(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器の内部を検査する装置であって、
第１ブームと、
前記第１ブームに旋回式に取り付けられた第１端部と第２端部とを有する第２ブームと、
前記第２端部に取り付けられたヘッド・アセンブリと、
第１の組の位置合わせガイドと第２の組の位置合わせガイドとを備え、
これら第１の組の位置合わせガイド及び第２の組の位置合わせガイドの各々は、前記ヘッド・アセンブリから離れて拡張して前記蒸気発生器の管に対して押圧し且つ前記ヘッド・アセンブリに向かって引き込んで前記蒸気発生器の管から引き離される寸法及び形状を有する複数の位置合わせガイドを含み、また、
前記ヘッド・アセンブリに取り付けられた駆動アセンブリと、
近位端で前記駆動アセンブリに取り付けられ、遠位端にセンサを有する可動感知棒とを備え、
この可動感知棒は、前記センサを、前記蒸気発生器の管の柱の中の所望の位置に配置するような形状になっていることを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに、ガイドを拡張および引っ込める手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ガイドを拡張および引っ込めるために空気圧アクチュエータを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第２ブームが入れ子式ブームを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
感知棒が入れ子式棒を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
センサがカメラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
さらに追加のカメラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
位置合わせガイドが複数の空気圧アクチュエータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ヘッド・アセンブリが、相対的位置を測定する少なくとも１つの追加センサを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ヘッド・アセンブリに取り付けられたセンサがカウンタを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
第１ブームが第２ブームと噛み合う旋回手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
蒸気発生器の内部を検査する方法で、
第１ブームと、第１ブームに旋回式に取り付けられた第１端部および第２端部を有する第２ブームと、ヘッド・アセンブリに取り付けられた駆動アセンブリと、近位端でヘッド・アセンブリの駆動アセンブリに取り付けられ、遠位端にセンサを有する可動感知棒とを備える検査装置を設けるステップと、
発生器のアクセス口を通して検査装置を挿入するステップと、
第１ブームおよび第２ブームを、管横列に直角に管レーンに配置するステップと、
発生器内の管レーン内で検査装置の第２ブームを直立させ、管横列にほぼ平行に配置するステップと、
所定の位置に装置を配置するステップと、
ヘッド・アセンブリから離して位置合わせガイドを拡張して隣接する管に対して押圧するステップであって、各位置合わせガイドは、蒸気発生器の隣接する管の縦軸線に対して平行に整列される主要長さを有している、前記ステップと、
棒を移動させて蒸気発生器の管の柱の中の所望の位置にセンサを配置するステップと、
装置から遠隔配置されたディスプレーに視覚画像を記録し、表示するステップとを含む方法。
【請求項１３】
さらに、管横列の間の所望の高さに第２ブームを入れ子式に移動させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、感知棒に組み込まれたカメラで情報を記録し、伝送するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、追加カメラを軌道して追加の視覚画像を記録し、遠隔ディスプレーに伝送するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、位置合わせガイドを空気圧で起動するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、発生器内で装置の正確な位置が分かるよう、位置合わせガイドから位置決めデータを供給するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は概ね検査装置、特に原子力発電所の蒸気ボイラーの検査装置に関する。
発明の背景
原子力発電所では、原子炉容器を使用して、蒸気および電気を生成する熱を発生する。原子炉容器は通常、核燃料のコアと冷却水とを封じ込める加圧容器である。このような原子力発電所は、通常は３つの主要構成要素を含む。つまり１）以下の１つ以上に移送される過熱温水を生成する原子炉、２）蒸気発生器および３）蒸気によって駆動され電力を発生する動力タービンである。
過熱温水は、パイプによって蒸気ボイラーに移送される。これらのパイプは、温水を蒸気発生器内の無数の管に供給する。これらの管はＵ字形で、原子炉へと再循環させるために蒸気ボイラーの出口でパイプに温水を戻す。原子力蒸気発生器の管は、通常はレーンで分離された逆「Ｕ」字形で、複数の支持板によってともに保持され、周期的な垂直の間隔で分離される。各管横列の高さは、３２フィート（９７５．４ｃｍ）を超えてもよい。６枚から８枚またはそれ以上の支持板を使用し、それぞれは垂直方向に３から６フィート（９１．４〜１８２．９ｃｍ）の間隔をあける。蒸気発生器内では、過熱温水を運ぶ管を冷水で急冷し、これがタービンを駆動して電気を生成する蒸気を発生する。
この蒸気発生手順には幾つかの問題がある。管の急冷に使用する水は、不純物および化学的物質を有することが多く、これは蒸気発生器の管と支持板との両方を腐食し、他の損傷も招くことがある。安全規則に適合するために、原子力蒸気発生器の定期的な検査が必要であるが、蒸気発生器のクリーンさの監視にも問題がある。蒸気発生器の高度に腐食性の環境は、世界中で稼働している比較的古い原子炉の多くで、特に問題を生じる。
以前は、蒸気発生器の管および支持板は、目視検査のためのアクセスができなかった。情報は複雑なシステムから収集され、それは全区間の管および支持板を十分に検査できなかった。非常に放射性の高い環境とパイプの熱のため、人間による直接的な目視検査は、通常は６カ月につき１人が３から５分に制限されていた。この時間は、腐食、穴および漏れを注意深く検査するのに十分な機会を与えない。したがって、熱、放射能および管を分離するレーンの狭さのため、狭いレーンおよび支持板での管の分離ギャップで検査するのは困難であった。
共願の米国特許第5,265,129号は、その全内容は参照により本明細書の一部となるよう組み込むが、それは蒸気発生器の検査、特に管間に配置されるレーン内での検査について、改良された装置および方法を開示する。しかし、この改良点があっても、オペレータが、蒸気発生器の中身全部を無制限に観察することはできない。
管は通常、四つ葉形の穴で支持板を通って延在する。これらの開口部は、発生器内の水の流れを改善し、支持板に堆積物が蓄積するのを減少させるフロー・スルー特徴を提供する。にもかかわらず、四つ葉形の開口部が管と接触しなければならない区域が小さいので、管に物質が蓄積する、あるいは物質が付着さえする区域が、管上で「プレートアウト」する。この物質は、管の早期腐食に寄与する。既知の検査装置では、この状態が、レーンと接する管以外の全てで検出されないまま進行する。
さらに、蒸気発生器内での構成部品の方向により、このような区域を検査するために作業可能な装置の設計が極めて困難になる。蒸気発生器の底部にある挿入穴（手穴とも呼ばれる）は、直径が５または６インチ（１２．７または１５．２ｃｍ）しかないことが多い。この用途のため、このような入口はまとめてアクセス口と呼ばれる。発生器内の流れ分布遮板は、発生器内で装置を操作する余地をふさぐことが多い。３０フィート（９．１４ｍ）以上もの高さにある蒸気発生器内での検査は、工学的に重大な難問となる。また、管横列間の流れスロットは、幅が２インチ（５．１ｃｍ）未満であることが多く、管の分離ギャップ寸法は１インチ（２．５ｃｍ）未満である（最小は約０．３０インチ（0.76cm））であることが多い。管の間、全ての支持板の上下、毛穴より上の支持板の頂部と最上段の支持板の底部との間など、蒸気発生器内の多くの区域を目視検査できる装置は、非常に有用となる。
発明の概要
本発明は、蒸気発生器の管の上部分、支持板の頂部および底部、ラッパーと支持板の溶接部、および他の内部構造を含む蒸気発生器の管領域を目視検査できる検査装置を指向する。
さらに、本発明は、完全に自動化されたコンピュータ援用および遠隔制御検査ロボットを使用することにより、蒸気発生器の区域を検査し、目標のクリーニング区域を識別する装置を指向する。
さらに、本発明は、第１ブームと、第１ブームに旋回式に取り付けられた第１端部および第２端部を有する第２ブームと、第２端部に取り付けられたヘッド・アセンブリと、ヘッド・アセンブリに取り付けられて、ガイドを第１引込み位置から第２拡張位置へ移動させる手段を有する複数の位置合わせガイドと、近位端でヘッド・アセンブリに駆動機構に取り付けられ、遠位端にセンサを有する可動感知棒とを備える、蒸気発生器の内部を検査する装置を指向する。
一つの好ましい実施例では、第１ブームはレール・アセンブリであり、第２ブームは入れ子式ブームであり、感知棒は入れ子式棒であり、センサはカメラである。
また、本発明は、第１ブームと、第１ブームに旋回式に取り付けられた第１端部および第２端部を有する第２ブームと、第２端部に取り付けられたヘッド・アセンブリと、ヘッド・アセンブリに取り付けられて、ガイドを第１引込み位置から第２拡張位置へ移動させる手段を有する複数の位置合わせガイドと、近位端でヘッド・アセンブリに駆動機構に取り付けられ、遠位端にセンサを有する可動感知棒とを備える検査装置を設けるステップを含む、蒸気発生器の内部を検査する方法を提供する。次に、検査装置を中心の管の横列の間で、それに対して垂直の管レーンに配置する。次に、第２ブームを発生器内で、管に対してほぼ平行な垂直位置に直立させる。次に、装置を所定の位置に配置する。位置合わせガイドを起動し、管レーンを間に対向する管へと拡張する。次に、センサが記録し、装置から遠隔配置されたディスプレーに視覚イメージを表示する。
【図面の簡単な説明】
図１は、発生器のアクセス口を通って水平に展開された本発明の斜視図である。
図２は、発生器内で垂直に展開された本発明の斜視図である。
図３は、棒を展開した本発明の斜視図である。
図４は、棒を引っ込めた本発明の斜視図である。
図５は、本発明のヘッド・アセンブリの拡大前面図である。
図６は、本発明のヘッド・アセンブリの拡大右側面図である。
図７は、本発明の左側斜視図である。
図８は、本発明の上面図である。
図９は、本発明の位置合わせアセンブリの組立分解図である。
図１０は、本発明の棒アセンブリの斜視図である。
図１１は、蒸気発生器の左半分の上面断面図である。
図１２は、初期の引込み位置および展開位置を示す、蒸気発生器に挿入された本発明の斜視図である。
図１３ａは、蒸気発生器の管レーンの所定の位置にある本発明の断面図である。
図１３ｂは、棒を管縦列に展開した、管レーン内の本発明の斜視断面図である。
図１４は、ケーブル筐体の部分断面図である。
図１５は、本発明の装置の概略図である。
図１６は、本発明の装置の遠隔操作に使用するコンピュータ回路の概略図である。
図１７は、カメラを収容するプローブの断面図である。
図１８は、カメラおよび照明アセンブリの配置を示すプローブの端面図である。
発明の詳細な説明
本発明は、蒸気発生器の底部付近にある直径約６インチ（１５．２ｃｍ）のフランジ付きアクセス口に検査ヘッドを配置する。装置は、特殊設計のレール様のアダプタに装着され、小さい開口部を通って入りやすくなっている。装置は、約３０フィート（９．１ｍ）以上垂直に持ち上げるよう設計され、最初にフランジ付きアクセス口を通して蒸気発生器内へと水平に延在する。装置は管レーンとして知られる領域で、蒸気発生器の基部付近の位置を占める。管レーンは、最も内側の逆Ｕ字形管によって生成された狭い区域である。蒸気は、Ｕ字ベンドの一方側（高温パイプ）に入り、パイプのＵ字ベンドを回り、蒸気発生器内の冷水によって急冷され、Ｕ字ベンドの他方側（低温パイプ）の周囲に進む。ツールは、水平に設置すると、発生器内にある支持板の流れスロットを通して垂直方向に上昇する。ツールを上昇させてヘッドを各支持板の流れスロットと整列させるにつれ、レール・アセンブリが出入りする。支持板は、３〜６フィート（９１〜１８３ｃｍ）の間隔で発生器の高さ全体にわたって垂直に発生する。次に、手動でクランクを回し、装置を垂直位置へと操作する。
次に、油圧制御の入れ子式アセンブリを起動して、装置が連続的な支持板の流れスロットを通って進行できるよう、所望の高さまで装置を垂直方向に拡張できるようにする。コンピュータ制御または手動制御の機械類が、入れ子式の区間を高感度かつ正確に測定すべき高さまで拡張し、オペレータに蒸気発生器内の装置ヘッドの正確な垂直位置を保証する。
装置が垂直位置になったら、どの管横列に装置が位置するかを判定することにより、水平位置を数値的に目視検証する。これは、プーリまたは歯車などの機械的に間隔をおく装置によって達成されるか、例えばパターン認識センサなどの位置センサによって行ってもよい。次に、位置合わせ装置を空気圧で作動させ、位置合わせガイドのセット（指状突起である）を休止時の引込み位置から拡張させることが好ましい。各ガイド・セットを拡張すると、１つのガイドが同じＵ字管の高温管と接触し、１つのガイドが低温管と接触する。
次に、検査棒の端部にあるプローブ・カメラを、好ましくはダイレクト・モータ・ドライブの遠隔コンピュータ制御によって、特定の管縦列間にある所望の検査位置まで上昇させる。装置が入れ子式に垂直方向に上下するにつれ、検査ヘッドの頂部に装着された上向きのヘッド・カメラが、第１管横列および流れスロットまたはレーンを見る。垂直方向に入れ子式の区間の頂部に配置された装置のヘッドが、発生器の中心に面した追加のカメラまたはセンサを含み、装置の位置および発生器の状態に関する追加の情報を提供することが好ましい。したがって、装置は管支持板の頂部と底部の両方、さらに支持板のラッパー溶接部、および他の内部構造を検査することができる。
図１から図７は、本発明の一つの実施例を示す。検査装置１は、ヘッド・アセンブリ１８を取り入れた入れ子式ブーム・アセンブリ１２を備える。感知棒１６の一方（近位）端は、ヘッド・アセンブリ１８に取り付けられる。棒の他方（遠位）端はカメラおよび照明アセンブリを収容する。図１７および図１８を参照すること。第１ブーム・レール・アセンブリ２は、直立旋回クランプ３で入れ子式ブーム１２に取り付けられる。発生器の壁４は、アクセス口装着板６が取り付けられたアクセス口５を有する。ラック駆動サーボ・モータ７が装着板６に取り付けられる。手動クランク・ハンドル３１が、棒９に取り付けられた歯車８を駆動する。棒９は、入れ子式ブーム１２の周囲に固定されたクランプ９ａに取り付けられる。手動クランク・ハンドル３１を操作して、第２入れ子式ブーム１２を展開し、引込み位置へと入れ子式ブーム１２を引っ込めることができる。ケーブル筐体１４がヘッド１８に取り付けられる。クィック・リリース機構２１（図５）が、アセンブリ１２をヘッド・アセンブリ１８に着脱式に固定する。位置合わせガイド２２、２４、２６、２８が図示されている。位置合わせリンク３０の一方端がガイドに取り付けられる。リンク３０の他方端は、エア・シリンダ・ベース６０のエア・シリンダ取付ブロック６２に取り付けられる。図９を参照のこと。
図３は、展開位置の棒１６を示す。図４は、開始／引込み位置の棒１６を示す。図５から図７は、棒１６の近位端の筐体４２内に追加のカメラ４０があることを示す。さらに、頂部ヘッド・カメラ５０および側部ヘッド・カメラ５２が、ヘッド・アセンブリ１８の頂部筐体５４に配置される。エア・シリンダ４４は、位置合わせガイドに空気圧を提供する。図８は、本発明の一つの好ましい実施例の上面図を示す。棒１６の近位端に配置されたカメラ４０が、側部ヘッド・カメラ５２、頂部ヘッド・カメラ５０とともに図示されている。位置合わせガイド２６および２８は引込み位置で図示され、ガイド２２および２４は拡張位置で図示されている。
図９は、位置合わせアセンブリの組立分解図を示す。エア・シリンダ・ベース６０は、頂部支柱に取り付けられたドライバ・ブロック６２を有する。位置合わせリンク３０は貫通穴６６を有し、それを通ってリンク・ピン６８が延在し、ドライバ・ブロック６２に固定される。リンク・ピン７２はリンク３０を通過し、ガイド開口部７４に固定される。リンク・ピン７６は開口部６６でリンク３０を通過し、ベース６０の開口部７８に固定される。Ｌ字継手８０はバーブ継手８２を収容し、空気圧エア・シリンダ８４に収容される。継手ピン８６はエア・シリンダにぴったり合う。
図１０は、棒１６の拡大図を示す。棒１６は内部通路９０および支持管９２を有し、両方とも旋回アーム固定具９４と噛み合う。軸受歯車９６が、プーリ１００に当たる軸受９８内にぴったり合う。カップリング１０４が通路９０および支持管９２を固定する。プローブ・ヘッド１０６はカメラおよび照明アセンブリ（図示せず）を収容し、内部通路９０および支持管９２に固定される。
図１１は、流れスロットで二分された蒸気発生器の縦半分の上断面図である。支持板３９が、数百本の管７９およびそれを通る複数の流れスロット１３とともに図示されている。
図１２は、発生器の壁４のアクセス口５を通って展開した本発明を示す。図１２は、アクセス口を通過する水平方向引込みモード（位置Ａ）と、展開した垂直モード（位置Ｂ）との両方で本発明を描く。例示のために、本発明がよく見えるよう、発生器は（図１１で示したような）装置の面で縦方向に二分された線を通して見ていることが理解される。
図１３ａは、管レーン８１に展開された本発明を示す。装置は、支持板８５の流れスロット８３を通して、レーンに垂直方向に転回される。棒１６は引込み位置にある。図１３ｂは、管縦列を下がって、以前の方法および装置を使用すると検査できなかった区域を検査するよう起動された棒１６を示す。ケーブル８７が見え、管７９および支持板８５および８９も見える。
図１４は、ケーブル筐体１４の部分的に露出した略図である。プーリ１００が、錘付きプーリ２２２を取り巻くケーブル２２０を支持する。接触力ばね２３０が、錘付きプーリ２２２へ釣合い力を提供する。ケーブル２２０が棒１６を起動する。
図１５は、本発明の好ましい制御レイアウトの略ブロック図である。区域モニタ３００、制御インタフェース・コンピュータ３０２、オプションの補助電子機器３０４、および油圧ポンプ３０６は、バイオシールド３０８の外側に配置し、ケーブル３１０を、発生器のアクセス開口部３２１に隣接して設定されている制御電子機器３１２およびパワーおよびエア・サプライ３１４に向けることが好ましい。ラック・ピニオン駆動装置３１６を、装置１０の旋回クランプ３２０に取り付けたレール・アセンブリ３１９に取り付ける。レール・アセンブリ３１９は、発生器の所定の位置に滑り込むにつれ、装置１０を支持する。
図１６は、本発明の好ましい検査装置を遠隔操作するために設けた、好ましいコンピュータ・インタフェースおよび回路類の概略図である。
図１７は、棒アセンブリ１６のプローブ１６の断面拡大図を示す。カメラ４００が、ランプ４０２、４０４およびランプ・レンズ４０６および４０８とともに図示されている。図１８は、プローブ２０の端面図を示す。
操作時には、直立した装置は２つの主要なサブシステムを備える。それはアクセス口装着機器とレール・アセンブリである。アクセス・ポート装着機器は、受け板、２枚のカム・ローラ支持板、およびラック駆動サーボ・モータ・アセンブリを備える。受け板は、アクセス口の面を完全に覆い、管レーンと整列できるように、スロット付き装着穴を有し、アクセス口の密封表面の区域の裏面に逃げが切られ、この表面への損傷を防止する。直径１インチ（２．５ｃｍ）のカム・ローラを、２枚のカム・ローラ支持板に６個ずつ装着することが好ましい。これらのローラは、水平の４つの縁全部で第１ブーム・レール・アセンブリを支持する。ラック駆動サーボ・モータは、オペレータによって制御され、レールを蒸気発生器内に正確に配置する。ラック駆動サーボ・モータ筐体は、ピボットによってローラ支持板の一方に装着され、好ましくは１本のロック用クィック・リリース・ピンで所定の位置に保持される。レールは、ロック・ピンを外し、モータ・アセンブリを振って上げることにより、手作業で設置し、位置変更することができる。
レール・アセンブリは、両端のステンレス鋼ブロックによって間隔をあけた、２本の平行なステンレス鋼の棒を備える。携帯性と設置の容易さのために、アセンブリは３つの区間を備えることが好ましい。レールの主な目的は、入れ子式区画の直立ピンとロック・ピンを支持し、配置することである。レールは、中間区間にねじ機構を使用して、直立した棒に張力を与える手段も提供する。ラック・アセンブリを水平方向に移動させるため、ラックは２本の平行なステンレス鋼棒の一方の頂部に埋め込まれる。このラックはラック駆動サーボ・モータの端部にあるピニオンと対合する。２つのレール・アセンブリ区間が１インチ（２．５ｃｍ）のガイド・ピンによって接合され、好ましくはオフセット・テーパつまみねじによって互いにロックされる。入れ子式区画のロック・ピン解放シリンダに動力を与えるエア・フィッティングは、区間の端部に埋め込まれ、これを減圧しないと、区間を対合区間から外すことができない。シャフト区間は、レールの端部にある着脱式ハンドルを、区画を直立させるのに使用するねじと連結する。
一つの好ましい実施例では、検査棒は、サーボ・モータで駆動されるステンレス鋼４−４０のねじ切り棒によって作動する薄片入れ子式管から作成される。プローブ・ヘッド自体は、不活性の高分子樹脂材料から、最も好ましくはDelrin(R)またはTeflon(R)から作成され、検査用の照明およびカメラを収容し、これはＣＣＤカメラであることが好ましい。検査プローブの照明強度は、遠隔検査装置の分野で理解されるように、遠隔オペレータ・ステーションから、または主制御コンソールから設定される。
棒は、入れ子式区画、つまりショルダー・ジョイントの遠位端で旋回することが好ましい。サーボ・モータによって作動するかさ歯車のセットが、ジョイントに動力を与える。このピボットは、装置の電源を切ると、モータを自由に逆駆動できるように設計される。この安全措置は、ツールの故障時に、蒸気発生器の構成要素を損傷することなくプローブを取り出せることを保証するのに役立つ。一つの好ましい実施例では、棒はさらに、双胴内側管状アセンブリを伴う双胴外側管状アセンブリ、および内ねじで構成される。内側アセンブリは、外側管状アセンブリから延在し、そこへ引っ込むことができ、検査のために必要に応じて棒の全長を変化させ、管縦列に展開する間に支持板を切り抜ける。内側管状アセンブリの遠位端は、カメラおよび照明アセンブリのプローブに取り付けられる。外側管状アセンブリの近位端は、ねじ（ねじ付き棒）、駆動モータ、棒カメラ、および棒をヘッド・アセンブリに取り付ける取付シャフトを含む。取付シャフトは回転して、棒を蒸気発生器の管縦列の所望の角度に配置する。
一つの好ましい実施例では、位置合わせ機構を起動し、１組の位置合わせガイドを隣接する管スペースまで延在させ、他方の組の位置合わせガイドを解放し、装置を移動して新しい管縦列間に整列させることによって、前または後ろの管を一度に１本、横方向に移動させる。位置合わせガイドは、検査棒が管縦列間に位置する間、ヘッドの望ましくない動作を防止する。ガイドは蒸気発生器の管と垂直方向に整列する。ガイドは、空気圧のエア・シリンダによって起動し、装置の電源を切ると閉位置になる。ガイドは、接触時に管を損傷する危険を回避する材料で被覆することが好ましい。位置合わせガイドは、Delrin(R)およびTeflon(R)または他の弾性および粘着性が高い保護材料を備えることが好ましい。
水平に配置された追加のエア・シリンダが、一方の位置合わせガイドを他方に対して移動させ、ヘッドを特定の縦列に合わせて割り出す。位置合わせおよび割り出しシリンダを循環させることにより、ヘッドは１つの管縦列から次へと効果的に「歩く」ことができる。幾つかの「歩行」サイクルのシリーズを組み合わせると、装置は流れスロットの全幅にわたって移動することができる。例えば、図７を参照すると、ガイド２２および２４が拡張し、発生器にある１本のＵ字ベンド管の高温および低温管と接触する。エア・シリンダ２９が起動して、ガイド２６および２８を次の管と整列させるのに十分な距離、ヘッド１８を移動させる。ガイド２２および２４が引っ込む間、ガイド２６および２８は通気圧で拡張する。エア・シリンダ２９を再び起動して、ガイド２２および２４が次の管に隣接するまで、ヘッド１８を「前方」に押し、以下同様となる。ヘッドが管縦列に沿った方向に押し引きされるにつれ、一体傾斜センサは、第２入れ子式ブームが垂直方向からずれていることを感知する。センサは、第１ブーム・レール・アセンブリに取り付けられたサーボ・ドライブに信号を送り、第２ブームを垂直に再確立するのに十分な距離、前進するか、引っ込む。適切な垂直方向の配置を維持するのに役立てるため、入れ子式区画のベースの二軸傾斜センサが、垂直傾斜の±２０°について、オペレータにフィードバックを提供する。
検査プローブは入れ子式なので、ケーブルのかなりの長さは管理し、検査ヘッド内に保管しなければならない。一定の力のばねおよび封入されたトラック内で上昇する１組のプーリにより、捜査中にカメラのケーブルがからまり、場合によっては詰まることが防止される。このガイドは、角継手サーボ・モータを保護する働きをし、臍帯ケーブルのひずみを除去する頑丈なポイントを提供する。
検査ヘッドは、多機能臍帯ケーブル８７（図１２に図示）を介して主制御盤に連結される。この臍帯ケーブルは、全ての電力、制御およびビデオ信号を伝達する。これはさらに、空気圧構成要素のために４本の小さい空気線も含む。１次電気ケーブルは、強度のためにケブラー・フィラー・ストランドで内部補強され、ケーブルは非常用復旧ケーブルの働きもする。
使用する追加のカメラは、ヘッド上に配置してプローブ側の上および前方を見ることが好ましい。これらのカメラは、システムを設置し、直立させる時に使用する。これらのカメラは、支持板の流れスロットを横断する場合に、オペレータに視野も提供する。照明およびカメラの操作は、コンピュータ・インタフェースでオペレータが制御することが好ましい。
一つの好ましい実施例では、複数、好ましくは８個の近接センサが、予測外または望ましくない運転状態をオペレータに警告し、コンピュータが装置を自動制御できるようにもする。
さらに、一つの好ましい実施例では、好ましくはDelrin(R)で作成するか、それを被覆した幾つかの先細バンパーが、流れスロットを通してヘッドを案内するのに役立ち、近接センサが流れスロットの縁から許容可能な距離内にあることを保証して、予め選択した位置に到着したことを感知する。他のバンパーも、蒸気発生器を通って横断する間に、支持板への衝撃を吸収する働きをする。
検査する発生器が敏感な性質のため、検査装置は強固で非反応性の材料から作成することが好ましい。塩化物、フッ化物および他のハロゲン類を含む材料は、不適切な材料である。
本発明の入れ子式区画は、共願の米国特許第5,265,129号でさらに詳細に開示され、それは参照により本明細書に組み込む。区画は単動式で複数区間の入れ子式シリンダであり、発生器の流れスロットの開口部を通して検査ヘッドおよび棒を送り込むよう設計される。区画は、原動力として液圧を使用することが好ましい。管はステンレス鋼で作成することが好ましい。青銅のブッシングおよびアルミのピストンが、側壁荷重に対する座面を生成し、２つのカップ・シールが各ピストンにあって、流体の損失を制限する。脱イオン水が好ましい流体であり、好ましい最大使用圧力は約１２０ｐｓｉである。ツールの拡張高さは、既知のゲージで測定できるが、入れ子式区画のベース内にある糸巻き取りスプールで測定することが好ましい。糸の張力は、１組の平歯車を介して巻き取りスプールに連結された電気モータによって供給されたトルクによって維持される。モータ・シャフトと共通の軸上で回転する磁気回転エンコーダが、求積法の出力を提供し、それはディジタル・サーボ・ループにフィードバックを提供する。モータ・ドライブの回路はドライブの電子機器内にあってモータの電流を制限し、したがって当業者には理解されるように、過熱および潜在的な故障を防止する。
装置が管縦列から管縦列へ、発生器の中で管レーンを下って移動する距離は、指状突起を備えた装置のヘッドが管に噛み合うにつれ、装置およびまさに検査すべき管縦列の正確な位置が確実に分かるよう、慎重に校正される。したがって、検査装置は所望に応じて管レーンを管ごとに移動するようにする。この機構は、好ましい方法で駆動してコンピュータで制御し、所望に応じて命令があると一度に管を１本ずつ進むよう設計され、オペレータが被検査発生器の正確な区域を正確かつ確実に知ることができるよう、位置決め情報を送受信する。特別設計の位置合わせフィンガまたはガイドは、管または蒸気発生器の内部部品のいずれかに損傷を与えないが、過酷な条件に耐えられるほど耐久性もある材料で作成される。好ましいバンパ材料には、Teflon(R)およびDelrin(R)などがある。ガイドは、転換した圧力か、空気圧が失われた場合にはばねからのばね張力によって所定の位置に保持される。複数のガイドを使用することができ、装置ヘッドの各側に２組の位置決めガイドを使用することが、特に好ましい。蒸気のように、装着レールで装置のベースを自動的に位置決めし、次の管横列へと垂直姿勢を維持することができる。
垂直入れ子式アセンブリを機械的に所定の所望の位置まで上昇させると、検査棒またはアームが第１ブームおよびレール・アセンブリに対して直角の垂直構造の本体から、アームが所望の管縦列間の所望の位置および前記管縦列間の所望の規定高さに配置されるまで、漸進性の角度で振れて離れる。カメラ・ヘッドは、少なくとも１つの放射線耐性の電荷結合阻止（ＣＣＤ）カラー・ビデオ・カメラを備えることが好ましい。カメラは、好ましくは焦点が固定され、コンピュータで遠隔操作されて、マイクロカメラ、ロボットおよび回路の分野の当業者には容易に理解されるように、位置決め命令を受信し、制御ステーションおよび他の種々のディスプレーに、画像および位置情報の形でカメラからの送信を送り返すのに必要な回路類および支持ワイヤおよびケーブルを備える。したがって、システムは、設置されるとコンピュータによって遠隔制御される。制御ステーションは、カメラの出力をＶＣＲまたは他のモニタに記録する能力がある。装置の機能は、当業者には容易に理解されるように、ラップトップ・タイプのコンピュータでも与えられる命令によって制御できる。オペレータ・インタフェースは、棒の位置、装置の高さ、位置合わせの位置、傾斜角度、観察中の管の横列と縦列、さらに所望に応じて他の幾つかの機能など、オペレータへ情報を提供する。
上述したように、棒はさらに、命令があると入れ子機構によってさらなる入れ子式の方法で棒の長さを拡張することにより、所定の位置まで拡張することができる。この方法で、棒およびプローブ・ヘッドは、垂直入れ子式ブームの動作と棒の入れ子式動作とを組み合わせることにより、蒸気発生器の所望の位置（例えば管レーン、管縦列間の管の束、支持板の上下など）へと移動することができる。棒の旋回ポイント付近にある上棒カメラにより、オペレータはさらに、棒が展開するにつれてその長さ方向に見下ろすこともできる。この機能により、オペレータは棒の動作を見て、発生器内部の状態も見ることができる。
したがって、本発明の装置は、所望に応じて数値およびグラフィックの形式で、オペレータ発生器検査の状態の最新情報を送ることができ、特に支持板レベル、管横列、管縦列、継手の値など、プローブの正確な位置（プローブは棒の遠位端でカメラおよび照明を収容する筐体である）を中継する。傾斜センサの値に加えて、近接センサの値、空気圧および液圧の値、および位置合わせガイドの状態は全てオペレータに送ることができ、任意選択で、取り付けた支援コンピュータを介して記録することができる。
本発明の装置の全機構は、いったん設置すると、その操作は電気および空気圧制御により手動または自動で動力駆動され、ビデオ検査は相補的照明装置を備えた高解像度小型カメラを使用して行う。操作時には、システムのコマンドはオペレータにより、コンピュータを介して中継され、個々のポイントの絶対、相対的およびジョグ・コマンドを与える。さらに、自動コマンドをコンピュータでプログラミングして、特定の検査シーケンスを実行し、プローブを配置する自動シーケンスを与えることができる。上述したように、検査装置の周囲に追加のカメラを配置することができ、棒およびプローブ・ヘッドを視野に入れたカメラもあって、発生器内の装置そのものを見ることができる。所望に応じて選択されたモニタに画像を送るため、所望の時に切り替わる精巧なカメラになるよう、コンピュータにプログラムを与えることができる。有用なコンピュータ・プログラムを書いて実行し、本発明の装置を制御して、オペレータがプローブや検査装置全体に損傷を与えるかもしれないコマンドを不注意に入力するのを防止できることが理解される。言うまでもなく、このような安全措置は、非常時には上書きできる。
本発明の制御ハードウェアは、主制御ハードウェアとオペレータ・ステーションのハードウェアに分割できることが好ましい。主制御ハードウェアは、蒸気発生器のプラットフォームで設定され、図１５にある２つの小さいスーツケース・サイズのケース３１２、３１４を備える。一方のケースは主制御盤３１２を含み、第２のケース３１４は大容量電源を含む。システムの運転のためには、これらのケースに発電所から供給された交流電力および圧縮空気を供給する必要がある。
切換タイプの電源は、主制御盤のケースから敏感なコンピュータ・ハードウェアに電力を供給する。主制御盤は、システムに手動制御機能を提供する。モータ荷重、照明、カメラおよび支持回路の電力は、大容量電源ケースから供給される。システム個性要素の接続部は全て、主制御盤で終端する。
装置のオペレータ・ステーションは、Microsoft Windows系グラフィカル・ユーザ・インタフェースで動く制御コンピュータ、関連の制御ハードウェア、ビデオ関しおよび記録装置および音声通信装置を含むことが好ましい。一つの好ましい実施例では、音声通信が蒸気発生器のプラットフォームとオペレータ・ステーションを結合し、設定と設置を補助する。制御コンピュータはＰＣ／１０４で、標準80486,25MHz、ＰＣ互換のマイクロプロセッサであることが好ましい。一つの好ましい実施例では、共通ＰＣ／１０４バスから３つの追加デバイスが分散している。つまり１）Win Systemの４８チャネルのディジタルＩ／Ｏ、２）８つの１２ビット・アナログ入力部と２つの１２ビット出力部を提供するWin SystemのアナログＩ／Ｏ、３）Motion Engineeringの３２ビット４軸モーション・コントローラである。３つの注文設計のプリント回路基板が、このデバイスそれぞれと関連の構成要素とのインタフェースをとる。本発明のシステムを実行するための残りのアプリケーションは、遠隔検査装置の当業者には容易に理解される。特定の一つの好ましい設計を概略したコンピュータのブロック図については、図１６を参照のこと。
本発明の棒の作業メカニズムは、特に好ましい空気圧制御の設計で、液圧、空気圧などによって駆動される。
本発明の入れ子式（第２）ブームの好ましい液圧ポンプ・アセンブリは、遠心羽根型ポンプ、圧力逃がし弁、２つの比例制御弁、電磁遮断弁、流体溜めおよび圧力ゲージを備える。制御動力および信号は、主制御盤から１本のケーブルを介して供給され、ポンプを作動させる主１１０Ｖ交流電力はポンプの局所電源から獲得する。
前述したように、発生器から拡張した検査装置を取り出すのは、システムの部分的または完全な誤動作時のために計画しなければならない不測の事態である。本発明は、重力を利用して引っ込め、不測の事態の回収方法として働く非常用ケーブル（ケブラー外被で覆われた電気および空気圧ケーブル束）を含む。ケーブルは、ユニットのヘッド内にしっかり取り付けられ、装置の長さだけ延存し、アクセス口から出る。したがって、装置は、装置を下げて回収することにより発生器から強制的に取り出すことができ、取出しが完了した後に、装置から失われ、発生器内に残っている部分はない。ねじが必要な場合は、保持クリップを設けるか、安全ワイヤを取り付ける。ねじを使用しなければならない場合は、ねじを窪みに入れ、穴を適切な充填剤で充填してねじをロックすることが好ましい。非常時の取出しは、棒が拡張位置にある場合でも、そうでない場合でも実行できることが好ましい。
本発明の検査装置には、作業可能な任意のカメラを使用することができる。好ましい装置は、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許第5,265,129号に記載されているような電荷結合素子（ＣＣＤ）ビデオ・カメラである。カメラの視界は、棒および入れ子式の柄など、装置のその他のどの場所でも、カメラ・ヘッドに複数のカメラを寄せ集めることによって、所望の仕様まで広げることができ、したがって装置のあらゆる側面をモニタ上で見ることができる。カメラ筐体を含む装置に選択される材料は、過酷な環境条件に耐えられなければならない。カメラは少なくとも約５０℃の高温に耐え、受動的または能動的冷却手段を含んでもよい。プローブ・カメラ・ケーブル・システムは、棒と一緒に筐体に完全に収納することが好ましく、プローブ（棒）を引っ込める間は一定のケーブル張力を有することが好ましい。一つの好ましい実施例および図面類によると、カメラは、カメラ構造の一部として必要な照明ユニットと一緒に、棒に一体化することが好ましい。好ましいカメラは改造した東芝のQN401E 1/4″カメラであるが、電子機器分野の当業者には理解されるように、他のＣＣＤカメラを本発明で使用するために改造してもよい。
プローブの主な機能は、支持照明取付具と一緒にカメラを収容することである。棒の主な機能は、検査用にカメラを配置することである。棒は入れ子式で、コンピュータに接続され、適切な配置のために情報を送受信することが好ましい。棒は、減結合ドライブに取り付けた電磁クラッチを有することが好ましいが、駆動機構の当業者には理解されるように、棒を確実に移動させ、配置することができる任意の駆動機構を使用することができる。
本発明の装置は、操作性が極めて重要で、到達するのが困難な閉鎖容器で、容器を作動させ続けるには目視検査が必要な区域の検査を容易にする。
装置全体が、慎重に回収し、装置を完全に取り出す必要があるという可能性の低い誤動作の場合に、非侵襲性装置となるよう設計される。
既述したように、束にしたプローブはカメラを所望の管横列に送り、装置は少なくとも１つの回転継手と少なくとも１つの入れ子式垂直および少なくとも１つの水平部材を含む。
本発明の他の多くの変更および変形が、本明細書の教示に照らして当業者には可能である。したがって、本発明は、請求の範囲内で本明細書に記載された以外に実行できることが理解される。
【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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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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