(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横置きに多段配列された熱交換器管群の中の最上段管を軌道にして移動する第一の移動手段と、一端が前記第一の移動手段に回動自在に連結され、かつ他端が被検査管に沿って移動するマニプレータと、該マニプレータ上を移動し、熱交換器管の中の被検査管上に接輪した状態で走行可能な車輪を備えた第二の移動手段と、第二の移動手段に搭載され、管を非破壊的に検査する非破壊検査手段とを備えたことを特徴とする管検査装置。
【請求項２】
第一の移動手段と第二の移動手段の位置情報をもとに、非破壊検査手段で検査している位置情報を出力表示する表示手段及び／又は前記非破壊検査手段で検査している位置情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１記載の管検査装置。
【請求項３】
第二の移動手段に搭載され、管を非破壊的に検査する非破壊検査手段は、管を直接検査するセンサ、または管の反射光を介して間接的に検査するセンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の管検査装置。
【請求項４】
第一の移動手段には熱交換器管群の中の最上段管に沿って移動する一以上の駆動輪が設けられており、各駆動輪はそれぞれ独立懸架されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の管検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ又はごみ焼却設備などに配置される熱交換器の伝熱管等の検査装置に係り、特に横置き、且つ千鳥配列された熱交換器管の外面の減肉状況を検査するのに好適な管検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラの熱交換器管は長時間使用することによって、腐食や摩耗が生じ、管外面が減肉することがあるので定期的に検査が行われている。
【０００３】
従来、このような減肉状況を非破壊的手段で検査するものとして、例えば、水平に多数配列されたボイラ鋼管群の最上段の管上に敷設したレールに沿って動く検査装置本体と、該検査装置本体に具備された光学的検査手段とからなり、該光学的検査手段を上下方向及び水平方向に移動させながら検査する装置（特開平９−２０３６１１号公報）や鋼管群のうち検査対象である隣り合う２列の管を上下方向に整列した後、フレキシブルアームに取り付けた光学的検査手段を有し、該光学的検査手段を上下方向に移動させながら検査する装置（特開平９−２５７７１４号公報）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで横置きの熱交換器管は、狭隘なボイラ内に配置されているばかりか、熱伝達効率を高くするため上下方向に千鳥配列されていたり、その上、長時間使用する過程で湾曲したりすることがある。
【０００５】
従って、従来の管上に敷設したレールに沿って動く検査装置本体に具備された光学的検査手段を上下方向及び水平方向に移動させながら検査する装置では，狭隘なボイラ内でのレールの敷設に多大な時間を要する。また光学的検査手段の上下移動にパンタグラフを用いる方法は、上下方向に千鳥配列された熱交換器管群の奥深くまで光学的検査手段を挿入することが難しく、下段管の検査が十分にできない。その上光学的検査手段を水平方向に移動するのにトラバースを用いる方法は、光学的検査手段が熱交換器管の湾曲に十分追従できず、検査精度の低下が考えられる。
【０００６】
一方、鋼管群のうち検査対象である隣り合う２列の管を上下方向に整列した後、フレキシブルアームに取り付けた光学的検査手段を上下方向に移動させながら検査する装置では、フレキシブルアームの自重でフレキシブルアームを下降しているので、上下方向に千鳥配列された鋼管群の奥深くまでフレキシブルアームを挿入することが難しく、下段管の検査が十分にできないと言う問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、上下方向に千鳥配列された熱交換器管であっても、また、たとえ、その熱交換器管が湾曲していても、レールの敷設などの検査付帯作業を行うことなしに下段管まで減肉程度が十分検査できる管検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、横置きに多段配列された熱交換器管群の中の最上段管を軌道にして移動する第一の移動手段と、一端が前記第一の移動手段に回動自在に連結され、かつ他端が被検査管に沿って移動するマニプレータと、該マニプレータ上を移動し、熱交換器管の中の被検査管上に接輪した状態で走行可能な車輪を備えた第二の移動手段と、第二の移動手段に搭載され、管を非破壊的に検査する非破壊検査手段とを備えた管検査装置により解決される。
【０００９】
また、本発明の管検査装置は、第一の移動手段と第二の移動手段の位置情報をもとに、非破壊検査手段で検査している位置を出力表示する表示手段及び／又は前記非破壊検査手段で検査している位置情報を記憶する記憶手段を有する構成にすると、検査結果を容易に認識することができる。
【００１０】
また、本発明の管検査装置の第二の移動手段に搭載され、管を非破壊的に検査する非破壊検査手段は、管を直接検査する光センサ、超音波センサ又は放射線（Ｘ線、γ線、中性子線など）センサなどのセンサまたは管の反射光をミラー等を介して間接的に検査する光センサなどの各種センサを用いることができる。特に、間接的に検査するセンサを用いると、管が狭隘な場所に配置されている時には有利に使用できる。
【００１１】
また、上記第一の移動手段には熱交換器管群の中の最上段管に沿って移動する一以上の駆動輪を設け、各駆動輪をそれぞれ独立懸架させると、最上段管が湾曲していても駆動輪の駆動力を最上段管に確実に伝達することができ、第一の移動手段は滑らかな移動が可能である。
【００１２】
本発明は、ボイラ又はごみ焼却設備内に配置される伝熱管に限らず、空調装置などの熱交換器にも適用される。
【００１３】
【作用】
上記構成によれば、非破壊的検査手段は第二の移動手段及びマニプレータを介し、最上段管をレールにして移動する第一の移動手段によって移動するようになっているので最上段の管上にレールを敷設する必要がない。
【００１４】
マニプレータは第一の移動手段に回動自在に連結されているので、第二の移動手段に搭載した非破壊的検査手段を上下方向に千鳥配列された熱交換器管群の奥深くまで挿入できる。従って、下段管まで十分検査できないという問題が解決できる。
【００１５】
非破壊的検査手段を搭載した第二の移動手段は被検査管に沿って移動するようになっているので、被検査管が湾曲していても非破壊的検査手段は被検査管に追従できるので検査精度が低下することがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る管検査装置を図面と共に説明する。
図１は本検査装置の全体構成を説明する正面図、図２は第一の移動手段を詳細説明する図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は最上段管に沿って移動する駆動輪の独立懸架法を説明する図１のＢ−Ｂ線矢視図、図４は第一の移動手段に連結されたマニプレータの駆動部の側面図、図５は第二の移動手段の縦断面を見た図、図６は図５のＣ−Ｃ線矢視図、図７は図１の部分拡大図を示す。
【００１７】
熱交換器管群１は、伝熱壁で四方を取り囲まれた火炉からの高温ガス流路内に配置されており、図１はそれらを管断面方向から見た図であり、図２は、管長手方向を示している。
【００１８】
図１及び図２に示すように、上下方向に千鳥配列された熱交換器管群１の最上段管１ａに沿って移動する第一の移動手段２はモータ３ａの駆動力をプーリ３ｂにより４個の駆動輪４の１つに伝えて移動し、管軸方向の移動距離を計測するセンサ５ａ及び上下方向の移動距離を計測するセンサ５ｂが設けられ、そして図４に示すようにマニプレータ６の一端を軸７を介し回動自在に連結するスタンド８を備えている。マニプレータ６は第一の移動手段２上のスタンド８に配置されたモータ３ｃをその一端に備え、第一の移動手段２に設けた開口２ａを貫通して被検査管１ａ方向に伸びている。ここで、図３に示すように４個の駆動輪４は最上段管１ａが湾曲していても、全ての駆動輪４が最上段管１ａと確実に接触し、空転しないように駆動輪４の回転軸４ａをバネ１８で押圧したスライド方式の独立懸架構造になっている。
【００１９】
また、前記マニプレータ６の他端を支えている第二の移動手段９は被検査管１ｂ上を摺動する従輪１０と光学カメラ１１を備え、モータ３ｃの駆動によりネジ１７とスライダ１２を介し、マニプレータ６の上を上下移動し、熱交換器管群１の奥深くまで移動できるようになっている。また、図５及び図６に示すように、第二の移動手段９は被検査管１ｂが湾曲していても、それに追従できるようにスライダ１２で自在にスライドするような構造になっている。図５の断面図に示すように従輪１０はスライダ１２と一体構造の支持部材１２ａに両端を支持された回転軸１０ａを有する。光学カメラ１１ａ，１１ｂはマニプレータ６の底部に配置されている。
【００２０】
そして、遠隔操作器１３から指示された信号は制御装置１４で制御された後、ケーブル１５ａを伝わってモータ３ａ、３ｃに伝達され、各移動手段２、９が駆動制御されるようになっている。
【００２１】
一方、光学カメラ１１で捉えた映像はケーブル１５ｂを伝わり、また、センサ５ａで計測された管軸方向の移動距離信号及びセンサ５ｂで計測された上下方向の移動距離信号はケーブル１５ｃを伝わってモニタ１６に表示記録されるようになっている。
【００２２】
上記構成において、熱交換器管群１の各伝熱管は、限られた空間内に充填されており、本発明の管検査装置を用いて、その外表面を検査する場合には、次のような手順で行う。
【００２３】
まず、本発明の管検査装置を熱交換器管群１内に挿入するに当たっては、管検査装置の第二の移動手段９をマニプレータ６の最上部に位置させた状態で、マニプレータ６が火炉壁に干渉しないところまで移動させて、該装置を回転中心とさせるように振り子運転させて千鳥配列されている管の間に挿入する。
【００２４】
ついで、第一の移動手段２を最上段管１ａにセットする。そして、検査員が手でマニプレータ６の上端を支え、モータ３ｃを遠隔操作器１３によって微動させ、第二の移動手段９を目的とする被検査管１ｂの位置まで移動させて、従輪１０を被検査管１ｂに接輪させる。このとき、第二の移動手段９の上下方向の移動距離はセンサ５ｂで計測され、モニタ１６に表示記録される。
【００２５】
この状態で遠隔操作器１３から制御装置１４にモータ３ａを制御する信号を送り、第一の移動手段２を最上段管１ａの管軸方向に移動させる。そして、その移動距離はセンサ５ａで計測し、モニタ１６に表示記録される。ここで、第一の移動手段２は４個の駆動輪４によって独立懸架されているので、最上段管１ａが湾曲していてもモータ３ａの駆動力を最上段管１ａに確実に伝達しているので滑らかな移動が可能である。
【００２６】
そして、第一の移動手段２に回動自在に連結されたマニプレータ６の一端に支えられた第二の移動手段９を被検査管１ｂに摺って移動させ、搭載した光学カメラ１１で観察された被検査管１ｂの外観状況がモニタ１６に表示記録されることによって、管表面の減肉状況が検査されるものである。なお、火炉内のコーナ部に配置されている熱交換器管を検査する場合には長さの短いマニプレータ６に取り替え、検査を実施する。
【００２７】
また、第二の移動手段９に複数のカメラを搭載し広範囲を観察することも可能で、例えば図６に示すように光学カメラ１１ａの他に光学カメラ１１ｂを搭載すれば熱交換器管１ｃの裏側が検査できる。図１の部分拡大図である図７に示すように、光学カメラ１１ａと１１ｂで斑点で示した領域がそれぞれ観察でき、マニブレータ６を点線で示した位置に移動すれば格子状模様で示した領域が観察できるので順次セットを移動すれば管の全周が観察可能である。
【００２８】
以上は上下方向に千鳥配列された熱交換器管群１の検査例について説明したが、上下方向に垂直配列された熱交換器管群１であっても、前記千鳥配列された熱交換器管群１と同様な方法で検査ができる。
【００２９】
また、第二の移動手段９をワイヤあるいはベルトなどで送る方法であっても何ら問題になるものではない。
【００３０】
さらに光学カメラ１１ａ、１１ｂで被検査管１ｂを直接観察するのでなく、図８に示すように、被検査管１ｂの映像を鏡１９で屈折させ、間接的に光学カメラ１１ａ、１１ｂで観察することも可能であり、このことによって、狭隘部であっても光学的検査手段と被検査管との距離を離すことができる。
【００３１】
上記実施の形態では、第二の移動手段９に光学カメラ１１ａ，１１ｂを搭載し、熱交換器管の外観を非破壊的に検査する方法について説明したが、本発明のその他の実施の形態として図９の第二の移動手段９の縦断面図に示すように第二の移動手段９に超音波センサ２０を搭載して熱交換器管の肉厚を計測することも可能である。
【００３２】
詳説すると図１０、図１１に示すように超音波による肉厚測定法は一般に既知であるが、被検査管１ｂの外面に超音波センサ２０を当て、この超音波センサ２０から超音波２１を被検査管１ｂに向け発信する。発信された超音波２１は一部が被検査管１ｂの表面で反射され、反射波Ｓが超音波計測器２２で検出される。そして、被検査管１ｂの表面で反射されなかった残りの超音波は被検査管１ｂの材料中に伝播され内面で反射され、この反射波Ｂが超音波計測器２２で検出される。検出された反射波Ｓと反射波Ｂの時間差△ｔが被検査管１ｂの肉厚に対応し、肉厚ｄは次式で算出される。ｄ＝△ｔ・ｃ／２  ここでｃは被検査管１ｂの材料中を伝播する既知の音速である。
【００３３】
こうして、千鳥配列の熱交換器管群１の下段管まで検査できるようになり、またレールなどの敷設が省け経費の削減ができ、さらに、管の湾曲に検査装置が追従するので検査精度の向上を図ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、被検査管上に接輪した状態で走行可能な車輪を備えた第二の移動手段を有する管検査装置であるので、従来観察することができなかった千鳥配列の熱交換器管群の下段側に配置された管まで検査できるようになった。また管の検査装置は最上段管を軌道にして移動するため、レールなどの敷設が省け経費の削減ができる。その上、管の湾曲に検査装置が追従するので検査精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の管検査装置の全体構成図である。
【図２】  第一の移動手段を詳細説明する図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】  駆動輪の独立懸架法を説明する図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】  図１のマニプレータ駆動部の側面図である。
【図５】  図１の第二の移動手段の縦断面を見た図である。
【図６】  図５のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図７】  図１の部分拡大図である。
【図８】  光学カメラと被検査管の距離を離す方法を説明する図である。
【図９】  本発明のその他の実施の形態を示すもので超音波による肉厚測定法を説明する概要図である。
【図１０】  被検査管における超音波の伝播経路を説明する図である。
【図１１】  縦軸に反射波、横軸に時間を示した反射波の検出結果を示す図である。
【符号の説明】
１  熱交換器管群                      １ａ  最上段管
１ｂ、１ｃ  被検査管                  ２  第一の移動手段
３ａ，３ｃ  モータ                    ３ｂ  プーリ
４  駆動輪                            ５ａ，５ｂ  センサ
６  マニプレータ                      ７  軸
８  スタンド                          ９  第二の移動手段
１０  従輪                            １０ａ  従輪回転軸
１１ａ、ｂ、ｃ  光学カメラ            １２  スライダ
１３  遠隔操作器                      １４  制御装置
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  ケーブル      １６  モニタ
１７  ネジ                            １８  バネ
１９  鏡                              ２０  超音波センサ
２１  超音波                          ２２  超音波計測器
【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】
0003762156.tif 000009
【図９】
0003762156.tif 000010
【図１０】
0003762156.tif 000011
【図１１】
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