JP2016114454A - External diameter measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外径計測装置に関する。 The present invention relates to an outer diameter measuring device.
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）。 For example, a boiler for power generation provided to rotate a turbine in a thermal power plant further comprises a economizer that preheats boiler feed water, a water cooling wall that forms a boiler housing and makes boiler feed water saturated steam, and further heats saturated steam. And a reheater that reheats the steam from the turbine and supplies it again to the turbine. Moreover, said superheater and reheater are comprised with the boiler tube which uses heat-resistant steel (for example, low alloy steel) as a component. However, if the boiler tube continues to be used at a high temperature exceeding the design standard, the outer surface of the boiler tube bulges or the wall thickness of the boiler tube decreases with the progress of creep damage. May occur. Therefore, in order to prevent an accident caused by the deterioration of the boiler tube, the deterioration state of the boiler tube is periodically inspected, and the trend management such as the above-described bulging and thinning is performed. For example, when inspecting a boiler tube, a scaffold is installed inside the power generation boiler, and the operator visually checks the deterioration state of the outer peripheral surface of the boiler tube while passing through the scaffold. Only the outer diameter (representative point) at any position of the diameter is measured using a caliper or gauge, and trend management such as bulging or thinning of the boiler tube is performed based on these results (for example, patent documents) 1).
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。 However, when the boiler tube is inspected, a scaffold is required, which may reduce work efficiency. In addition, when visually inspecting the deterioration of the outer peripheral surface of the boiler tube, it is difficult to confirm slight changes in the bulging and thinning that occur in the boiler tube. there were. Moreover, when measuring the outer diameter of a boiler tube, since only the outer diameter of arbitrary positions is measured among the outer diameters of a boiler tube, there exists a possibility that exact tendency management cannot be performed. Furthermore, when measuring the outer diameter of the boiler tube, since the operator performs the measurement manually, the working time per boiler tube becomes longer. It becomes difficult to measure the outer diameter of all the boiler tubes arranged side by side, and there is a possibility that accurate trend management cannot be performed.
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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an outer diameter measuring device that accurately measures the outer diameter of a boiler tube in a relatively short time.
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、前記配管を挟んで配置されるとともに、前記配管の外周面までの距離を測定するべく前記配管の長手方向に沿って第１及び第２レーザ光をそれぞれ発光する第１及び第２距離計と、前記第１及び第２距離計からの前記第１及び第２レーザ光を、前記配管の第１断面における外周上の第１点及び当該第１点とは反対側の第２点にそれぞれ反射させる第１及び第２ミラー装置と、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距離計と前記第１及び第２ミラー装置と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。 The main present invention for solving the above-mentioned problems is an outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of a cylindrical pipe formed of alloy steel, and is arranged with the pipe interposed therebetween, and the outer peripheral surface of the pipe. First and second rangefinders that emit first and second laser beams, respectively, along the longitudinal direction of the pipe, and the first and second rangefinders from the first and second rangefinders. First and second mirror devices for reflecting two laser beams to a first point on the outer periphery of the first cross section of the pipe and a second point opposite to the first point, and the first and second mirror devices, respectively. The first and second distance meters and the first and second mirror devices are held and detachable around the pipe so that the outer diameter of the pipe can be measured based on the measurement result of the distance meter. A holding device to be mounted.
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。 Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.
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。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the outer diameter of a pipe in a relatively short time.
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。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
＜火力発電所の全体構成＞
図１、図２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し、図２は、かかる火力発電所においてボイラチューブが整列する様子を示す。尚、図１に示す火力発電所の全体構成、及び図２に示すボイラチューブの整列の様子は、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り、また、図２とは異なる整列の仕方のボイラチューブの外径を計測することもできる。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。
<Overall configuration of thermal power plant>
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the scene where the outer diameter measuring apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention is used is demonstrated. FIG. 1 shows an overall configuration of a thermal power plant in which the outer diameter measuring apparatus according to the first and second embodiments is used, and FIG. 2 shows a state in which boiler tubes are aligned in the thermal power plant. The overall configuration of the thermal power plant shown in FIG. 1 and the boiler tube arrangement shown in FIG. 2 are examples for easily understanding the explanation of the outer diameter measuring apparatus according to the first and second embodiments. is there. Using the outer diameter measuring apparatus according to the first and second embodiments, it is possible to measure the outer diameter of the boiler tube in the thermal power plant having a configuration different from that of the thermal power plant of FIG. It is also possible to measure the outer diameter of the boiler tube in a different alignment manner. However, the outer diameter measuring device according to the present embodiment needs to be designed in advance according to the outer diameter of the boiler tube installed in each thermal power plant.
火力発電所１は、図１に示されるように、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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Then, the
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配列されている。本発明に係る外径計測装置が適用される典型的なボイラチューブは、図２に示されるように、ボイラチューブの長手方向をＹ軸方向、燃焼ガスがボイラチューブに向かう方向をＺ軸方向、Ｙ軸とＺ軸とに直交する方向をＸ軸方向とすると、Ｘ軸方向にボイラチューブが整列する間隔ｄ１が、Ｚ軸方向にボイラチューブが整列する間隔ｄ２よりも大きいように配置される。
The steam generator 3 and the
第１及び第２実施形態に係る外径計測装置は、上記のように配列されたボイラチューブの外径（ボイラチューブの長手方向に直交する断面における、ボイラチューブの直径）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。 The outer diameter measuring apparatus according to the first and second embodiments is an apparatus for measuring the outer diameter of the boiler tubes arranged as described above (the diameter of the boiler tube in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the boiler tube). The details will be described later.
＜第１実施形態＞
図３−図９及び図１６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３は、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４は、第１実施形態に係る外径計測装置を示す右側面図である。図５は、第１実施形態に係る外径計測装置を示す平面図である。図６は、第１実施形態に係る外径計測装置を図３のＶＩ−ＶＩ線で切断した様子を示す断面図である。図７は、第１実施形態に係る外径計測装置を図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した様子を示す断面図である。図８は、図６に示す外径計測装置を開いた様子を示す概略図である。図９は、第１実施形態に係る外径計測装置において、第１、第２距離計からのレーザ光が第１、第２ミラー装置によって反射されてボイラチューブに照射される様子、並びに、発光装置からのレーザ光が第３ミラー装置によって反射され、ミラーチューブの外側を通過して第４ミラー装置で反射されて、受光装置によって受光される様子を示す斜視図である。図１６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、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。
<First Embodiment>
The outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a front view showing the outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a right side view showing the outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment. FIG. 5 is a plan view showing the outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment. 6 is a cross-sectional view showing the outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment taken along line VI-VI in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the first embodiment is cut along the line VII-VII in FIG. 3. FIG. 8 is a schematic view showing a state where the outer diameter measuring apparatus shown in FIG. 6 is opened. FIG. 9 shows how the laser light from the first and second rangefinders is reflected by the first and second mirror devices and irradiated on the boiler tube in the outer diameter measuring device according to the first embodiment, and the light emission. It is a perspective view which shows a mode that the laser beam from an apparatus is reflected by the 3rd mirror apparatus, passes the outer side of a mirror tube, is reflected by the 4th mirror apparatus, and is received by the light-receiving device. FIG. 16 is a block diagram illustrating a control device that controls the outer diameter measuring device according to the present embodiment and the second embodiment. The boiler tube has a cylindrical shape and is formed using a low alloy steel as heat-resistant steel.
＝＝＝外径計測装置の構成＝＝＝
外径計測装置１００は、図３に示されるように、第１，第２距離計１１１，１１２、発光装置１２１、受光装置１２２、第１−第４ミラー装置１３１−１３４、第１−第４案内ローラ１６１−１６４（案内装置）、ホルダ１４０（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、発光装置１２１、及び受光装置１２２、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。
=== Configuration of Outer Diameter Measuring Device ===
As shown in FIG. 3, the outer
（第１、第２距離計及び第１、第２ミラー装置）
第１、第２距離計１１１，１１２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、ボイラチューブ１８０を挟んで対向するように配置され、ボイラチューブ１８０の外周面までの距離を測定するべく、ボイラチューブ１８０の長手方向（＋Ｙ方向）に沿って第１、第２レーザ光をそれぞれ発光する。第１、第２距離計１１１，１１２の＋Ｙ方向には、第１、第２距離計１１１，１１２と整列するように、第１、第２ミラー装置１３１，１３２がそれぞれ配置されており、第１、第２距離計１１１，１１２の発光部（不図示）から発せられた第１、第２レーザ光は、第１、第２ミラー装置１３１，１３２に入射する。
(First and second rangefinders and first and second mirror devices)
The first and
第１、第２ミラー装置１３１，１３２は、入射した第１、第２レーザ光を、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及び点ａとは反対側の点ｂにそれぞれ反射させる。具体的には、第１ミラー装置１３１は、第１距離計１１１からの第１レーザ光を反射して、第１レーザ光の反射方向がボイラチューブ１８０の断面Ａに沿う−Ｘ方向になるようにすべく、第１距離計１１１より＋Ｙ側で、かつ、ボイラチューブ１８０の＋Ｘ側の外周面に隣接して配置される。第１ミラー装置１３１は−Ｙ側に反射面を有し、その反射面は、ボイラチューブ１８０から＋Ｘ方向に離れるにつれて−Ｙ方向に延びるように、平面Ａに対して４５度傾斜した状態で設けられる。また、第２ミラー装置１３２は、ボイラチューブ１８０に対して第１ミラー装置１３１と対称に配置される。つまり、第２ミラー装置１３２は、第２距離計１１２からの第２レーザ光を反射して、第２レーザ光の反射方向がボイラチューブ１８０の断面Ａに沿う＋Ｘ方向になるようにすべく、第２距離計１１２より＋Ｙ側で、かつ、ボイラチューブ１８０の−Ｘ側の外周面に隣接して配置される。第２ミラー装置１３２は−Ｙ側に反射面を有し、その反射面は、ボイラチューブ１８０から−Ｘ方向に離れるにつれて−Ｙ側に延びるように、平面Ａに対して４５度傾斜した状態で設けられる。
The first and
そのため、第１、第２距離計１１１，１１２のそれぞれの発光部（不図示）から発せられた第１、第２レーザ光は、図９に示されるように、第１、第２ミラー装置１３１，１３２に入射し、第１、第２ミラー装置１３１，１３２上の点ｃ，点ｄで実質的に直角に反射されて、ボイラチューブ１８０上の点ａ、点ｂに当たる。そして、ボイラチューブ１８０で反射された第１、第２レーザ光は、第１、第２ミラー装置１３１，１３２に至り、第１、第２ミラー装置１３１，１３２上の点ｃ，点ｄで実質的に直角に反射されて、第１、第２距離計１１１，１１２の受光部（不図示）で受光される。第１、第２レーザ光は、第１、第２距離計１１１，１１２から点ａ，点ｂまでを往復するのに、それぞれ２（Ｌ１＋Ｌ３）、２（Ｌ２＋Ｌ４）だけの距離を移動し、第１、第２距離計１１１，１１２は、このような距離をそれぞれ測定する（図３参照）。また、第１、第２距離計１１１，１１２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、それぞれの測定結果を出力する。
Therefore, as shown in FIG. 9, the first and
尚、図３に示されるように、ボイラチューブ１８０上の点ａ，点ｂと第１、第２ミラー装置１３１，１３２上の点ｃ，点ｄとの間の距離Ｌ１，Ｌ２は計測環境によって変化するが、第１、第２距離計１１１，１１２と点ｃ，点ｄとの間の距離Ｌ３，Ｌ４は一定である。また、図６に示されるように、第１、第２ミラー装置１３１，１３２上の点ｃ、点ｄと外径計測装置１００のＸ軸方向の両側面との間の距離Ｌ５，Ｌ６も一定であり、外径計測装置１００のＸ軸方向の両端の間の距離Ｌ７は固定されている。よって、これら距離の情報に基づいて、断面Ａにおけるボイラチューブ１８０の外径Ｄ１に相当する点ａと点ｂとの間の距離を求めることができる。
As shown in FIG. 3, the distances L1 and L2 between the points a and b on the
（発光装置、受光装置及び第３、第４ミラー装置）
発光装置１２１は、ボイラチューブ１８０の外径を超える幅Ｌ９の第３レーザ光を発光する。発光装置１２１は、図３、図４に示されるように、第３レーザ光の幅方向がＺ軸に沿う方向になるとともに第３レーザ光の発光方向がボイラチューブ１０８の長手方向に沿う＋Ｙ方向になるように、ボイラチューブ１０８の＋Ｘ側の外周面に隣接して配置される。したがって、発光装置１２１は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１距離計１１１と整列している。
(Light emitting device, light receiving device, and third and fourth mirror devices)
The
第３ミラー装置１３３は、第３レーザ光を第４レーザ光として反射する。第４レーザ光は、図９に示されるように、幅方向がＺ軸に沿う方向のままで、反射方向がボイラチューブ１８０の断面Ｂ（ＸＺ平面に平行な、断面Ａとは別の断面）に沿う−Ｘ方向であるようなレーザ光である。第３ミラー装置１３３は、第４レーザ光の幅Ｌ９のうち両端の幅がボイラチューブ１８０のＺ軸方向の両側を通過するように、発光装置１２１より＋Ｙ側で、かつ、ボイラチューブ１０８の＋Ｘ側の外周面に隣接して配置される。第３ミラー装置１３３は、第１ミラー装置１３１と同様に、−Ｙ側に反射面を有し、その反射面は、ボイラチューブ１８０から＋Ｘ方向に離れるにつれて−Ｙ側に延びるように、平面Ｂに対して４５度傾斜した状態で設けられる。
The
第４ミラー装置１３４は、第４レーザ光を第５レーザ光として反射し、具体的には、図９に示されるように、第４レーザ光の幅Ｌ９のうち両端の幅がボイラチューブ１８０の両側を通過した後の第４レーザ光を第５レーザ光として反射する。第４ミラー装置１３４は、ボイラチューブ１８０に対して第３ミラー装置１３３と対称に配置される。つまり、第４ミラー装置１３４は、第５レーザ光の幅方向がＺ軸に沿う方向のままで第５レーザ光の反射方向がボイラチューブ１８０の長手方向に沿う−Ｙ方向になるように、ボイラチューブ１８０の−Ｘ側の外周面に隣接して配置される。また、第４ミラー装置１３４は、第２ミラー装置１３２と同様に、−Ｙ側に反射面を有し、その反射面は、ボイラチューブ１８０から−Ｘ方向に離れるにつれて−Ｙ側に下るように、平面Ｂに対して４５度傾斜した状態で設けられる。
The
受光装置１２２は、図３に示されるように、第５レーザ光を受光するように、第４ミラー装置１３４より−Ｙ側で、かつ、ボイラチューブ１８０の−Ｘ側の外周面に隣接して配置される。したがって、受光装置１２２は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第２距離計１１２と整列している。受光装置１２２は、第５レーザ光を構成する２つのレーザ光の間の距離Ｌ８を受光結果として出力する。受光装置１２２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、受光結果を出力する。
As shown in FIG. 3, the
（案内ローラ）
案内ローラ１６１−１６４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形計測装置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。図３に示されるように、２つの案内ローラ１６１，１６２は、第３、第４ミラー装置１３３，１３４より上方（＋Ｙ側）においてボイラチューブ１８０の外周面の＋Ｘ側と−Ｘ側で接触するように、軸１６１Ａ、１６２Ａによって軸支され、他の２つの案内ローラ１６３，１６４は、第１、第２距離計１１１，１１２より下方（−Ｙ側）においてボイラチューブ１８０の外周面の＋Ｘ側と−Ｘ側で接触するように、軸１６３Ａ，１６４Ａによって軸支される。案内ローラ１６１−１６４は、第１、第２距離計１１１，１１２がそれぞれ点ａ，ｂとの間の距離を正確に測定するとともに受光装置１２２が距離Ｌ８を正確に測定するように、ボイラチューブ１８０の外周面に対向する面がボイラチューブ１８０の周面に沿う曲面の形状を呈している。案内ローラ１６１−１６４は、ボイラチューブ１８０の外周面の方向に弾性付勢されていてもよい。
(Guide roller)
The
案内ローラ１６１−１６４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や断面Ｂ）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。移動距離測定装置は、本実施形態では、案内ローラ１６１に設けられたエンコーダ１６５によって実現される。具体的には、エンコーダ１６５は、案内ローラ１６１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１６５から出力されたパルス信号ＰＳの数を計数し、その数に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及び受光装置１２２は、測定結果及び受光結果をそれぞれ制御装置３００に出力し、制御装置３００は、測定結果及び受光結果に基づいて、該当する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。
The
（ホルダ）
ホルダ１４０は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果と受光装置１２２の受光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、発光装置１２１、受光装置１２２、及び案内ローラ１６１−１６４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１４０は、全体として直方体状の枠体であって、長辺を構成する第１−第４棒部材１４１−１４４と、短辺を構成する第１−第４接続部材１４５−１４８と、案内ローラ１６１−１６４をそれぞれ回転自在に支持するローラ支持部材１６１Ａ−１６４Ａと、を含んで構成される。
(holder)
The
具体的に、第１−第４棒部材１４１−１４４は、図３、図４に示されるように、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って配置されている。そして、図５に示されるように、第１−第４棒部材１４１−１４４の＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれの端部は、第１−第４接続部材１４５−１４８によって接続されている。また、図３、図４に示されるように、ホルダ１４０を長手方向に略４等分する位置にも、第１−第４接続部材１４５−１４８が取り付けられている。なお、第１、第３接続部材１４５、１４７は同じ長さであり、第２，第４接続部材１４６、１４８は同じ長さであるから、ホルダ１４０は、図５―図７に示されるように、Ｙ軸方向から見たとき、長方形状を呈している。
Specifically, the first to
第１接続部材１４５のそれぞれは、長手方向（Ｘ軸方向）の中央の外側に蝶番１４５Ａを有し、蝶番１４５Ａの両側の接続片は蝶番１４５Ａを中心に回動する。また、第３接続部材１４７のそれぞれは、実質的に等しい長さの接続片１４７Ａ，１４７Ｂを含み、接続片１４７Ｂには、接続片１４７Ａ，１４７Ｂを係止するための留め具１４７Ｃが設けられている。したがって、ホルダ１４０は、留め具１４７による係止が全て解除されると、図８に示されるように、接続片１４７Ａ、１４７Ｂが互いに離れる方向に回動することが可能となる。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。
Each of the first connecting
かかるホルダ１４０においては、図９に示されるように、第１距離計１１１、第１ミラー装置１３１、発光装置１２１、及び第３ミラー装置１３３は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って整列し、第２距離計１１２、第２ミラー装置１３２、受光装置１２２、及び第４ミラー装置１３４は、ボイラチューブ１８０を挟んで第１距離計１１１、第１ミラー装置１３１、発光装置１２１、及び第３ミラー装置１３３とそれぞれ対向するように、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って整列している。
In the
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
制御装置３００は、第１，第２距離計１１１，１１２の測定結果と受光装置１２２の受光結果とに基づいて、ボイラチューブ１８０の外径を演算で算出する装置である。
=== Configuration of Control Device ===
The
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、第１，第２距離計１１１，１１２の測定結果、受光装置１２２の受光結果及びが入力されるように、例えばホルダ１４０の所定位置に取り付けられている。
The
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長手方向（Ｙ軸方向）の間隔が入力されてもよい。
The
入力部３０２は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果及び受光装置１２２の受光結果が入力される、第１、第２距離計１１１，１１２及び受光装置１２２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１６５からのパルス信号ＰＳが入力される、エンコーダ１６５と制御装置３００との間のインターフェイスでもある。
The
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、及び受光装置１２２の受光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。
The
演算部３０４は、第１、第２距離計１１１，１１２の測定結果、及び受光装置１２２の受光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。
The
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。まず、断面ＡのＸ軸方向の外径Ｄ１について、第１、第２距離計１１１，１１２は、図３に示されるように、第１、第２レーザ光をそれぞれ第１、第２ミラー装置１３１，１３２に向かって発光し、第１、第２ミラー装置１３１，１３２上の点ｃ，点ｄとボイラチューブ１８０上の点ａ、点ｂとの間を往復して戻ってくる第１、第２レーザ光を受光することで、距離Ｌ１＋Ｌ３，Ｌ２＋Ｌ４を測定する。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。上述したように、距離Ｌ３〜Ｌ６は一定であり、距離Ｌ７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、外径Ｄ１として
Ｄ１＝Ｌ７−（Ｌ１＋Ｌ３）−（Ｌ２＋Ｌ４）−Ｌ３−Ｌ４
を算出し、記憶部３０３に記憶する。
The calculation of the outer diameter of the
Is calculated and stored in the
また、断面ＢのＺ軸方向の外径Ｄ２について、演算部３０４は、受光装置１２２の受光結果に基づいて、距離Ｌ８を外径Ｄ２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。
For the outer diameter D2 of the cross section B in the Z-axis direction, the
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、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ８のうち少なくとも１個の値が変化するため、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。本実施形態では、ボイラチューブ１８０がＺ軸方向に整列する間隔は狭く、したがって、Ｚ軸方向に測定機器を配置することは困難である。特に、測定精度の良い測定機器は、レーザ光の発光方向に一定の幅を有するが、このような測定機器をそのまま利用することができない場合でも、外径測定装置１００を用いることによって短時間で正確なボイラチューブの傾向管理が可能となる。
When the
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。
Information regarding the outer diameter of the
＝＝＝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。
=== Measurement Operation of Outer Diameter Measuring Device ===
Measurement of the outer diameter of the
まず、作業者は、図８に示されるように、留め具１４７Ｃによる第１、第２接続片１４７Ａ，１４７Ｂの間の係合を全て解除し、第１、第２接続片１４７Ａ，１４７Ｂが互いに遠ざかるようにホルダ１４０を回動させたうえで、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１、第２接続片１４７Ａ，１４７Ｂが互いに近づくようにホルダ１４０を回動させ、留め具１４７Ｃによって第１、第２接続片１４７Ａ，１４７Ｂ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。
First, as shown in FIG. 8, the operator releases all the engagement between the first and
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。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。受光装置１２２の受光結果もまた、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、及び受光装置１２２の受光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。
Next, the operator inputs an instruction signal for starting measurement of the outer diameter of the
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。
In this way, when the measurement of the outer diameter of the
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比較的短期間で正確かつ詳細に把握することができ、傾向管理の質が向上する。
Then, the
＜第２実施形態＞
図１０−図１６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１０は、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１１は、第２実施形態に係る外径計測装置を示す右側面図である。図１２は、第２実施形態に係る外径計測装置を示す平面図である。図１３は、第２実施形態に係る外径計測装置を図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線で切断した様子を示す断面図である。図１４は、第２実施形態に係る外径計測装置を図１０のＸＩＶ−ＸＩＶ線で切断した様子を示す端面図である。図１５は、第２実施形態に係る外径計測装置において、第１、第２距離計からのレーザ光が第１、第２ミラー装置によって反射されてボイラチューブに照射される様子、並びに、発光装置からのレーザ光が第１ミラー装置によって反射され、ミラーチューブの外側を通過して第２ミラー装置で反射されて、第１、第２受光装置によって受光される様子を示す斜視図である。図１６は、上述したとおり、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。尚、図１０−図１５に示されるＸ，Ｙ，Ｚ軸は、第１実施形態における図３−９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。
Second Embodiment
With reference to FIGS. 10-16, the outer diameter measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 10 is a front view showing an outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 11 is a right side view showing the outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 12 is a plan view showing an outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment is cut along line XIII-XIII in FIG. FIG. 14 is an end view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment is cut along the XIV-XIV line in FIG. 10. FIG. 15 shows how the laser beam from the first and second rangefinders is reflected by the first and second mirror devices and irradiated to the boiler tube in the outer diameter measuring device according to the second embodiment, and the light emission. It is a perspective view which shows a mode that the laser beam from an apparatus is reflected by the 1st mirror apparatus, passes the outer side of a mirror tube, is reflected by the 2nd mirror apparatus, and is received by the 1st, 2nd light-receiving apparatus. FIG. 16 shows a control device that controls the outer diameter measuring device according to the present embodiment and the second embodiment, as described above. The X, Y, and Z axes shown in FIGS. 10 to 15 are determined in the same manner as the coordinate axes shown in FIGS. 3-9 in the first embodiment. Similarly to the first embodiment, the boiler tube also has a cylindrical shape and is formed using a low alloy steel as heat-resistant steel.
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、距離計によって計測しようとする外径と、発光装置及び受光装置によって計測しようとする外径とが、同一平面上にあるか、異なる平面上にあるかであり、距離計、発光装置、及び受光装置の配置の相違とも言える。よって、以下に述べる第２実施形態の説明は、このような各装置の配置を中心とし、第１実施形態と共通する構成や動作の説明は簡潔に述べるに留める。
The main difference between the outer
＝＝＝外径計測装置の構成＝＝＝
外径計測装置２００は、図１０、図１１に示されるように、第１、第２距離計２１１、２１２、第１、第２発光装置２２１，２２２、第１、第２受光装置２２３，２２４、第１−第４案内ローラ２６１−２６４（案内装置）、ホルダ２４０（保持装置）を含んで構成される。
=== Configuration of Outer Diameter Measuring Device ===
As shown in FIGS. 10 and 11, the outer
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１３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、ボイラチューブ１８０の外周面までの距離を測定するべく、ボイラチューブ１８０の長手方向（＋Ｙ方向）に沿って第１、第２レーザ光をそれぞれ発光する。ただし、第１、第２距離計２１１，２１２のＺ軸方向の幅は、第１実施形態で用いられる距離計の１／３程度である。
The first and
第１、第２ミラー装置２３１，２３２は、第１実施形態と同様に、第１、第２距離計２１１，２１２からの第１、第２レーザ光を、ボイラチューブ１８０の断面ＡＡにおける外周上の点ａａ及び点ａａとは反対側の点ｂｂにそれぞれ反射させる装置である。ただし、第２実施形態における第１及び第２ミラー装置２３１，２３２は、後述する第１、第２発光装置２２１，２２２からの第３，第４レーザ光も反射できるように、ボイラチューブ１８０の外径を超える幅を有する。
As in the first embodiment, the first and
図１３に示されるように、第１距離計２１１のＺ軸方向の両側面には、第１、第２発光装置２２１，２２２が隣接し、第２距離計２１２のＺ軸方向の両側面には、第１、第２受光装置２２３，２２４が隣接している。第１発光装置２２１は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１ミラー装置２３１に向かって幅ＬＬ１１の第３レーザ光を発光し、第１ミラー装置２３１によって反射された第３レーザ光の幅ＬＬ１１の一部がボイラチューブ１８０の−Ｚ側の外側を断面Ａに沿って通過するように、ボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される。第１受光装置２２３は、第２ミラー装置２３２によって更に反射された第３レーザ光の幅ＬＬ１１の一部を受光するように配置される。また、第２発光装置２２２は、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１ミラー装置２３１に向かって幅ＬＬ１１の第４レーザ光を発光し、第１ミラー装置２３１によって反射された第４レーザ光の幅ＬＬ１１の一部がボイラチューブ１８０の＋Ｚ側の外側を断面Ａに沿って通過するように、ボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される。第２受光装置２２４は、第２ミラー装置２３２によって更に反射された第４レーザ光の幅ＬＬ１２の一部を受光するように配置される。
As shown in FIG. 13, the first and second
第３、第４レーザ光の幅ＬＬ１１は、好ましくはボイラチューブ１８０の外径の半分以下であり、更に好ましくは、外径の１／３から１／４程である。第３、第４レーザ光の幅は異なっていてもよい。
The width LL11 of the third and fourth laser beams is preferably not more than half of the outer diameter of the
図１５に示されるように、第１、第３及び第４レーザ光は、第１距離計２１１、第１発光装置２２１及び第２発光装置２２２から発光されて第１ミラー装置２３１に到達するまで、同一平面上を進行し、第１ミラー装置２３１で反射された後、平面ＡＡに沿って進むことになる。また、第１ミラー装置２３１で反射された第３、第４レーザ光は、ボイラチューブ１８０の両側を通過した後、第２距離計２１２から発光されて第２ミラー装置２３２とボイラチューブ１８０との間を往復する第２レーザ光と同一平面上を進行して、第２ミラー装置２３２に入射した後、第１、第２受光装置２２３，２２４で受光されることになる。
As shown in FIG. 15, the first, third, and fourth laser lights are emitted from the
案内ローラ２６１−２６４は、第１実施形態における案内ローラ１６１−１６４と同様
であり、また、案内ローラ２６１に設けられたエンコーダ２６５もまた、第１実施形態のエンコーダ１６５と同様である。
The guide rollers 261-264 are the same as the guide rollers 161-164 in the first embodiment, and the
ホルダ２４０は、第１、第２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光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２１１、２１２、第１、第２発光装置２２１，２２２、第１、第２受光装置２２３，２２４、第１、第２ミラー装置２３１，２３２、及び案内ローラ２６１−２６４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２４０は、第１実施形態と同様に、全体として直方体状の枠体であって、図１０，図１１に示されるように、長辺を構成する第１−第４棒部材２４１−２４４と、短辺を構成する第１−第４接続部材２４５−２４８と、案内ローラ２６１−２６４をそれぞれ回転自在に支持するローラ支持部材２６１Ａ−２６４Ａと、を含んで構成される。
The
このように、第２実施形態では、外径Ｄ１，Ｄ２を計測するために第１、第２ミラー装置を共有しているから、外径計測装置２００の小型化を図ることができる。また、同一平面ＡＡ上の異なる外径Ｄ１，Ｄ２を同時に計測することができるから、計測結果の評価が容易になる。
Thus, in the second embodiment, since the first and second mirror devices are shared to measure the outer diameters D1 and D2, the outer
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
制御装置３００は、第１、第２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光結果に基づいて、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。
=== Configuration of Control Device ===
The
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２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光結果が入力される、第１、第２距離計２１１、２１２及び第１、第２受光装置２２３，２２４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実施形態と同様に、エンコーダ２６５と制御装置３００との間のインターフェイスでもある。
The
記憶部３０３には、ボイラチューブ１８０の互いに直交する２方向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２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光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。
The
演算部３０４は、第１、第２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光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。
The
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。まず、第１、第２距離計２１１，２１２の測定結果に基づいて、断面ＡＡにおける第１方向の外径Ｄ１を算出する方法は、第１実施形態と同様である。
The calculation of the outer diameter of the
また、第１、第２受光装置２２３，２２４の受光結果から、ボイラチューブ１８０のＺ軸方向の外側を通過した第３、第４レーザ光の幅ＬＬ１２，ＬＬ１３を得る。第３、第４レーザ光の外側同士の間の距離ＬＬ１４は固定されているから、演算部３０４は、断面ＡＡにおいて第１方向に直交する方向の外径Ｄ２として、
Ｄ２＝ＬＬ１４−ＬＬ１２−ＬＬ１３
を算出する。そして、演算部３０４は、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。
In addition, the widths LL12 and LL13 of the third and fourth laser beams that have passed outside the
D2 = LL14-LL12-LL13
Is calculated. And the calculating
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，ＬＬ１２，ＬＬ１３のうち少なくとも１個の測定結果が変化するため、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。
When the
＝＝＝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。
=== Measurement Operation of Outer Diameter Measuring Device ===
The measurement of the outer diameter of the
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。操作の際、装置が小型化されているので、取扱いが容易である。
Specifically, first, the operator attaches the outer
指示信号が入力部３０１に入力されると、第１、第２距離計２１１、２１２は距離の測定を、第１、第２受光装置２２３，２２４は受光を開始し、第１、第２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光結果は、入力部３０２に入力される。演算部３０４は、第１、第２距離計２１１、２１２の測定結果及び第１、第２受光装置２２３，２２４の受光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。
When the instruction signal is input to the
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の膨出や減肉の傾向を更に容易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。
By measuring the outer diameters in two different directions for the same cross section of the
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を挟んで対向するように配置されるとともに、ボイラチューブ１８０の外周面までの距離を測定するべくボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１及び第２レーザ光をそれぞれ発光する第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）と、第１及び第２距離計１１１，１１２（２１１，２１２）からの第１及び第２レーザ光を、ボイラチューブ１８０の第１断面Ａ（ＡＡ）における外周上の点ａ（ａａ）及び点ｂ（ｂｂ）にそれぞれ反射させる第１及び第２ミラー装置１３１，１３２（２３１，２３２）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）と第１及び第２ミラー装置１３１，１３２（２３１，２３２）と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保持装置１４０（２４０）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。
As described above, the outer diameter measuring device 100 (200) is arranged so as to face the
また、ホルダ１４０（２４０）は、ホルダ１４０（２４０）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１６１−１６４（２６１−２６４）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。
Further, the holder 140 (240) serves as a guide device for guiding the holder 140 (240) along the longitudinal direction of the
また、案内ローラ１６１−１６４（２６１−２６４）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１６１（２６１）が回転するとパルス信号ＰＳを出力するエンコーダ１６５（２６５）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１６１（２６１）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。
The guide rollers 161-164 (261-264) are guide rollers as a moving distance measuring device that measures the distance moved along the longitudinal direction of the
また、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿ってボイラチューブ１８０のＺ軸方向の外径を超える幅Ｌ９の第３レーザ光を発光し、ボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置されるとともに第１距離計１１１とボイラチューブ１８０の長手方向に整列する発光装置１２１と、第３レーザ光を、ボイラチューブ１８０の断面Ａとは異なる断面Ｂに沿って第４レーザ光として反射し、第４レーザ光の幅Ｌ９の両側がボイラチューブ１８０の外側を通過するように配置される第３ミラー装置１３３と、第４レーザ光の幅Ｌ９の両側がボイラチューブ１８０の両側を通過した後の第４レーザ光をボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第５レーザ光として反射するように配置される第４ミラー装置１３４と、第５レーザ光を受光するように、発光装置１２１とは反対側のボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置されるとともに第２距離計１１２とボイラチューブ１８０の長手方向に整列する受光装置１２２と、を更に備え、保持装置１４０は、第１及び第２距離計１１１，１１２の測定結果と受光装置１２２の受光結果と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、発光装置１２１、受光装置１２２、並びに第１乃至第４ミラー装置１３１−１３４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。
Further, a third laser beam having a width L9 exceeding the outer diameter in the Z-axis direction of the
また、第１及び第２ミラー装置２３１，２３２のそれぞれは、ボイラチューブ１８０のＺ軸方向の外径を超える幅を有し、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１ミラー装置２３１に向かって第１幅の第３レーザ光を発光し、第１ミラー装置２３１によって反射された第３レーザ光の第１幅の一部がボイラチューブ１８０の−Ｚ側の外側を断面ＡＡに沿って通過するようにボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される第１発光装置２２１と、第２ミラー装置２３２によって更に反射された第３レーザ光の第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置２２３と、ボイラチューブ１８０の長手方向に沿って第１ミラー装置２３１に向かって第２幅の第４レーザ光を発光し、第１ミラー装置２３１によって反射された第４レーザ光の第２幅の一部がボイラチューブ１８０の＋Ｚ側の外側を断面ＡＡに沿って通過するようにボイラチューブ１８０の外周面に隣接して配置される第２発光装置２２２と、第２ミラー装置２３２によって更に反射された第４レーザ光の第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置２２４と、を更に備え、保持装置２４０は、第１及び第２距離計２１１，２１２の測定結果と第１及び第２受光装置２２３，２２４の受光結果と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２１１，２１２、第１及び第２発光装置２２１，２２２、第１及び第２受光装置２２３，２２４、並びに第１及び第２ミラー装置２３１，２３２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。これにより、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とともに、装置全体の小型化が可能になることで装置の操作性が向上する。
In addition, each of the first and
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。
In addition, said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof. The measurement target pipes of the outer
１００、２００ 外径計測装置
１１１，２１１ 第１距離計
１１２，２１２ 第２距離計
１２１ 発光装置
１２２ 受光装置
１３１−１３４ 第１−第４ミラー装置
１４０、２４０ ホルダ
１４１−１４４，２６１−２６４ 案内ローラ
１８０ ボイラチューブ
２２１，２２２ 第１、第２発光装置
２２３，２２４ 第１、第２受光装置
３００ 制御装置
100, 200 Outer
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、前記配管を挟んで対向するように配置されるとともに、前記配管の外周面までの距離を測定するべく前記配管の長手方向に沿って第１及び第２レーザ光をそれぞれ発光する第１及び第２距離計と、前記第１及び第２距離計からの前記第１及び第２レーザ光を、前記配管の第１断面における外周上の第１点及び当該第１点とは反対側の第２点にそれぞれ反射させる第１及び第２ミラー装置と、前記配管の長手方向に沿って前記配管の外径を超える幅の第３レーザ光を発光し、前記配管の外周面に隣接して配置されるとともに前記第１距離計と前記配管の長手方向に整列する発光装置と、前記第３レーザ光を、前記配管の前記第１断面とは異なる第２断面に沿って第４レーザ光として反射し、前記第４レーザ光の幅の両側が前記配管の外側を通過するように配置される第３ミラー装置と、前記第４レーザ光の幅の両側が前記配管の両側を通過した後の前記第４レーザ光を前記配管の長手方向に沿って第５レーザ光として反射するように配置される第４ミラー装置と、前記第５レーザ光を受光するように、前記発光装置とは反対側の前記配管の外周面に隣接して配置されるとともに前記第２距離計と前記配管の長手方向に整列する受光装置と、前記第１及び第２距離計の測定結果と前記受光装置の受光結果と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、前記発光装置、前記受光装置、並びに第１乃至第４ミラー装置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。
The main present invention for solving the above-mentioned problems is an outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of a cylindrical pipe formed of alloy steel, which is arranged so as to face each other with the pipe interposed therebetween, and First and second rangefinders that emit first and second laser beams respectively along the longitudinal direction of the pipe to measure the distance to the outer peripheral surface of the pipe, and the first and second rangefinders First and second mirror devices for reflecting the first and second laser beams to a first point on the outer periphery of the first cross section of the pipe and a second point opposite to the first point, respectively, and the pipe A third laser beam having a width exceeding the outer diameter of the pipe is emitted along the longitudinal direction of the pipe, and is arranged adjacent to the outer peripheral surface of the pipe and aligned with the first distance meter and the longitudinal direction of the pipe. A light emitting device; and A third mirror device that is reflected as a fourth laser beam along a second cross-section different from the cross-section and is arranged so that both sides of the width of the fourth laser beam pass outside the pipe; and the fourth laser A fourth mirror device arranged so as to reflect the fourth laser light after both sides of the light width have passed through both sides of the pipe as a fifth laser light along the longitudinal direction of the pipe; A light receiving device disposed adjacent to an outer peripheral surface of the pipe opposite to the light emitting device so as to receive a laser beam and aligned with the second distance meter in a longitudinal direction of the pipe; And the first distance meter, the light emitting device, the light receiving device, and the first distance meter so that the outer diameter of the pipe can be measured based on the measurement result of the second distance meter and the light reception result of the light receiving device. to before with fourth mirror device is held And a holding device that is detachably mounted around the pipe.
Claims (7)
前記配管を挟んで対向するように配置されるとともに、前記配管の外周面までの距離を測定するべく前記配管の長手方向に沿って第１及び第２レーザ光をそれぞれ発光する第１及び第２距離計と、
前記第１及び第２距離計からの前記第１及び第２レーザ光を、前記配管の第１断面における外周上の第１点及び当該第１点とは反対側の第２点にそれぞれ反射させる第１及び第２ミラー装置と、
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距離計と前記第１及び第２ミラー装置と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。 An outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of a cylindrical pipe formed of alloy steel,
First and second lasers are disposed so as to face each other with the pipe interposed therebetween, and emit first and second laser beams along the longitudinal direction of the pipe to measure the distance to the outer peripheral surface of the pipe, respectively. A distance meter,
The first and second laser beams from the first and second rangefinders are reflected to a first point on the outer periphery of the first cross section of the pipe and a second point opposite to the first point, respectively. First and second mirror devices;
The first and second distance meters and the first and second mirror devices are held and the pipe so that the outer diameter of the pipe can be measured based on the measurement results of the first and second distance meters. A holding device detachably mounted around
An outer diameter measuring device comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。 The outer diameter measuring device according to claim 1, wherein the holding device includes a guide device that guides the holding device along a longitudinal direction of the pipe.
ことを特徴とする請求項２に記載の外径計測装置。 The outer diameter measuring device according to claim 2, wherein the guide device includes a plurality of guide rollers that rotate on an outer peripheral surface of the pipe.
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。 The guide device includes a moving distance measuring device that measures a distance moved along a longitudinal direction of the pipe from a reference position on the pipe,
4. The outer diameter of the pipe is measured based on the measurement results of the first and second rangefinders every time the pipe moves by a predetermined distance along the longitudinal direction of the pipe. Outside diameter measuring device.
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。 At least one guide roller of the plurality of guide rollers includes an encoder that outputs a signal when the at least one guide roller rotates,
4. The outer diameter according to claim 3, wherein the outer diameter of the pipe is measured based on the measurement results of the first and second distance meters every time the at least one guide roller rotates a predetermined number of times. Measuring device.
前記第３レーザ光を、前記配管の前記第１断面とは異なる第２断面に沿って第４レーザ光として反射し、前記第４レーザ光の幅の両側が前記配管の外側を通過するように配置される第３ミラー装置と、
前記第４レーザ光の幅の両側が前記配管の両側を通過した後の前記第４レーザ光を前記配管の長手方向に沿って第５レーザ光として反射するように配置される第４ミラー装置と、
前記第５レーザ光を受光するように、前記発光装置とは反対側の前記配管の外周面に隣接して配置されるとともに前記第２距離計と前記配管の長手方向に整列する受光装置と、
を更に備え、
前記保持装置は、前記第１及び第２距離計の測定結果と前記受光装置の受光結果と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、前記発光装置、前記受光装置、並びに第１乃至第４ミラー装置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。 A third laser beam having a width exceeding the outer diameter of the pipe is emitted along the longitudinal direction of the pipe, and is disposed adjacent to the outer peripheral surface of the pipe, and in the longitudinal direction of the first distance meter and the pipe. A light emitting device to be aligned;
The third laser light is reflected as a fourth laser light along a second cross section different from the first cross section of the pipe so that both sides of the width of the fourth laser light pass outside the pipe. A third mirror device disposed;
A fourth mirror device disposed so as to reflect the fourth laser light after both sides of the width of the fourth laser light pass through both sides of the pipe as fifth laser light along the longitudinal direction of the pipe; ,
A light receiving device that is arranged adjacent to the outer peripheral surface of the pipe opposite to the light emitting device so as to receive the fifth laser light and is aligned with the second distance meter in the longitudinal direction of the pipe;
Further comprising
The holding device can measure the outer diameter of the pipe based on the measurement result of the first and second distance meters and the light reception result of the light receiving device, and the light emitting device. The outside according to any one of claims 1 to 5, wherein the light receiving device and the first to fourth mirror devices are held and detachably mounted around the pipe. Diameter measuring device.
前記配管の長手方向に沿って前記第１ミラー装置に向かって第１幅の第３レーザ光を発光し、前記第１ミラー装置によって反射された前記第３レーザ光の前記第１幅の一部が前記配管の外側を前記第１断面に沿って通過するように前記配管の外周面に隣接して配置される第１発光装置と、
前記第２ミラー装置によって更に反射された前記第３レーザ光の前記第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置と、
前記配管の長手方向に沿って前記第１ミラー装置に向かって第２幅の第４レーザ光を発光し、前記第１ミラー装置によって反射された前記第４レーザ光の前記第２幅の一部が前記配管の前記外側とは反対側の外側を前記第１断面に沿って通過するように前記配管の外周面に隣接して配置される第２発光装置と、
前記第２ミラー装置によって更に反射された前記第４レーザ光の前記第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置と、
を更に備え、
前記保持装置は、前記第１及び第２距離計の測定結果と前記第１及び第２受光装置の受光結果と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、前記第１及び第２発光装置、前記第１及び第２受光装置、並びに第１及び第２ミラー装置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。 Each of the first and second mirror devices has a width that exceeds the outer diameter of the pipe,
A portion of the first width of the third laser light that is emitted by the first laser beam having the first width toward the first mirror device along the longitudinal direction of the pipe and reflected by the first mirror device. A first light emitting device disposed adjacent to the outer peripheral surface of the pipe so that the outer side of the pipe passes along the first cross section;
A first light receiving device arranged to receive a part of the first width of the third laser light further reflected by the second mirror device;
A part of the second width of the fourth laser light that is emitted by the fourth laser light having the second width toward the first mirror device along the longitudinal direction of the pipe and reflected by the first mirror device. A second light emitting device that is disposed adjacent to the outer peripheral surface of the pipe so as to pass along the first cross section through the outer side opposite to the outer side of the pipe;
A second light receiving device arranged to receive a part of the second width of the fourth laser light further reflected by the second mirror device;
Further comprising
The holding device can measure the outer diameter of the pipe based on the measurement results of the first and second distance meters and the light reception results of the first and second light receiving devices. The meter, the first and second light emitting devices, the first and second light receiving devices, and the first and second mirror devices are held and detachably mounted around the pipe. The outer diameter measuring device according to any one of claims 1 to 5.
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| JP2019190830A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 中国電力株式会社 | Outer diameter measuring device |
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