２側の側部は、第２板部材２２２がピン２３１，２３２と同軸のピン２３５を中心として回動するように、第２板部材２２２の側部に取り付けられている。また、第４板部材２２８の第１板部材２２１側の側部は、第１板部材２２１の側部に固定され、第４板部材２２８の第２板部材２２２側の側部は、開放されている。
【００５４】
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
制御装置３００は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいて、ボイラチューブ１８０の外径を演算で算出する。制御装置３００は、第１実施形態と同様に、入力部３０１，３０２、記憶部３０３、演算部３０４、出力部３０５を含んで構成される。
【００５５】
入力部３０１は、第１実施形態と同様の、作業者と制御装置３００との間のインターフェイスである。また、入力部３０２は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果が入力される、第１−第４距離計２１１−２１４と制御装置３００との間のインターフェイスであるとともに、第１実施形態と同様に、エンコーダ１４５と制御装置３００との間のインターフェイスでもある。
【００５６】
記憶部３０３には、ボイラチューブ１８０の外径を計測するためのプログラムデータが予め記憶されるとともに、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいて算出されるボイラチューブ１８０の２方向の外径を示す情報が記憶される。
【００５７】
演算部３０４は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の２方向の外径を演算で算出し、計測結果として記憶部３０３に記憶する。
【００５８】
演算部３０４によるボイラチューブ１８０の２方向の外径の算出は、次のように行われる。つまり、図７に示されるように、第１−第４距離計２１１−２１４が、レーザ光をボイラチューブ１８０上の点ａａ−点ｄｄに向かってそれぞれ発光し、ボイラチューブ１８０からの反射光を受光することで、第１−第４距離計２１１−２１４と点ａａ−点ｄｄとの間の距離ＬＬ１，ＬＬ２、ＬＬ６、ＬＬ７をそれぞれ測定する。入力部３０２には、第１−第４距離計２１１−２１４による測定結果が入力される。
【００５９】
第１、第２距離計２１１，２１２のＸ軸方向の幅ＬＬ３，ＬＬ４は予め測定されており、また、第１、第２板部材２２１，２２２の間の距離ＬＬ５は固定されているので、演算部３０４は、第１、第２距離計２１１，２１２の測定結果に基づいて、第１方向（Ｘ軸方向）の外径Ｄ１として、
Ｄ１＝ＬＬ５−ＬＬ１−ＬＬ２−ＬＬ３−ＬＬ４  
を算出する。
【００６０】
同様に、第３、第４距離計２１３，２１４のＺ軸方向の幅ＬＬ８，ＬＬ９は予め測定されており、第３、第４板部材２２３，２２４の間の距離ＬＬ１０は固定されているので、演算部３０４は、第３、第４距離計２１３，２１４の測定結果に基づいて、断面Ａにおいて第１方向に直交する第２方向（Ｚ軸方向）の外径Ｄ２として、
Ｄ２＝ＬＬ１０−ＬＬ６−ＬＬ７−ＬＬ８−ＬＬ９  
を算出する。
【００６１】
そして、演算部３０４は、これらの算出結果を、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０の２方向の外径Ｄ１，Ｄ２の計測結果として記憶部３０３に記憶する。
【００６２】
ボイラチューブ１８０がクリープ損傷に伴って膨出や減肉を生じると、ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ６，ＬＬ７のうち少なくとも１個の測定結果が変化するため、膨出や減肉が特定の方向にだけ生じる場合にも、ボイラチューブ１８０の外径の変化を確実に把握することが可能になる。
【００６３】
＝＝＝外径計測装置の計測動作＝＝＝  
外径測定装置２００によるボイラチューブ１８０の外径の計測は、第１実施形態とほぼ同様である。
【００６４】
具体的には、まず、作業者は、外径計測装置２００を計測対象のボイラチューブ１８０に装着し、次いで、ボイラチューブ２８０の外径の計測を開始するための指示信号を入力部３０１に入力する。そして、作業者は、手動で、又は図示しない押当棒で昇降操作することで、外径測定装置２００をボイラチューブ１８０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させる。
【００６５】
指示信号が入力部３０１に入力されると、第１−第４距離計２１１−２１４はボイラチューブ１８０との間の距離の測定を開始し、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果が入力部３０２に入力される。演算部３０４は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を算出し、記憶部３０３に記憶する。
【００６６】
このようにボイラチューブ１８０の同一断面について異なる２方向の外径を測定することで、計測対象であるボイラチューブ１８０における任意の方向への膨出や減肉の傾向を比較的短時間でかつ詳細に把握することができ、引いては傾向管理の質が向上する。
【００６７】
以上説明したように、外径計測装置１００（２００）は、ボイラチューブ１８０の所定断面Ａにおける外周上の第１点ａ（ａａ）との間の距離Ｌ１（ＬＬ１）を測定する第１距離計１１１（２１１）と、ボイラチューブ１８０を挟んで第１距離計１１１（２１１）と対向するように配置され、ボイラチューブ１８０の所定断面Ａにおける第１点ａ（ａａ）とは反対側の外周上の第２点ｂ（ｂｂ）との間の距離Ｌ２（ＬＬ２）を測定する第２距離計１１２（２１２）と、第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を計測できるように、第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）が保持されるとともにボイラチューブ１８０の周囲に着脱自在に装着されるホルダ１２０（２２０）と、を備えている。本実施形態によれば、ボイラチューブ１８０の外径を計測する際に第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）により測定された距離の変化を考慮しているため、ボイラチューブ１８０の外径を計測する時間を短縮することが可能になるとともに、ボイラチューブ１８０の外径の正確な値を知ることができるので、正確な傾向管理を行うことが可能になる。
【００６８】
また、ホルダ１２０（２２０）は、ホルダ１２０（２２０）をボイラチューブ１８０の長手方向に沿って案内する案内装置として、ボイラチューブ１８０の外周面上を回転する案内ローラ１４１−１４４（２４１−２４４）を有していることが好ましい。これにより、ボイラチューブ１８０の外径を連続的にかつ正確に計測することが可能になり、引いては、ボイラチューブ１８０全体の膨出や減肉の傾向を把握することが可能になる。そして、ボイラチューブ１８０全体の膨出や減肉の傾向を把握することによって、ボイラチューブ１８０の余寿命を診断することが可能になり、ボイラチューブ１８０を時間管理で交換せずにボイラチューブ１８０を無駄なく最適な時期に交換することが可能になるから、コストの低減にも繋がる。更に、ボイラチューブ１８０を時間管理で交換する前にボイラチューブ１８０がチューブリークを生じている場合、ボイラチューブ１８０の余寿命を診断することにより、ボイラチューブ１８０を事前に交換することが可能になる。
【００６９】
また、案内ローラ１４１−１４４（２４１−２４４）は、ボイラチューブ１８０上の基準位置（例えば断面Ａ）からボイラチューブ１８０の長手方向に沿って移動した距離を測定する移動距離測定装置として、案内ローラ１４１（２４１）が回転するとパルス信号ＰＳを出力するエンコーダ１４５（２４５）を備え、外径測定装置１００（２００）は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って所定距離だけ移動して案内ローラ１４１（２４１）が所定回数分回転する毎に、第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を計測することが好ましい。一定の移動間隔でボイラチューブ１８０の外径を測定することで、ボイラチューブ１８０全体の膨出や減肉の傾向を正確に把握することができる。例えば、簡易な点検の際には、測定する間隔を比較的大きくすることで、点検時間の短縮を図ることができる一方、詳細な点検の際には、測定する間隔を小さくすることで、実質的に連続的にボイラチューブ１８０の外径を測定することによるボイラチューブ１８０の詳細な状態を把握することができるので、点検に応じて検査時間と測定結果の情報量とのバランスを図ることができる。
【００７０】
また、外径測定装置２００は、ボイラチューブ１８０の所定断面Ａにおける第１及び第２点ａａ，ｂｂとは異なる外周上の第３点ｃｃとの間の距離ＬＬ６を測定する第３距離計２１３と、ボイラチューブ１８０を挟んで第３距離計２１３と対向するように配置され、ボイラチューブ１８０の所定断面Ａにおける第３点ｃｃとは反対側の外周上の第４点ｄｄとの間の距離ＬＬ７を測定する第４距離計２１４と、を更に備え、ホルダ２２０は、第１−第４距離計２１１−２１４の測定結果に基づいてボイラチューブ１８０の外径を計測できるように、第１−第４距離計２１１−２１４が保持されるとともにボイラチューブ１８０の周囲に着脱自在に装着されることが好ましい。ボイラチューブ１８０の断面の２方向の外径を計測することで、ある断面における膨出や減肉が特定の方向にだけ生じている場合にも、正確な傾向管理を行うことができる。
【００７１】
また、第１−第４距離計２１１−２１４が、ボイラチューブ１８０の外周面上の第１−第４点ａａ，ｂｂ，ｃｃ，ｄｄのそれぞれにレーザ光を発光し、ボイラチューブ１８０からの反射光をそれぞれ受光することにより第１−第４点ａａ，ｂｂ，ｃｃ，ｄｄとの間の距離ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ６，ＬＬ７をそれぞれ測定するレーザ式距離計であることによって、例えばボイラチューブ１８０の外周面が汚れている場合でも、ボイラチューブ１８０の外径を正確に測定することができる。
【００７２】
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。外径計測装置１００、２００の測定対象配管には、ボイラチューブ１８０のみならず、外的要因に起因して外径が変化する円筒形状の配管であれば含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１００、２００  外径計測装置
１１１，２１１  第１距離計
１１２，２１２  第２距離計
１２０、２２０  ホルダ
１４１−１４４，２４１−２４４  案内ローラ
１８０  ボイラチューブ
２１３  第３距離計
２１４  第４距離計
３００  制御装置
【図１】
2016114453.tif 000003
【図２】
2016114453.tif 000004
【図３】
2016114453.tif 000005
【図４】
2016114453.tif 000006
【図５】
2016114453.tif 000007
【図６】
2016114453.tif 000008
【図７】
2016114453.tif 000009
【図８】
2016114453.tif 000010
【図９】
2016114453.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月25日(2016.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、
前記配管の所定断面における外周上の第１点との間の距離を測定する第１距離計と、
前記配管を挟んで前記第１距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第１点とは反対側の外周上の第２点との間の距離を測定する第２距離計と、
前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着され、前記配管の外周面の方向に弾性付勢されて前記配管の外周面上を回転する複数の案内ローラを有し、前記第１距離計と前記第２距離計に対して前記長手方向の一方側に設けられる第１案内装置と、複数の案内ローラを有し、前記第１距離計と前記第２距離計に対して前記一方側とは反対の他方側に設けられる第２案内装置と、を備えて、前記長手方向に沿って案内される保持装置と、
を備えたことを特徴とする外径計測装置。
【請求項２】
前記案内装置は、前記配管上の基準位置から前記配管の長手方向に沿って移動した距離を測定する移動距離測定装置を備え、
前記配管の長手方向に沿って所定距離だけ移動する毎に、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。
【請求項３】
前記複数の案内ローラのうち少なくとも１つの案内ローラは、前記少なくとも１つの案内ローラが回転すると信号を出力するエンコーダを備え、
前記少なくとも１つの案内ローラが所定回数分回転する毎に、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。
【請求項４】
前記配管の前記所定断面における前記第１及び第２点とは異なる前記外周上の第３点との間の距離を測定する第３距離計と、
前記配管を挟んで前記第３距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第３点とは反対側の外周上の第４点との間の距離を測定する第４距離計と、
を更に備え、
前記保持装置は、前記第１乃至第４距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１乃至第４距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の外径計測装置。
【請求項５】
前記第１乃至第４距離計は、前記配管の外周面上の前記第１乃至第４点のそれぞれにレーザ光を発光し、前記配管からの反射光をそれぞれ受光することにより前記第１乃至第４点との間の距離をそれぞれ測定するレーザ式距離計である
ことを特徴とする請求項４に記載の外径計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の所定断面における外周上の第１点との間の距離を測定する第１距離計と、前記配管を挟んで前記第１距離計と対向するように配置され、前記配管の前記所定断面における前記第１点とは反対側の外周上の第２点との間の距離を測定する第２距離計と、前記第１及び第２距離計の測定結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２距離計が保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着され、前記配管の外周面の方向に弾性付勢されて前記配管の外周面上を回転する複数の案内ローラを有し、前記第１距離計と前記第２距離計に対して前記長手方向の一方側に設けられる第１案内装置と、複数の案内ローラを有し、前記第１距離計と前記第２距離計に対して前記一方側とは反対の他方側に設けられる第２案内装置と、を備えて、前記長手方向に沿って案内される保持装置と、を備える。