JP6162024B2 - 配管形状測定装置および配管形状測定方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、配管(鋼管)を軸線回りに回転させながら、配管の半径方向に向かいあって設けられた距離検出器の距離検出信号を演算することにより、配管の外周面の形状を測定する測定装置が開示されている。特許文献1に記載の測定装置は、配管自体を回転させるものであるので、プラント設備に既設された配管を測定対象とすることができない。
一方、特許文献2には、測定対象の配管の軸線方向に直交する平面内にリング部材を配置し、リング部材の外周面の全周に等間隔で設けられた測定用孔にダイヤルゲージを挿入して配管の外周面の形状を測定する測定装置が開示されている。
本発明に係る配管形状測定装置は、複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定装置であって、前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置され、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材と、前記案内路に沿って案内される検出面を有し、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第1検出部と、前記第1検出部の該案内路上の存在位置を検出する第2検出部と、前記第2検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第1検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定部とを備える。
このように、本発明に係る配管形状測定装置によれば、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置を提供することができる。
このようにすることで、接地面に対して配管形状測定装置を設置する場合に、被測定配管に対するリング部材の設置高さおよび設置角度を適切に調整することができる。
このようにすることで、複数の支持部材を用いてリング部材が被測定配管の外周面に対して直接的に固定されるので、接地面を必要とせずに、配管形状測定装置のリング部材を被測定配管の外周面に対して適切に固定することができる。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向に交差する平面に案内路が適切に配置されていないことを検出し、リング部材を適切に設置するべき旨を、配管形状測定装置の操作者に伝達することができる。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向の任意の位置に、複数の円弧部材を組み合わせて形成されたリング部材を配置することができる。
このように、本発明に係る配管形状測定装置によれば、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定方法を提供することができる。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向に交差する平面に案内路が適切に配置されていないことを検出し、リング部材を適切に設置するべき旨を、操作者に伝達することができる。
以下、本発明の第1実施形態の配管形状測定装置100について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態の配管形状測定装置100を示す正面図である。図2は、図1に示す配管形状測定装置を示す左側面図である。図1において、配管部材10,11により形成される配管12は、図2のA−A矢視断面図となっている。また、図5は、本発明の第1実施形態の配管形状測定装置100の構成を示すブロック図である。
配管形状測定装置100は、図1に示すように、配管12の軸線X方向に直交する平面内に配置されたリング部材20と、配管12の外周面との離間距離を検出するレーザ測定器30と、接地面Gに対してリング部材20を固定する支持部40,41を備える。また、配管形状測定装置100は、図5に示すように、配管12の外周面の形状を測定する測定部50を備える。
配管12の外径としては種々のサイズが採用可能であるが、例えば、400mm〜1000mm程度のものを採用することができる。
図3に示すように、レーザ測定器30は、回転軸35回りに回転可能なロータリエンコーダ31と、回転軸36回りに回転可能な従動ローラ32と、回転軸35および回転軸36を介してロータリエンコーダ31と従動ローラ32を一定間隔に保持して連結する連結部材34と、連結部材34の長手方向の中央部に固定された検出器33を備える。
検出器33は、ロータリエンコーダ31と従動ローラ32を連結する連結部材34に固定されているため、検出面33aの法線方向に軸線Xが存在する状態に維持される。したがって、レーザ測定器30は、案内路20a上の位置に拘わらず、検出面33aと配管12の外周面を常に平行に保った状態で、配管12の外周面にて反射した反射光の強度を検出する。
以下で説明する演算部52が実行する演算処理は、後述する図8で説明するステップS805の測定工程に対応している。
演算部52は、回転角度の変換処理を実行した後、一対の突起部61,62に対応する位置を結ぶ直線が座標軸Yの原点Oと一致していない場合に、Y軸方向のずれの変換処理を実行する。
演算部52は、Y軸方向のずれの変換処理を実行した後、実線66で示す略円形状の配管12の短軸が座標軸Xの原点Oと一致していない場合に、X軸方向のずれの変換処理を実行する。演算部52は、実線66で示す座標のY座標の値が最も大きい座標と、Y座標の値が最も小さい座標とを抽出し、それらの座標を結ぶ直線がX軸と交差する位置のX座標の値を特定することにより、配管12の短軸が座標軸Xの原点Oと一致していないかどうかを判定する。
F=(L1-L2)/L1 (1)
扁平率Fは、L1=L2となる場合は値が0となり、配管12の外周面の形状が真円であることを示す。扁平率Fが大きくなるにつれ、配管12の外周面の形状が真円から変形し、長軸の長さと短軸の長さの差異が大きい楕円形上になる。測定部50が扁平率Fの値を測定することにより、配管形状測定装置100の操作者は、配管12に亀裂等の損傷が生じる可能性が高いかどうかを判別することができる。
図8に示す各処理は、演算部52が予めROM(不図示)あるいは記憶部51に記憶された処理プログラムを読み出して実行することにより行われる。
ステップS802で、演算部52は、レーザ測定器30のロータリエンコーダ31により検出される存在位置Pを示すパルス信号を受信し、受信済みのパルスの総数を示すカウント値に加算する(第2検出工程)。
ステップS803で、演算部52は、ステップS801で検出した離間距離Dの出力信号と、ステップS802で算出したカウント値(パルスの総数)とを対応付けて、記憶部51に記憶させる(記憶工程)。
なお、配管12の外周面の形状を測定する測定工程において演算部52が実行する演算処理は、前述した図6および図7において説明した処理と同様であるので、ここでの説明を省略する。
このように、本実施形態の配管形状測定装置100によれば、プラント設備等に既設された配管12の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置100を提供することができる。
このようにすることで、接地面Gに対して配管形状測定装置100を設置する場合に、配管12に対するリング部材20の設置高さおよび設置角度を適切に調整することができる。
このようにすることで、配管12の軸線X方向の任意の位置に、複数の円弧部材21,22を組み合わせて形成されたリング部材20を配置することができる。
次に、本発明の第2実施形態について図9を用いて説明する。図9は、本発明の第2実施形態の配管形状測定装置200を示す左側面図である。
第2実施形態は第1実施形態の変形例であり、同一の符号を付したものは同一の機能および構成を備える。以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
第2実施形態の配管形状測定装置200は、リング部材20の頂部に、距離検出部20b,20c(第3検出部)が設けられている点が、第1実施形態の配管形状測定装置100と異なる。
このようにすることで、配管12の軸線X方向に直交する平面に案内路20aが適切に配置されていないことを検出し、リング部材20を適切に設置するべき旨を、配管形状測定装置200の操作者に伝達することができる。
次に、本発明の第3実施形態について図10を用いて説明する。図10は、本発明の第3実施形態の配管形状測定装置300を示す左側面図である。
第3実施形態は第1実施形態の変形例であり、同一の符号を付したものは同一の機能および構成を備える。以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
第3実施形態の配管形状測定装置300は、第1実施形態の支持部40,41に替えて、支持部材60,61,62,63によりリング部材20を配管12の外周面に固定する点が異なる。
リング部材20は、リング部材20の内周面と配管12の外周面との間に、それぞれ同一の長さの支持部材60,61,62,63の長さに応じた隙間が設けられた状態で、配管12の外周面に固定される。
第1実施形態において、レーザ測定器30は、配管形状測定装置100の操作者によって、手動により案内路20aに沿って案内されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、レーザ測定器30に案内路20aに沿って自走する機構を設けるようにしてもよい。
13,14 溶接部
20 リング部材
20a 案内路
20b,20c 距離検出部(第3検出部)
21,22 円弧部材
30 レーザ測定器
33 検出器(第1検出部)
33a 検出面
31 ロータリエンコーダ(第2検出部)
40,41 支持部
42,43 高さ調整部
44,45 角度調整部
50 測定部
60,61,62,63 支持部材
100,200,300 配管形状測定装置
Claims (7)
- 複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定装置であって、
前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置され、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材と、
前記案内路に沿って案内される検出面を有し、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第1検出部と、
前記第1検出部の該案内路上の存在位置を検出する第2検出部と、
前記第2検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第1検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定部とを備え、
前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、
前記測定部が、
前記第2検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第1検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第1位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第1直線に直交する第2直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第2位置を特定し、
該特定した前記一対の第1位置から該一対の第1位置間の距離を測定し、
該特定した前記一対の第2位置から該一対の第2位置間の距離を測定し、
該一対の第1位置間の距離と該一対の第2位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を算出する配管形状測定装置。 - 接地面に対して前記リング部材を固定するとともに、該接地面に対する該リング部材の設置高さおよび設置角度を調整可能な支持部を備えた請求項1に記載の配管形状測定装置。
- 前記リング部材の内周面に接続され、該内周面から前記被測定配管の中心に向けて突出する複数の支持部材を備え、
前記リング部材は、該リング部材の内周面と前記被測定配管の外周面との間に前記支持部材の長さに応じた隙間が設けられた状態で前記被測定配管の外周面に固定される請求項1に記載の配管形状測定装置。 - 前記軸線方向に交差する平面に対する前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第3検出部を備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の配管形状測定装置。
- 前記リング部材が、周方向に沿って分割された複数の円弧部材を組み合わせて形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の配管形状測定装置。
- 複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定方法であって、
前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材が配置されており、
前記案内路に沿って案内される検出面を有する距離検出部により、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第1検出工程と、
前記距離検出部の該案内路上の存在位置を検出する第2検出工程と、
前記第2検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第1検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定工程とを備え、
前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、
前記測定工程が、
前記第2検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第1検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第1位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第1直線に直交する第2直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第2位置を特定し、
該特定した前記一対の第1位置から該一対の第1位置間の距離を測定し、
該特定した前記一対の第2位置から該一対の第2位置間の距離を測定し、
該一対の第1位置間の距離と該一対の第2位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を測定する配管形状測定方法。 - 前記軸線方向に交差する平面に対する、前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第3検出工程を備える請求項6に記載の配管形状測定方法。
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