JP5063119B2 - Condition detection device - Google Patents
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Description
本発明は機器の作動状態や損傷状態を検知するための状態検知装置に係り、特に高温となる部位を有する機器の作動状態や損傷状態を検知するものに関する。 The present invention relates to a state detection device for detecting an operation state and a damage state of a device, and particularly relates to a device for detecting an operation state and a damage state of a device having a part that becomes high in temperature.
従来より、発電所等のプラント内において高温環境に長時間曝される配管に各種センサを設置して、配管の損傷状態を監視する技術が提案されている(例えば、特許文献1又は2)。 Conventionally, a technique has been proposed in which various sensors are installed in a pipe that is exposed to a high temperature environment for a long time in a plant such as a power plant to monitor the damaged state of the pipe (for example, Patent Document 1 or 2).
特許文献1には、光ファイバ温度レーザに代表される分布型温度センサを用いて高温ガス配管表面温度を監視することにより、内部配管の磨耗による減肉や断熱材の損傷などの損傷発生初期の兆候を検知する状態検知装置が開示されている。 In Patent Document 1, by monitoring the surface temperature of a high-temperature gas pipe using a distributed temperature sensor typified by an optical fiber temperature laser, the initial occurrence of damage such as thinning due to internal pipe wear or damage to a heat insulating material is disclosed. A state detection device for detecting signs is disclosed.
また、特許文献2には、熱疲労を受ける配管に、外周部から円孔を加工することによって設けた薄肉部に熱疲労損傷を集中させ、この薄肉部の大きさをポテンシャル法により検出したり、薄肉部の熱疲労によるき裂の貫通を湿度検出センサや温度測定センサにより検知することによって、厚肉部の熱疲労損傷の大きさを評価し、配管の熱疲労に対する健全性を、プラント稼動中にオンラインで高精度に監視する状態検知装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1又は2に記載される配管状態検知装置を複数の配管に設置してそれらの損傷状態を監視する場合には、監視する配管の数が多くなるほど、各配管に設置された装置から送信されるデータの量も増加するので、それらデータを受信するデータ処理装置のデータ処理量も増加してしまう。このため、データ処理装置に要求されるデータ処理能力が高くなり、設備コストが嵩んでしまう。 However, when the pipe state detection device described in Patent Document 1 or 2 is installed in a plurality of pipes and their damage state is monitored, as the number of pipes to be monitored increases, the apparatus installed in each pipe Since the amount of data transmitted from the network also increases, the data processing amount of the data processing apparatus that receives the data also increases. For this reason, the data processing capability requested | required of a data processor becomes high, and installation cost will increase.
また各装置を作動させるために電源供給ラインを複数設けなければならず、配線が煩雑になるおそれがある。さらに、設置する装置の数が多くなるほど消費電力も増加し、電気代が嵩んでしまう。 Further, a plurality of power supply lines must be provided in order to operate each device, and wiring may be complicated. Furthermore, as the number of devices to be installed increases, the power consumption increases and the electricity cost increases.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、外部から電源を供給することなく、作動によって高温となる部位を有する機器の作動状態や損傷状態に関する情報のうち状態検知に必要な情報のみを外部へ送信可能な状態検知装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is a state of information on the operating state and the damaged state of a device having a part that becomes hot by operation without supplying power from the outside with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a state detection device capable of transmitting only information necessary for detection to the outside.
上記の目的を達成するため、作動時に昇温する部位を有する機器の作動状態や損傷状態を検知するための状態検知装置であって、
前記機器の作動状態や損傷状態を示す信号である検知信号を出力するセンサと、
前記検知信号に基づき検知される、前記機器の作動状態や損傷状態の検知結果をデータ処理装置へ送信するデータ送信部と、
前記機器の作動時に昇温する部位に設けられ、前記部位が昇温した場合にのみ、前記センサ及び前記データ送信部にこれらを駆動させる電力を供給する、熱電変換素子と
を備えることを特徴とする(第1の発明)。
In order to achieve the above object, a state detection device for detecting an operation state or a damage state of a device having a portion that is heated during operation,
A sensor that outputs a detection signal that is a signal indicating an operating state or a damaged state of the device;
A data transmission unit that is detected based on the detection signal, and that transmits a detection result of the operation state or damage state of the device to a data processing device;
A thermoelectric conversion element that is provided in a part that is heated when the device is operated , and that supplies electric power for driving the sensor and the data transmission unit only when the part is heated. (First invention).
本発明による状態検知装置によれば、機器が作動により高温となった場合にのみ、その部位に取り付けられた熱電変換素子によって検知部に電源が供給されて、検知部により検知された機器の作動状態や損傷状態のデータがデータ処理装置へ送信される。これにより、データ処理装置は、高温となった作動中の機器の作動状態や損傷状態に関するデータ(つまり、作動状態や損傷状態を監視する上で必要なデータ)のみを受信し、低温である休止中の機器からの不必要なデータを受信することがないので、データ処理量を軽減される。さらに、データ処理能力の高いデータ処理装置を設置する必要もないので設備コストも軽減できる。 According to the state detection device of the present invention, only when the device becomes hot due to operation, power is supplied to the detection unit by the thermoelectric conversion element attached to the part, and the operation of the device detected by the detection unit Status and damage status data is transmitted to the data processing device. As a result, the data processing device receives only data related to the operating state and damaged state of the operating device that has become hot (that is, data necessary for monitoring the operating state and damaged state), and is in a low temperature pause. Since unnecessary data is not received from the inside device, the amount of data processing is reduced. Furthermore, since it is not necessary to install a data processing device with high data processing capacity, the equipment cost can be reduced.
また、本発明による状態検知装置によれば、熱電変換素子により、装置内の検知部が作動するための電源がまかなわれるので電気代がからない。これにともない、外部から装置へ電源を供給するための電源ラインを設ける必要がなく、電源系統の設計及び施工を省略できる。 Moreover, according to the state detection apparatus by this invention, since the power supply for the detection part in an apparatus to operate | move is provided by the thermoelectric conversion element, an electricity bill is not charged. Accordingly, it is not necessary to provide a power line for supplying power to the apparatus from the outside, and the design and construction of the power system can be omitted.
第2の発明は、第1の発明において、前記データ送信部は、前記検知結果を無線で送信することを特徴とする。
本発明による状態検知装置によれば、電源ラインとともに、取得されたデータを転送するための情報通信ラインも設ける必要がない。すなわち、外部と状態検知装置とを接続する線はないのでスタンドアローンで作動できる。
According to a second aspect, in the first aspect, the data transmission unit transmits the detection result wirelessly.
According to the state detection device of the present invention, it is not necessary to provide an information communication line for transferring acquired data together with the power supply line. That is, since there is no line connecting the outside and the state detection device, it can operate in a stand-alone manner.
本発明によれば、簡易な構成で、外部から電源を供給することなく、作動によって高温となる部位を有する機器の作動状態や損傷状態に関する情報のうち状態検知に必要な情報のみを外部へ送信可能な状態検知装置を提供できる。 According to the present invention, only information necessary for state detection is transmitted to the outside with information of an operation state or a damage state of a device having a part that becomes high temperature by operation without supplying power from the outside with a simple configuration. A possible state detection device can be provided.
本発明が蒸気配管の状態検知に適用された場合の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の配管状態検知装置10が配管12に設置された状態を示す断面図である。また、図2は、各配管12に設置された配管状態検知装置10を含む状態監視システムの全体構成図である。
An embodiment when the present invention is applied to state detection of a steam pipe will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which the pipe
図1に示すように、火力発電プラントなどに設置される主蒸気管や再熱蒸気管などの配管12には、内部に高温蒸気(約500℃)が流れており、熱の散逸を防止するともに作業者の安全を確保するために、配管12外側には保温材14と外装板16が被覆してある。本実施形態に係る配管状態検知装置10は、このような高温に曝される配管12の損傷状態やその内部を流れる蒸気の状態を監視するためのものであり、電源部20と、検知部25とを備えている。
As shown in FIG. 1, high-temperature steam (about 500 ° C.) flows through a
電源部20は、例えば、プラント運転時に高温となる表面に取り付けられた熱電変換素子22と、定電圧回路24とを備える。
熱電変換素子22は、例えば、n型熱電半導体とp型熱電半導体面と接合して構成された素子両面の温度差に応じてゼーベック効果により発電する。なお、熱電変換素子22は一方の面が他方の面よりも高温となったときに、所定の極性の直流電流を生成する。以下、ここの低温側の面を低温接触面といい、高温側の面を高温接触面という。
The
The
同図に示すように、熱電変換素子22の設置については、保温材14の一部を取り除いて、高温接触面を配管12の外側表面に接触させ、低温接触面を外気に曝す。すなわち、配管12内に高温蒸気が流通した際には、熱電変換素子22の高温接触面は高温(約500℃)となり、外気と接触する低温接触面は外気温(40〜50℃)となり、それらの温度差により発電がなされることになる。なお、熱電変換素子22を設置するために保温材14の一部を取り除いても、熱電変換素子22自体は断熱性の高い材料で作られているため、その保温材14の一部が取り除かれた領域から極端に熱が散逸されることはない。
As shown in the figure, regarding the installation of the
なお、低温接触面上には、例えば、放熱板やヒートパイプなどの熱交換器を設置することで冷却効率を向上させて、熱電変換素子22の両面間の温度差を大きくし、発電量を向上させてもよい。
On the low-temperature contact surface, for example, a heat exchanger such as a heat sink or a heat pipe is installed to improve the cooling efficiency, increase the temperature difference between both surfaces of the
また、使用する熱電変換素子22の耐熱温度が、配管12の外側表面温度よりも低い場合には、保温材14の厚み方向の温度勾配を測定しておき、熱電変換素子22の耐熱温度よりも下回る位置に、熱電変換素子22の高温接触面が位置するように設置してもよい。
Moreover, when the heat-resistant temperature of the
定電圧回路24は、熱電変換素子22により生成された直流電圧を、安定的に定常な電圧として供給するためのものであり、後述する検知部25に電源を供給する。なお、検知部25が交流で作動する場合には、検知部25との間にインバータを設置してもよい。これら定電圧回路24やインバータが熱に弱い場合には、外気温下の外装板16付近に設置する。
検知部25は、センサ30とデータ送信部40とにより構成される。
The
The
センサ30は、配管12内の蒸気の状態や配管12の損傷状態を検知するためものである。センサ30には、例えば、高温時において配管12に生じる亀裂を測定するための磁気センサ或いはアコースティックエミッションセンサ、配管12の肉厚測定及びき裂の有無を検出するための超音波センサ、配管のひずみを測定するためのひずみセンサ、配管12温度を測定するための熱電対、振動を測定するための加速度センサ等がその用途に応じて使用される。なお、これらセンサ30は、配管12の熱の影響を直接受けることになるので耐熱用であることが好ましい。これらセンサ30のうち、作動に電源が必要なものは、定電圧回路24やインバータと電源ラインで接続される。
The
センサ30は、熱電変換素子22を設置するために保温材14が取り除かれた領域の影響を受けないように、その領域から所定距離離れた位置において配管12に設置される。具体的には、例えば、保温材14を剥がした後、配管12表面に設置し、再び保温材14をその上から被せる。
The
各センサ30からはデータ送信部40へ信号ラインが接続されており、各センサ30による検知信号は、それらの信号ラインを通じてデータ送信部40に送られる。
A signal line is connected from each
データ送信部40では、各センサ30から送られてきた電気信号を増幅し、増幅された電気信号をデータ処理装置50に無線で送信する。なお、データ送信部40には、前述で説明したとおり、配管12に蒸気が流通して高温になった時に電源部20から電源が供給されるようになっている。また、データ送信部40は、高温の配管12の熱の影響を受けないように、例えば、外装板16の表面などの配管12からの熱の影響の少ない位置にバンド等で固定される。
The
次に、このような配管状態検知装置10から送信されるデータの通信経路について説明する。
図2に示すように、各配管12の夫々に設置された配管状態検知装置10から送信されるデータは、先ず、無線にてデータ処理装置50で受信される。
Next, a communication path of data transmitted from such a pipe
As shown in FIG. 2, data transmitted from the pipe
このとき、上述のように、検知部25は、熱電変換素子22の発電した電力を電源としてデータを送信するので、データ処理装置50では、複数の配管12の夫々に設置された配管状態検知装置10のうち、高温になった配管12(つまり、蒸気が流通して蒸気状態を検知することが必要であり、また、熱により損傷が進行しやすい配管12)に設置される配管状態検知装置10から送信されるデータのみを受信し、低温の配管12(つまり、蒸気が流通しないため蒸気状態を検知する必要がなく、また、熱による損傷の進行がないと考えられる配管12)に設置された配管状態検知装置10から不必要なデータを受信することがない。
At this time, as described above, the
このようにしてデータ処理装置50に受信されたデータは、その後、例えば、インターネット等の情報通信網を通じて遠隔地にあるデータ監視装置60へ転送される。
The data received by the
以上説明したように、本実施形態による配管状態検知装置10によれば、蒸気の流通により高温となる配管12に設置される熱電変換素子22を備える電源部20と、その近傍に設置される検知部25とから構成されることにより、配管12内に蒸気が流通することにより高温となった場合にのみ、その部位に取り付けられた熱電変換素子22によって検知部25に電源が供給されて、センサ30により検知された配管内の蒸気状態や損傷状態のデータがデータ送信部40からデータ処理装置50へ送信される。これにより、データ処理装置50は、高温となった配管12の蒸気状態や損傷状態に関するデータのみを受信し、低温の配管12からの不必要なデータを受信することがないので、データ処理量を軽減される。さらに、データ処理能力の高いデータ処理装置50を設置する必要もないので設備コストも軽減できる。
As described above, according to the pipe
また、熱電変換素子22を備えることにより、配管12の表面と外気温との温度差により発電され、配管状態検知装置10内の電源がまかなわれるので電気代がからない。これにともない、外部から配管状態検知装置10へ電源を供給するための電源ラインを設ける必要がなく、電源系統の設計及び施工を省略できる。
Moreover, since the
また、本実施形態による配管状態検知装置10によれば、検知部25で検知された検知結果を、データ処理装置50へ無線で送信することにより、配管状態検知装置10からデータ処理装置50までの、データを転送するための情報通信ラインも設ける必要がない。すなわち、外部と配管状態検知装置10とを接続する線はないのでスタンドアローンで作動できる。
In addition, according to the pipe
なお、本実施形態による配管状態検知装置10によれば、蒸気流通時に高温となる配管12に設置して、配管12の蒸気状態や損傷状態を監視することに用いたが、これに限らず、作動時に高温となる部位を有する機器の作動状態や劣化状態をセンサで監視することであれば、どのようなものにでも適用できる。
In addition, according to the pipe
10 配管状態検知装置
12 配管
14 保温材
16 外装板
20 電源部
24 定電圧回路
25 検知部
22 熱電変換素子
30 センサ
40 データ送信部
50 データ処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記機器の作動状態や損傷状態を示す信号である検知信号を出力するセンサと、
前記検知信号に基づき検知される、前記機器の作動状態や損傷状態の検知結果をデータ処理装置へ送信するデータ送信部と、
前記機器の作動時に昇温する部位に設けられ、前記部位が昇温した場合にのみ、前記センサ及び前記データ送信部にこれらを駆動させる電力を供給する、熱電変換素子と
を備えることを特徴とする状態検知装置。 A state detection device for detecting an operating state or a damaged state of a device having a temperature rising portion during operation,
A sensor that outputs a detection signal that is a signal indicating an operating state or a damaged state of the device;
A data transmission unit that is detected based on the detection signal, and that transmits a detection result of the operation state or damage state of the device to a data processing device;
A thermoelectric conversion element that is provided in a part that is heated when the device is operated , and that supplies electric power for driving the sensor and the data transmission unit only when the part is heated. A state detection device.
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