JP7337477B2 - Scale thickness measuring device and scale thickness measuring method - Google Patents

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本発明は、例えば伝熱管などの金属配管内表面に多層に付着したスケール厚みを計測するスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法に関するものである。 The present invention relates to a scale thickness measuring apparatus and a scale thickness measuring method for measuring the thickness of scales deposited in multiple layers on the inner surface of a metal pipe such as a heat transfer pipe.

ボイラと蒸気タービンを用いた発電プラントが知られている。ボイラの伝熱管に流通させるために用いられるボイラへの給水によって、ボイラの伝熱管、系統配管内や蒸気タービンへの蒸気供給系統内での腐食発生、スケール生成及び付着、蒸気タービンへのキャリオーバなどの障害を防止するために、給水への水処理が行われている。このような水処理として、例えば酸素処理が用いられている。酸素処理は、高純度の水中で難溶解性の酸化物を系統配管の鋼材の表面上に密着させて適切に保持することによって、その後の系統配管の鋼材の腐食及び腐食生成物の水中への溶出を抑制させることができるとの考え方に基づいたものである。この処理方式の一つとして、アンモニアの添加によって給水を弱アルカリ性として溶存酸素を共存させる複合水処理（ＣＷＴ：Combined Water Treatment、又は酸素処理（ＯＴ：Oxygenated Feed-Water Treatment）と称される）がある。 A power plant using a boiler and a steam turbine is known. Due to the water supply to the boiler that is used to flow through the heat transfer tubes of the boiler, corrosion occurs in the heat transfer tubes of the boiler, system piping, and in the steam supply system to the steam turbine, scale formation and adhesion, carryover to the steam turbine, etc. In order to prevent damage to the water supply, water treatment is being carried out. For example, oxygen treatment is used as such water treatment. Oxygen treatment prevents subsequent corrosion of the steel material of the system piping and corrosion products from entering the water by adhering and appropriately retaining the refractory oxides on the surface of the steel material of the system piping in high-purity water. This is based on the idea that elution can be suppressed. As one of these treatment methods, a combined water treatment (CWT: Combined Water Treatment, or OT: Oxygenated Feed-Water Treatment) in which dissolved oxygen coexists by making water weakly alkaline by adding ammonia is called. be.

ＣＷＴを適用したプラントでは、系統配管内でスケール成長速度を抑制するとともに、生成されてスケールとなるヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）は溶解度が小さいことから、系統配管からの鉄溶出の低減となる。一方、ボイラの長期運用により、系統配管からボイラへの鉄持ち込み量の増加と、ボイラ火炉壁管内面に形成された硬質スケールの上にヘマタイトスケールが付着する現象が認められる場合がある。へマタイトスケールは、熱伝導率の低い小粒径のポーラス状であることから、パウダースケールと称され、ボイラ火炉壁の伝熱管内に付着するとで、火炉壁蒸発管のメタル温度上昇の要因となっている。
パウダースケールの主成分はヘマタイトであり、例えば給水加熱器のドレン系統などから輸送されてくる給水中の鉄が付着したものである。一方、硬質スケールの主成分はマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）であり、伝熱管など母材の自己酸化によるもので緻密な組織である。 In a plant to which CWT is applied, the rate of scale growth is suppressed in the system piping, and since the hematite (Fe 2 O 3 ) that is produced and becomes scale has a low solubility, iron elution from the system piping is reduced. On the other hand, due to long-term operation of the boiler, there are cases in which the amount of iron brought into the boiler from the system pipes increases and the hematite scale adheres to the hard scale formed on the inner surface of the boiler furnace wall tube. Hematite scale is called powder scale because it has a small particle size and a porous shape with low thermal conductivity. When it adheres to the inside of the heat transfer tubes on the boiler furnace wall, it is a factor that increases the metal temperature of the furnace wall evaporator tube. It's becoming
The main component of the powder scale is hematite, which is adhered with iron in feedwater transported from, for example, the drain system of a feedwater heater. On the other hand, the main component of hard scale is magnetite (Fe 3 O 4 ), which is due to self-oxidation of base materials such as heat transfer tubes, and has a dense structure.

ボイラの火炉壁蒸発管などの伝熱管内面に付着したスケールの評価にあたっては、超音波を印加して除去できた物質の量をパウダースケール付着量として計量する場合があるが、正確な定量は困難である。また、ボイラの設置現場において、酸溶解によるパウダースケール付着量評価も場所、時間の制約から採用が困難である。 When evaluating the scale adhering to the inner surface of heat transfer tubes such as boiler furnace wall evaporator tubes, the amount of material that can be removed by applying ultrasonic waves is sometimes measured as the amount of powder scale adherence, but accurate quantification is difficult. is. In addition, it is difficult to use acid dissolution to evaluate the amount of adhered powder scale at the boiler installation site due to restrictions on location and time.

また、別の手法として伝熱管の一部を抜管し、分析室に持ち込んで試験片として加工した後、スケールが付着したまま樹脂埋めして斜めに切断して観察用の切断面を作り出す。そして、切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することで、多層付着スケールの厚さを評価する場合があるが、樹脂埋め時にパウダースケールが伝熱管表面から外れて浮いてしまっており、正確な厚さ測定が困難である。 Another method is to remove a part of the heat transfer tube, bring it to an analysis room, process it as a test piece, embed it in resin with the scale attached, and cut it diagonally to create a cut surface for observation. In some cases, the thickness of the multi-layered scale is evaluated by observing the cut surface with a scanning electron microscope (SEM). Accurate thickness measurement is difficult.

また、ＳＥＭでは観察範囲が狭く、付着物の観察代表点として適切でない可能性もあり、広範囲の付着状況を把握することが困難である。 In addition, the SEM has a narrow observation range and may not be suitable as a representative point for observation of deposits, making it difficult to grasp the state of adhesion over a wide range.

以上の通り、従来の方法では、パウダースケール付着量評価に対して正確さが不足するとともに検査期間が長期化することで定検期間の長期化を招き、経済面でのデメリットが生じ易いという課題がある。 As described above, the conventional method lacks accuracy in evaluating the amount of powder scale adhered, and the inspection period is prolonged, leading to a prolonged periodic inspection period, which is likely to cause economic disadvantages. There is

例えば、付着層の厚さ評価にあたり、電極を可動させて電極間の電気抵抗値の変化から計測するものがある。下記特許文献１には、導電性耐火物の酸化部と非酸化部に対して可動電極を移動させ、酸化部の厚さを測定する発明が開示されている。 For example, in evaluating the thickness of an adhesion layer, there is a method in which electrodes are moved and the change in electrical resistance between the electrodes is measured. Patent Document 1 listed below discloses an invention in which a movable electrode is moved with respect to an oxidized portion and a non-oxidized portion of a conductive refractory to measure the thickness of the oxidized portion.

特開平９－２８７９１０号公報JP-A-9-287910

しかし、特許文献１に記載された発明は、ヘマタイトスケールのような脆く形状崩壊を起こしやすいパウダースケールを計測対象としておらず、類似方法を用いて正確な計測を行うことは難しい。
また、仮に脆くない付着物であった場合は、付着物層の厚さを計測するには、可動電極の位置決め精度をμｍオーダに管理しながら可動電極を膜厚方向に差し込む必要があり、この時にインピーダンスのオーダが大きなものであれば、付着物の厚さを推定することが可能となっている。すなわち、付着物層の正確な電気抵抗値を求めないままに、可動電極の空間位置とそのときの可動電極により付着物層の電気抵抗値を計測することで、可動電極の先端が層のどの位置に達しているかを求めることで、層の厚さを推定することができるものである。一般には層の境界部分を精度良く把握するためには、複数のデータを重ね合わせて判断する必要があるが、複数のデータを短時間で計測することは容易でないために、層の厚さは概略値を推定するに留まっていた。
更に、ボイラの伝熱管等のスケール厚さを求める場合には、伝熱管等の配管内の複数箇所や複数の伝熱管毎に多数の計測を行う必要があり、作業者の負荷を低減するためには、１回当たりの計測が短時間で終了することが望ましい。
またさらに、計測に当たっての計測電圧は誤差を少なくするためには、あるオーダの値（少なくともｍＶ単位）があることが望ましく、
測定針診間の計測電圧＝被測定抵抗×通過電流
という関係があるため、通過電流を計測電圧は誤差や精度を考慮したオーダの値（１ΩならｍＡ単位）が必要となる。さらに、内部抵抗や計測系の抵抗損失を考慮すると、必要以上に大きな電流値は、発熱による計測系内部抵抗の変化につながり、誤差を拡大する危険性がある。また、通過電流を必要以上に大きくした際には印加電圧も高くなるため、作業者の感電への対策を講じる必要がある。 However, the invention described in Patent Document 1 does not target powder scale such as hematite scale, which is fragile and prone to shape collapse, and it is difficult to perform accurate measurement using a similar method.
In addition, if the deposit is not brittle, it is necessary to insert the movable electrode in the film thickness direction while controlling the positioning accuracy of the movable electrode to the μm order in order to measure the thickness of the deposit layer. Sometimes, if the impedance is of the order of magnitude, it is possible to estimate the thickness of the deposit. In other words, by measuring the electrical resistance of the deposit layer based on the spatial position of the movable electrode and the movable electrode at that time, without obtaining an accurate electrical resistance value of the deposit layer, the tip of the movable electrode can be found on which part of the layer. By determining whether the position is reached, the thickness of the layer can be estimated. In general, in order to accurately grasp the boundary part of the layer, it is necessary to judge by superimposing multiple data, but it is not easy to measure multiple data in a short time. It was limited to estimating approximate values.
Furthermore, when obtaining the scale thickness of a boiler heat transfer tube, etc., it is necessary to perform a large number of measurements at multiple points in the heat transfer tube or for each heat transfer tube. Therefore, it is desirable that each measurement be completed in a short time.
Furthermore, in order to reduce the error in the measurement voltage during measurement, it is desirable that there is a value of a certain order (at least in units of mV).
Since there is a relationship of measured voltage during needle diagnosis=measured resistance×passing current, the measuring voltage for passing current needs to be a value of the order (mA unit for 1Ω) in consideration of error and accuracy. Furthermore, considering the internal resistance and the resistance loss of the measurement system, an excessively large current value may lead to changes in the internal resistance of the measurement system due to heat generation, increasing the error. In addition, when the passing current is increased more than necessary, the applied voltage also increases, so it is necessary to take measures against electric shock to the operator.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラの伝熱管内面などに付着した及び複数層からなるスケール層の厚さを簡便かつ正確に計測することができるスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of simply and accurately measuring the thickness of a scale layer consisting of a plurality of layers adhering to the inner surface of a heat transfer tube of a boiler. An object of the present invention is to provide a measuring device and a scale thickness measuring method.

上記課題を解決するために、本発明のスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるスケール厚さ計測装置は、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測装置であって、ボイラに設置可能とされた本体部と、前記伝熱管と電気的に接続可能とされた参照用電極と、コンピュータと、を備え前記本体部は、前記本体部に絶縁状態で支持された少なくとも１本の探針と、前記探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させる進退手段と、前記探針の進退量を計測する進退量計測部と、前記探針と前記参照用電極との電位差から電気抵抗値を算出する電気抵抗計測部と、を備え、前記コンピュータは、前記進退量と、前記電気抵抗値に基づいてデータ処理を行い、前記進退量と、電気抵抗値の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出する。 In order to solve the above problems, the scale thickness measuring device and the scale thickness measuring method of the present invention employ the following means.
That is, the scale thickness measuring device according to the present invention is a scale thickness measuring device for measuring the thickness of a scale layer consisting of a plurality of layers adhered to the inner surface of a heat transfer tube in which boiler water flows. A main body that can be installed, a reference electrode that can be electrically connected to the heat transfer tube, and a computer. a probe; advancing/retracting means for advancing/retracting the probe in a direction perpendicular to the inner surface of the heat transfer tube; advancing/retracting amount measuring unit for measuring the amount of advance/retreat of the probe; and an electrical resistance measuring unit that calculates an electrical resistance value from the potential difference, the computer performs data processing based on the advance/retreat amount and the electrical resistance value, and performs data processing on the basis of the advance/retreat amount and the amount of change in the electrical resistance value , the thickness of each multiple layer of the scale layer is calculated.

探針をスケール層に挿入し、探針の進退量を算出する。そして、探針と参照用電極との電位差から電気抵抗を算出する。このように、探針を突き刺して探針の進退量と電気抵抗値及び／又は抵抗率を算出することとしたので、正確に各層の厚さを計測することができる。 A probe is inserted into the scale layer and the amount of movement of the probe is calculated. Then, the electrical resistance is calculated from the potential difference between the probe and the reference electrode. In this way, the amount of advancement and retraction of the probe and the electric resistance value and/or resistivity are calculated by piercing the probe, so that the thickness of each layer can be accurately measured.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記スケール層は、前記伝熱管の内面側から表面側に向かって第１層と第２層とを有し、前記第１層と前記第２層は抵抗率が一桁以上異なる。 Further, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the scale layer has a first layer and a second layer from the inner surface side of the heat transfer tube to the surface side thereof, and the first layer and the second layer differ by more than one order of magnitude in resistivity.

第１層と第２層は抵抗率が一桁以上異なることはら、第１層と第２層の界面の位置を電気抵抗値及び／又は抵抗率から判断し易いので、正確に各層の厚さを計測することができる。 Since the resistivity of the first layer and the second layer differs by one digit or more, the position of the interface between the first layer and the second layer can be easily determined from the electrical resistance value and/or the resistivity. can be measured.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記第１層は、マグネタイト層を含むとされ、前記第２層は、前記第１層よりも柔らかいヘマタイト層を含む。 Furthermore, in the scale thickness measuring device of the present invention, the first layer includes a magnetite layer, and the second layer includes a hematite layer that is softer than the first layer.

ボイラの火炉に面して設置され、内部にボイラ水が流れる伝熱管は、ボイラ水が流れる内表面に、硬質のマグネタイト層が付着し、その上に軟質のヘマタイト層が付着する。上記のスケール厚さ計測装置によれば、電気抵抗値と金属表面からの距離とから電気抵抗値の変化及び／又は抵抗率の変化を算出して、マグネタイト層とヘマタイト層の厚さを正確に得ることができる。 A heat transfer tube, which is installed facing a boiler furnace and through which boiler water flows, has a hard magnetite layer adhered to the inner surface through which the boiler water flows, and a soft hematite layer adheres thereon. According to the scale thickness measuring device described above, the change in electrical resistance and/or the change in resistivity is calculated from the electrical resistance and the distance from the metal surface, and the thicknesses of the magnetite layer and the hematite layer are accurately determined. Obtainable.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記本体部は、前記伝熱管の長手方向へスライドさせるスライド手段を備え、前記スライド手段は、前記長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って移動する。 Further, in the scale thickness measuring device of the present invention, the main body includes slide means for sliding in the longitudinal direction of the heat transfer tube, and the slide means extends in the longitudinal direction and is fixed to the heat transfer tube. Move along rails.

レールに沿って探針をスライドさせることで精度良く探針をスライドさせて伝熱管の長手方向に移動さることができる。また、レールを導電性材料で構成し、レールを金属表面と同電位の部材に取り付けることとすれば、計測時の参照電圧をレールから取得することができる。 By sliding the probe along the rail, the probe can be slid precisely and moved in the longitudinal direction of the heat transfer tube. Also, if the rail is made of a conductive material and attached to a member that has the same potential as the metal surface, the reference voltage during measurement can be obtained from the rail.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記制御部は、前記制御部で得られる前記探針の進退量に対する電気抵抗値の変化量及び／又は抵抗率の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出する。 Further, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the controller determines the scale layer from the amount of change in the electrical resistance value and/or the amount of change in the resistivity with respect to the advance/retreat amount of the probe obtained by the controller. Calculate the thickness of each multiple layer.

前記参照用電極の先端は、前記伝熱管の表面に対して前記探針の先端と同一距離にあり、前記探針とともに進退可能とされた参照用探針とされている。 The tip of the reference electrode is at the same distance as the tip of the probe with respect to the surface of the heat transfer tube, and serves as a reference probe that can move back and forth together with the probe.

参照用電極として、伝熱管の表面に対して先端が同一距離にある探針とともに進退可能とされた参照用探針を用いることできるので。参照電極の先端と探針の先端との距離を短くして精度よく電気抵抗値及び／又は抵抗率を計測することができる。 As the reference electrode, it is possible to use a probe whose tip is at the same distance from the surface of the heat transfer tube and a reference probe that can move back and forth. By shortening the distance between the tip of the reference electrode and the tip of the probe, the electrical resistance value and/or resistivity can be measured with high accuracy.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記参照用探針と前記探針の間に、定電流を通電させる定電流源及び電圧計測回路を備え、前記コンピュータは、前記電圧計測回路にて得られた前記参照用探針と前記探針との間の電圧測定値から、前記探針の進退量と、電気抵抗値を演算する。 Further, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, a constant current source for applying a constant current and a voltage measuring circuit are provided between the reference probe and the probe, and the computer controls the voltage measuring circuit to From the obtained voltage measurement value between the reference probe and the probe, the advance/retreat amount of the probe and the electric resistance value are calculated.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記探針に加わる接触圧力を計測する接触圧力計測部を備え、前記接触圧力計測部によって計測された接触圧力が閾値を超えた場合、及び／又は前記電気抵抗値がゼロに近い場合に、前記進退手段による前記探針の進出が停止される。 Further, the scale thickness measuring apparatus of the present invention includes a contact pressure measuring unit that measures the contact pressure applied to the probe, and when the contact pressure measured by the contact pressure measuring unit exceeds a threshold value, and/or When the electric resistance value is close to zero, the advance/retreat of the probe by the advancing/retreating means is stopped.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記コンピュータは、前記探針の進退量と、電気抵抗値の変化量に加えて、前記探針の進退量と、前記接触圧力の変化量から前記スケール層の各複数層の厚さを演算する。 Further, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the computer calculates the above-described Calculate the thickness of each multiple layer of the scale layer.

また、本発明のスケール厚さ計測方法は、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測方法であって、探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させ、前記探針の進退量を計測し、前記伝熱管と電気的に接続された参照用探針と前記探針との電位差から電気抵抗値を算出し、前記進退量と、前記電気抵抗値に基づいてデータ処理を行い、前記進退量と、前記電気抵抗値の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出する。 Further, the scale thickness measuring method of the present invention is a scale thickness measuring method for measuring the thickness of a scale layer consisting of a plurality of layers adhered to the inner surface of a heat transfer tube in which boiler water flows, wherein a probe is used. The probe is advanced and retreated in a direction orthogonal to the inner surface of the heat transfer tube, the amount of advance and retreat of the probe is measured, and the electric resistance value is obtained from the potential difference between the reference probe electrically connected to the heat transfer tube and the probe. is calculated, data processing is performed based on the advance/retreat amount and the electrical resistance value , and the thickness of each of the multiple layers of the scale layer is calculated from the advance/retreat amount and the amount of change in the electrical resistance value.

さらに、本発明のスケール厚さ計測方法では、前記伝熱管の長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って前記探針を移動する。 Further, in the scale thickness measuring method of the present invention, the probe is moved along a rail extending in the longitudinal direction of the heat transfer tube and fixed to the heat transfer tube.

ボイラの伝熱管内面などに付着した及び複数層からなるスケール層の厚さを簡便かつ正確に計測することができる。 It is possible to simply and accurately measure the thickness of a multi-layered scale layer adhering to the inner surface of a boiler heat transfer tube or the like.

本発明のスケール厚さ計測装置を適用するボイラ発電プラントを示した概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a boiler power plant to which a scale thickness measuring device of the present invention is applied; FIG. 図１の火炉を構成する水冷壁を示した部分拡大斜視図である。FIG. 2 is a partially enlarged perspective view showing a water-cooled wall constituting the furnace of FIG. 1; 伝熱管を拡大して示した部分縦断面図である。FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view showing an enlarged heat transfer tube; 本発明の一実施形態に係るスケール厚さ計測装置の概略構成を示した斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a scale thickness measuring device according to one embodiment of the present invention; FIG. 図４の要部を示した側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a main part of FIG. 4; スケール厚さ計測装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the scale thickness measuring device. 探針ガイドを示した側面図である。FIG. 4 is a side view showing a probe guide; ２探針式を示した模式図である。It is a schematic diagram showing a two-probe system. 計測例を示し、探針の挿入深さに対する電気抵抗値と抵抗率を示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing an example of measurement and showing the electrical resistance value and resistivity with respect to the insertion depth of the probe; FIG. 第３実施形態に係るスケール厚さ計測装置の要部を示した側断面図である。FIG. 11 is a side cross-sectional view showing a main part of a scale thickness measuring device according to a third embodiment;

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１には、本実施形態に係るスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法を適用するボイラ発電プラント１の概略構成が示されている。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment concerning this invention is described with reference to drawings.
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a boiler power plant 1 to which the scale thickness measuring device and scale thickness measuring method according to the present embodiment are applied.

ボイラ発電プラント１は、火炉３及び過熱器（又は過熱器及び再熱器）４を有するボイラ２と、過熱器４から導かれた過熱蒸気によって回転駆動される蒸気タービン６と、蒸気タービン６にて膨張して仕事を終えた蒸気を凝縮液化する復水器７とを備えている。蒸気タービン６には、発電機８が接続されており、蒸気タービン６の回転駆動力を得て発電する。 The boiler power plant 1 includes a boiler 2 having a furnace 3 and a superheater (or superheater and reheater) 4, a steam turbine 6 driven to rotate by superheated steam guided from the superheater 4, and the steam turbine 6 and a condenser 7 for condensing and liquefying the steam that has been expanded and finished work. A generator 8 is connected to the steam turbine 6, and the rotational driving force of the steam turbine 6 is obtained to generate power.

復水器７と火炉３との間には、火炉３の伝熱管９内に給水となるボイラ水を供給するための給水系統１０が設けられている。給水系統１０には、復水器７側から順に、復水ポンプ１２、給水ヒータ１３、給水ポンプ１４、給水弁１５などが設けられている。給水ヒータ１３には、蒸気タービン６から図示しない抽気された蒸気によって給水が加熱されるようになっている。 A water supply system 10 is provided between the condenser 7 and the furnace 3 to supply boiler water as water supply to the heat transfer tubes 9 of the furnace 3 . The water supply system 10 is provided with a condensate pump 12 , a water supply heater 13 , a water supply pump 14 , a water supply valve 15 and the like in this order from the condenser 7 side. The feed water heater 13 heats the feed water with steam (not shown) extracted from the steam turbine 6 .

火炉３に設けられた伝熱管９は、例えば炭素鋼や低クロム合金鋼製やＳＵＳ３０４などのステンレス鋼製とされ、火炉３の水冷壁を構成する炉壁管とされており、一部は火炎Ｆに曝されるように配置されている。伝熱管９は、図２に示すように、例えばフィン１１を介して鉛直方向に延在して並列に複数設けられている。給水系統１０から伝熱管９内に供給されるボイラ水は、ＣＷＴ（複合水処理、又は酸素処理（ＯＴ）と称される）運用されており、弱アルカリ性にて所定量の溶存酸素が共存している。 The heat transfer tubes 9 provided in the furnace 3 are made of, for example, carbon steel, low-chromium alloy steel, or stainless steel such as SUS304. positioned to be exposed to F. As shown in FIG. 2 , a plurality of heat transfer tubes 9 are provided in parallel so as to extend in the vertical direction via fins 11 , for example. The boiler water supplied from the water supply system 10 into the heat transfer tubes 9 is operated by CWT (combined water treatment, or called oxygen treatment (OT)), and is weakly alkaline and contains a predetermined amount of dissolved oxygen. ing.

図３に示すように、伝熱管９内には、鉄Ｆｅを含んだボイラ水Ｗが供給され、火炎Ｆに曝される火炉内側が厚くなるようにスケールＳｃが付着する場合がある。このスケールＳｃは、伝熱管９の内表面に形成されたマグネタイトを主成分とする硬質スケール層で、マグネタイトを含む層（第１層：以下「マグネタイト層」という。）の上に、へマタイトを主成分とした小粒径のポーラス状のパウダースケールで脆い付着層で、ヘマタイトを含む層（第２層：以下「ヘマタイト層」という。）から成るものである。なお、図中の矢印はボイラ水Ｗの流れ方向を示す。スケール厚さ計測装置２０は、このスケールＳｃの厚さを計測する。 As shown in FIG. 3, boiler water W containing iron (Fe) is supplied into the heat transfer tubes 9, and scale Sc may adhere so that the inside of the furnace exposed to the flame F becomes thick. This scale Sc is a hard scale layer mainly composed of magnetite formed on the inner surface of the heat transfer tube 9. A layer containing magnetite (first layer: hereinafter referred to as "magnetite layer") is coated with hematite. It consists of a layer (second layer: hereinafter referred to as "hematite layer") containing hematite, which is a brittle adherent layer of small particle size porous powder scales as the main component. In addition, the arrow in a figure shows the flow direction of the boiler water W. FIG. The scale thickness measuring device 20 measures the thickness of this scale Sc.

図４には、スケール厚さ計測装置２０が示されている。
スケール厚さ計測装置２０は、伝熱管９の外表面付近に設置され、本体部２１と、レール２３と、レール固定部２５を備えている。
本体部２１には、少なくとも１本の探針２２と、探針２２を計測対象となるスケールＳｃに対してその探針２２の長手方向に進退させる図示しないアクチュエータ（進退手段）と、本体部２１をレール２３に対してレール２３の長手方向（図４、図５では紙面上下方向）にスライド移動させる図示しない走行部（スライド手段）とを備えている。探針２２は、本体部２１及びレール２３に対して絶縁状態で支持されている。また、レール２３の長手方向の両端部分にはレール固定部２５が設けられていて、例えばマグネットやクランプ機構のあるネジ等により伝熱管９の外表面に一時的に固定することができる。このとき、探針２２の長手方向は、伝熱管９の内表面に対して略垂直であり、レール２３の長手方向と略直交する方向になる。 FIG. 4 shows a scale thickness measuring device 20. As shown in FIG.
The scale thickness measuring device 20 is installed in the vicinity of the outer surface of the heat transfer tube 9 and includes a body portion 21 , rails 23 and rail fixing portions 25 .
The body portion 21 includes at least one probe 22, an actuator (advance/retreat means) (not shown) for advancing and retreating the probe 22 with respect to the scale Sc to be measured in the longitudinal direction of the probe 22; with respect to the rail 23 in the longitudinal direction of the rail 23 (vertical direction in FIGS. 4 and 5). The probe 22 is supported in an insulated state with respect to the main body 21 and the rail 23 . Rail fixing portions 25 are provided at both ends of the rail 23 in the longitudinal direction, and can be temporarily fixed to the outer surface of the heat transfer tube 9 by, for example, magnets or screws with a clamping mechanism. At this time, the longitudinal direction of the probe 22 is substantially perpendicular to the inner surface of the heat transfer tube 9 and substantially perpendicular to the longitudinal direction of the rail 23 .

図６に示すように、本体部２１は、探針２２を通過する電流の計測で算出された電気抵抗値を得る電気抵抗計測部４９と、走行部によってレール２３の長手方向に走行した走行量を計測する走行量計測部５０と、アクチュエータによって探針２２がスケールＳｃに向かって進退された進退量を計測する進退量計測部５１とを備えている。本体部２１には、計測線５５を介してコンピュータ（制御部）３２が接続されている。コンピュータ３２は、電気抵抗計測部４９にて演算された電気抵抗値、走行量計測部５０にて計測された走行量、進退量計測部５１にて計測された進退量などを得て種々の演算を行うとともに、本体部２１のレール２３の走行や探針２２の進退を制御する。
また、電気抵抗計測部４９と、走行量計測部５０と、進退量計測部５１は、センサ部分が本体部２１に収納され、各センサからの信号の演算処理をコンピュータ３２で実施して、電気抵抗値、走行量、進退量を算出する演算処理をしても良い。 As shown in FIG. 6, the main body 21 includes an electrical resistance measuring section 49 that obtains an electrical resistance value calculated by measuring the current passing through the probe 22, and an amount of running in the longitudinal direction of the rail 23 by the running section. and an advance/retreat amount measurement unit 51 that measures the amount of advance/retreat of the probe 22 toward the scale Sc by the actuator. A computer (controller) 32 is connected to the main body 21 via a measurement line 55 . The computer 32 obtains the electrical resistance value calculated by the electrical resistance measuring unit 49, the traveling amount measured by the traveling amount measuring unit 50, the advancing/retreating amount measured by the advancing/retreating amount measuring unit 51, and performs various calculations. , and controls the travel of the rail 23 of the main body 21 and the advance and retreat of the probe 22 .
The electrical resistance measurement unit 49, the travel amount measurement unit 50, and the advance/retreat amount measurement unit 51 have sensor portions housed in the main unit 21, and the computer 32 performs arithmetic processing on signals from each sensor to Arithmetic processing may be performed to calculate the resistance value, travel amount, and advance/retreat amount.

探針２２は、ステンレス材（ＳＵＳ３０４など）、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、カーボンナノチューブ、オスミウム合金、シリコン等の導電性材料で構成されており、少なくとも先端部分の直径は数μｍと細くされている。探針２２は、測定対象に応じて取り替え可能となっている。取り替える探針２２としては、長さの異なるものや、先端が伝熱管９の内表面と同じ曲率を有するもの等が挙げられる。 The probe 22 is made of a conductive material such as stainless steel (SUS304, etc.), tungsten, tungsten carbide, molybdenum, carbon nanotube, osmium alloy, silicon, etc., and has a diameter of at least several micrometers at the tip. . The probe 22 is replaceable according to the object to be measured. As the probe 22 to be replaced, one having a different length, one having the same curvature as the inner surface of the heat transfer tube 9 at the tip, and the like can be mentioned.

探針２２は、先端部分を除いて長さが長いものほど強度を確保するために径を太くしておくのが好ましい。
また、図７に示すように、探針２２を内部にて支持する探針ガイド２４を設けることとしても良い。探針ガイド２４は支持にあたり絶縁物であることが好ましく、この直径φＤ１は例えば約１０μｍ～１００μｍとされ、探針２２の直径φＤ２は例えば２μｍ～１０μｍとされる。探針２２の周囲が絶縁物の探針ガイド２４で覆われるので、探針２２と被計測層（本実施形態ではヘマタイト層及びマグネタイト層）との接触部分が探針２２の先端に限定されるので、接触面積による電気抵抗値への影響を抑制することができる。 It is preferable that the diameter of the probe 22 is made thicker in order to secure the strength as the length of the probe 22 becomes longer, except for the tip portion.
Further, as shown in FIG. 7, a probe guide 24 that supports the probe 22 inside may be provided. The probe guide 24 is preferably made of an insulating material for support, and its diameter φD1 is, for example, about 10 μm to 100 μm, and the diameter φD2 of the probe 22 is, for example, 2 μm to 10 μm. Since the periphery of the probe 22 is covered with a probe guide 24 made of an insulating material, the contact portion between the probe 22 and the layer to be measured (hematite layer and magnetite layer in this embodiment) is limited to the tip of the probe 22. Therefore, the influence of the contact area on the electrical resistance value can be suppressed.

図４に示されているように、レール２３は、伝熱管９に形成した切欠Ｃを跨ぐように伝熱管９の外表面付近で長手方向に延在して設けられている。レール２３の長手方向の両端部分には、レール固定部２５が設けられていて、伝熱管９に対して例えばマグネットやクランプ可能なネジ等により伝熱管９の外表面に着脱自在に固定されている。レール２３は、金属等の導電性材料とされている。このため、レール２３は伝熱管９と同電位となるので、電気抵抗値を算出するための電流値や電圧値を計測時の参照電圧をレール２３から取得することができる。 As shown in FIG. 4 , the rail 23 is provided extending in the longitudinal direction near the outer surface of the heat transfer tube 9 so as to straddle the notch C formed in the heat transfer tube 9 . Rail fixing portions 25 are provided at both ends of the rail 23 in the longitudinal direction, and are detachably fixed to the outer surface of the heat transfer tube 9 by, for example, magnets or clampable screws. . The rail 23 is made of a conductive material such as metal. Therefore, since the rail 23 has the same potential as the heat transfer tube 9, it is possible to acquire the reference voltage from the rail 23 when measuring the current value and the voltage value for calculating the electrical resistance value.

本体部２１は、レール２３に沿って走行するようになっており、コンピュータ３２の指令に基づいて所定位置に停止される。本体部２１の停止位置は、走行量計測部５０によって計測された走行量に基づいて演算される。 The body portion 21 runs along the rails 23 and is stopped at a predetermined position based on a command from the computer 32 . The stop position of the body portion 21 is calculated based on the travel distance measured by the travel distance measurement portion 50 .

図５に示されているように、探針２２は、コンピュータ３２の指令に基づいて伝熱管９に対してμｍ単位で進退し、その進退量は進退量計測部５１にて計測される。探針２２が伝熱管９の内表面へと向かい接近するように進行させる。伝熱管９の内表面上にマグネタイト層３４とヘマタイト層３５が形成されている場合に、探針２２の進退量応じて、マグネタイト層３４又はヘマタイト層３５内に先端を位置させることになる。これにより、伝熱管９表面からレール２３を経由する参照電位と、探針２２の間の電位差を計測し、通電した電流値より伝熱管９表面から探針２２の先端位置における電気抵抗値を得ることができる。通電した電流値は後述するように定電流値としてもよい。
また、電気抵抗値に合せて抵抗率を算出しても良い。
抵抗率は、
（抵抗率）＝（電気抵抗値）×（電流通過面積）／（電流通過距離）
により算出され、電流通過距離は探針２２の進退量計測部５１より計測される。電流通過面積は探針２２の先端のサイズ（例えば図７の直径φＤ２など）により算出するが、先端形状で多少の変化があるため、抵抗率が既存の層を事前に仮計測して補正しておくと更に好ましい。
探針２２の先端がヘマタイト層３５やマグネタイト層３４を通過して、伝熱管９の表面に接触すると、電気抵抗値はほぼゼロとなり、それ以上探針２２を進行させると計測装置が損傷するため、直ちに探針２２の進行を停止させることが望ましい。 As shown in FIG. 5 , the probe 22 advances and retreats with respect to the heat transfer tube 9 in units of μm based on instructions from the computer 32 , and the amount of advance and retreat is measured by the advance and retreat amount measuring section 51 . The probe 22 is advanced to approach the inner surface of the heat transfer tube 9 . When the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 are formed on the inner surface of the heat transfer tube 9 , the tip is positioned in the magnetite layer 34 or the hematite layer 35 depending on the amount of movement of the probe 22 . Thereby, the reference potential passing through the rail 23 from the surface of the heat transfer tube 9 and the potential difference between the probe 22 is measured, and the electric resistance value at the tip position of the probe 22 from the surface of the heat transfer tube 9 is obtained from the current value. be able to. The applied current value may be a constant current value as described later.
Also, the resistivity may be calculated in accordance with the electrical resistance value.
The resistivity is
(Resistivity) = (Electrical resistance value) x (Current passing area) / (Current passing distance)
, and the current passing distance is measured by the advancing/retreating amount measuring unit 51 of the probe 22 . The current passing area is calculated based on the size of the tip of the probe 22 (for example, the diameter φD2 in FIG. 7). It is more preferable to keep
When the tip of the probe 22 passes through the hematite layer 35 or the magnetite layer 34 and contacts the surface of the heat transfer tube 9, the electrical resistance becomes almost zero, and if the probe 22 is advanced any further, the measuring device will be damaged. , it is desirable to stop the advancement of the probe 22 immediately.

コンピュータ３２は、探針２２の先端の各位置（探針２２の進退量）における電気抵抗値を電気抵抗計測部４９から得て所定の処理を行い、伝熱管９の内表面に付着した付着層をマグネタイト層かヘマタイト層かを区別し、かつ各層の厚さを演算する。 The computer 32 obtains the electrical resistance value at each position of the tip of the probe 22 (advance and retreat amount of the probe 22) from the electrical resistance measurement unit 49, performs a predetermined process, and determines the adhesion layer attached to the inner surface of the heat transfer tube 9 is classified as a magnetite layer or a hematite layer, and the thickness of each layer is calculated.

コンピュータ３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。 The computer 32 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and a readable storage medium. A series of processes for realizing various functions are stored in a storage medium or the like in the form of a program, for example, and the CPU reads out this program to a RAM or the like, and executes information processing and arithmetic processing. As a result, various functions are realized. The program may be pre-installed in a ROM or other storage medium, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or delivered via wired or wireless communication means. etc. may be applied. Computer-readable storage media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, semiconductor memories, and the like.

図８には、２探針式による計測例が示されている。同図に示すように、参照用探針２２Ｒと探針２２との間には定電流源と電圧測定回路とが接続される。本実施形態では、参照用探針２２Ｒがレール２３に直接に電気的接続してあり、伝熱管９表面からレール２３を経由した参照電位を得る。図８のように参照用探針２２Ｒを探針２２に近接して設けることで、伝熱管９やレール２３の電気抵抗（内部抵抗の一部となる）の影響を極力抑制することができる。
定電流源は例えば１ｍＡ～１００ｍＡの電流が印加される様に事前に電圧を設定した定電圧源であっても良いが、以下に示すように定電流源とするとさらに好ましい。
定電流源からは、例えば１ｍＡ～１００ｍＡの定電流が印加される。定電流値は計測対象の層の抵抗率や層厚さから、参照用探針２２Ｒから伝熱管９の内表面と計測対象の層を経由して探針２２と間の電圧差が例えば０．１ｍＶから１ｍＶ以上となるように、また安全性を考慮して作業者に感電を発生させない低電圧印加となるよう選定される。また、定電流を印加して計測することで、参照用探針２２Ｒと探針２２とこれらの間の計測線などの計測系の内部抵抗の値や、探針２２と計測対象の層との接触抵抗による電圧降下が、計測する電圧差よりも十分に小さくなるように定電流値を選定することができるとともに、この電圧降下の値が計測対象の層によらず一定値以内になるので、計測値の信頼性が向上する。また、本実施形態のように抵抗率の異なる複数の層の計測に当たって、例えば、抵抗率の小さい層を計測する際の電圧差が例えば０．１ｍＶから１ｍＶ以上であり、抵抗率の大きな層を計測する際の電圧差が例えば１Ｖから１０Ｖ以下となるように電圧計測系の精度から適切な電流値を設定することができるので更に好ましい。 FIG. 8 shows an example of measurement by a two-probe system. As shown in the figure, a constant current source and a voltage measuring circuit are connected between the reference probe 22R and the probe 22. FIG. In this embodiment, the reference probe 22R is directly electrically connected to the rail 23, and the reference potential is obtained from the surface of the heat transfer tube 9 via the rail 23. FIG. By providing the reference probe 22R close to the probe 22 as shown in FIG. 8, the influence of the electrical resistance of the heat transfer tube 9 and the rail 23 (which becomes part of the internal resistance) can be suppressed as much as possible.
The constant current source may be, for example, a constant voltage source whose voltage is set in advance so that a current of 1 mA to 100 mA is applied, but it is more preferable to use a constant current source as described below.
A constant current of, for example, 1 mA to 100 mA is applied from the constant current source. From the resistivity and layer thickness of the layer to be measured, the constant current value is such that the voltage difference between the reference probe 22R and the probe 22 via the inner surface of the heat transfer tube 9 and the layer to be measured is, for example, 0.5. The voltage is selected to be 1 mV to 1 mV or more, and to apply a low voltage that does not cause an electric shock to the operator in consideration of safety. In addition, by applying a constant current for measurement, the internal resistance value of the measurement system such as the reference probe 22R, the probe 22, and the measurement line between them, and the resistance between the probe 22 and the layer to be measured The constant current value can be selected so that the voltage drop due to contact resistance is sufficiently smaller than the voltage difference to be measured, and the value of this voltage drop is within a certain value regardless of the layer to be measured. Improves the reliability of measurements. Further, when measuring a plurality of layers with different resistivities as in this embodiment, the voltage difference when measuring a layer with a low resistivity is, for example, 0.1 mV to 1 mV or more, and a layer with a high resistivity is measured. It is more preferable because the current value can be appropriately set from the accuracy of the voltage measurement system so that the voltage difference at the time of measurement is, for example, 1 V to 10 V or less.

次に、上述したスケール厚さ計測装置２０の使用方法について説明する。図２及び図４に示したように、先ず、計測対象となる伝熱管９の一部に切欠Ｃを形成する。このとき、切欠Ｃの位置は、火炉３内側とは反対側の外側とする。これにより、火炉３内での作業を回避することができるとともに、スケールＳｃ層が厚く形成され易い火炉３内側の計測が容易となる。切欠Ｃの大きさは、計測位置Ｍにアクセスできる大きさであって、スケール厚さ計測装置２０の本体部２１がレール２３を走行しても探針２２が挿入して伝熱管９のスケールＳｃに接触し進行できる大きさであれば良い。したがって、従来のように数ｍ単位の抜管は不要となる。 Next, a method of using the scale thickness measuring device 20 described above will be described. As shown in FIGS. 2 and 4, first, a notch C is formed in a portion of the heat transfer tube 9 to be measured. At this time, the position of the notch C is the outside of the furnace 3 opposite to the inside. This makes it possible to avoid work inside the furnace 3 and facilitates measurement inside the furnace 3 where a thick scale Sc layer is likely to be formed. The size of the notch C is such that the measuring position M can be accessed. It is sufficient if it is large enough to contact and proceed. Therefore, it is not necessary to remove the tube by several meters as in the conventional art.

作業者は、切欠Ｃを跨ぐようにレール２３を伝熱管９の外表面に対して設置する。このとき、レール２３に設けた磁石などのレール固定部２５によってレール２３が伝熱管９に対して移動しないように仮固定される。 The operator installs the rail 23 on the outer surface of the heat transfer tube 9 so as to straddle the notch C. As shown in FIG. At this time, the rails 23 are temporarily fixed so as not to move with respect to the heat transfer tubes 9 by rail fixing portions 25 such as magnets provided on the rails 23 .

次に、レール２３をレール固定部２５で伝熱管９に仮固定して、スケール厚さ計測装置２０の本体部２１をレール２３上に設置する。このとき、伝熱管９に対するレール２３の位置、及び、レール２３に対する本体部２１の位置が初期位置としてコンピュータ３２に入力される。これにより、伝熱管９の計測位置Ｍに対する本体部２１の長手方向（図４において紙面の上下方向）の初期位置が決定される。 Next, the rail 23 is temporarily fixed to the heat transfer tube 9 by the rail fixing portion 25 , and the body portion 21 of the scale thickness measuring device 20 is installed on the rail 23 . At this time, the position of the rail 23 with respect to the heat transfer tube 9 and the position of the main body 21 with respect to the rail 23 are input to the computer 32 as initial positions. As a result, the initial position of the main body 21 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 4) with respect to the measurement position M of the heat transfer tube 9 is determined.

探針２２の先端の本体部２１に対する位置が初期位置としてコンピュータ３２に入力される。伝熱管９と本体部２１との位置関係、及び、本体部２１とレール２３との位置関係が決まっているので、伝熱管９の計測位置Ｍにおける表面に対する探針２２の先端の初期位置が決定される。 The position of the tip of the probe 22 relative to the main body 21 is input to the computer 32 as an initial position. Since the positional relationship between the heat transfer tube 9 and the main body 21 and the positional relationship between the main body 21 and the rail 23 are determined, the initial position of the tip of the probe 22 with respect to the surface of the heat transfer tube 9 at the measurement position M is determined. be done.

そして、コンピュータ３２の指令により、探針２２の先端を水平方向（図５の矢印Ａ２で示した方向）に伝熱管９の内表面に対してμｍ単位で管理しながらゆっくりと接近するように進行させる。探針２２の先端の進行速度は、スケールＳｃに徐々に入り込むよう、数μｍ～１μｍ／ｓ以下の遅い速度が好ましい。 Then, according to a command from the computer 32, the tip of the probe 22 is advanced horizontally (in the direction indicated by the arrow A2 in FIG. 5) so as to slowly approach the inner surface of the heat transfer tube 9 while being controlled in units of μm. Let The advancing speed of the tip of the probe 22 is preferably a slow speed of several μm to 1 μm/s or less so that it gradually enters the scale Sc.

探針２２の先端がヘマタイト層３５、マグネタイト層３４の順に突き刺さり、その後、探針２２の先端が伝熱管９の内表面に向かって進行する。探針２２の先端の進行中の各位置は、進退量計測部５１によって逐次計測されている。これと同時に、探針２２で計測された電気抵抗値も電気抵抗計測部４９によって逐次計測と算出がされている。
そして、探針２２の先端がスケールＳｃに突き刺さり、探針２２の先端が伝熱管９の内表面に接触する。そうすると、探針２２の先端における電気抵抗値はほぼゼロ（電気抵抗値から算出された抵抗率が例えば数１０～数１００ｎΩｍ（炭素鋼や低クロム合金鋼の場合）程度となる。このとき、探針２２が伝熱管９の内表面に接触していることになり、探針２２の進行が停止され、この位置で電気抵抗値の算出のための計測が終了する。 The tip of the probe 22 pierces the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 in that order, and then advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9 . Each advancing position of the tip of the probe 22 is sequentially measured by the advancing/retreating amount measuring unit 51 . At the same time, the electrical resistance value measured by the probe 22 is also sequentially measured and calculated by the electrical resistance measuring unit 49 .
Then, the tip of the probe 22 pierces the scale Sc and the tip of the probe 22 contacts the inner surface of the heat transfer tube 9 . Then, the electric resistance value at the tip of the probe 22 is almost zero (the resistivity calculated from the electric resistance value is, for example, several tens to several hundred nΩm (in the case of carbon steel or low chromium alloy steel). The needle 22 comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube 9, the movement of the probe 22 is stopped, and the measurement for calculating the electrical resistance value ends at this position.

ここで、切欠Ｃから計測する被計測層であるヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４の、探針２２の先端と伝熱管９の内表面との間の電圧値や電流値について、ヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４の中に水分が侵入していると、算出される電気抵抗値が変化する可能性がある。計測にあたり、伝熱管９内部の被計測層を乾燥させることが望ましいが、計測までの待機時間が必要になったり、乾燥用の送風機が追加で必要になる。しかしながら、本実施形態では、不十分な乾燥状態でも、短時間で探針２２の先端と伝熱管９の内表面との間の電圧値や電流値を計測して、電気抵抗値や抵抗率の相対比較を行うので、被計測層の乾燥状態の影響を受けずに、正確に各層の厚さを計測することができる。 Here, regarding the voltage value and current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, which are layers to be measured from the notch C, the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 Moisture intrusion into layer 34 may change the calculated electrical resistance value. It is desirable to dry the layer to be measured inside the heat transfer tube 9 before the measurement, but this requires a waiting time before the measurement and an additional blower for drying. However, in this embodiment, even in an insufficiently dry state, the voltage value and current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 are measured in a short time, and the electrical resistance value and resistivity are measured. Since the relative comparison is performed, the thickness of each layer can be accurately measured without being affected by the dry state of the layer to be measured.

探針２２で計測された電気抵抗値が、伝熱管９の電気抵抗値となりほぼゼロとなる位置では、伝熱管９の内表面に探針２２の先端が接触した状態であり、探針２２の先端の進行が直ちに停止されて、探針２２の先端を含めたスケール厚さ計測装置２０の損傷を防止する。
その後、探針２２の先端が伝熱管９の内表面から離間するように後退され、初期位置へと戻される。
次に、本体部２１がレール２３上を走行し、本体部２１を所定位置で停止させた後に、上述したように探針２２の先端を進退させて伝熱管９の長手方向での別位置においての電気抵抗の計測を行う。これを繰り返すことにより、伝熱管９の長手方向における複数箇所の電気抵抗計測が行われる。 At the position where the electrical resistance value measured by the probe 22 becomes the electrical resistance value of the heat transfer tube 9 and becomes almost zero, the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9, and the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9. Advancement of the tip is immediately stopped to prevent damage to the scale thickness measuring device 20 including the tip of the probe 22 .
After that, the tip of the probe 22 is retracted away from the inner surface of the heat transfer tube 9 and returned to the initial position.
Next, after the body portion 21 travels on the rail 23 and stops the body portion 21 at a predetermined position, the tip of the probe 22 is advanced and retracted as described above to move it to another position in the longitudinal direction of the heat transfer tube 9. Measure the electrical resistance of By repeating this, electrical resistance measurement is performed at a plurality of locations in the longitudinal direction of the heat transfer tube 9 .

図９には、所定の走行位置における計測結果が示されている。同図において横軸は探針２２の先端の進退量である挿入深さを示し、縦軸は電気抵抗値を示すものと、抵抗率を示すものがあり、本図では縦軸を対数スケールで示している。 FIG. 9 shows measurement results at a predetermined running position. In the figure, the horizontal axis indicates the insertion depth, which is the advance and retreat amount of the tip of the probe 22, and the vertical axis indicates the electric resistance value and the resistivity. showing.

探針２２の先端が初期位置とされている場合は、探針２２の先端はヘマタイト層３５にも接触しておらず、ヘマタイト層３５の外側（空気）に位置しているので、電気抵抗値及び抵抗率（ρ１）は計測レンジを超えた値を示す。 When the tip of the probe 22 is set to the initial position, the tip of the probe 22 is not in contact with the hematite layer 35 either, and is positioned outside the hematite layer 35 (air). and resistivity (ρ1) show values exceeding the measurement range.

探針２２の先端を伝熱管９の内表面に向かって進行していくとともに電流値と電圧値の計測から電気抵抗値が算出され、さらに探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置から抵抗率が算出されてもよい。第１深さｔ１にて電気抵抗値が急激に第１電気抵抗値Ｒ１まで減少する。このとき、ヘマタイト層３５の電気抵抗値（例えば抵抗率：ρ２：１ｋΩｍ～１００ｋΩｍ）を計測し始めたとされる。第１深さｔ１はヘマタイト層３５の表面にあたる。このときヘマタイト層３５の層厚により探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値は絶対値が変わるが、抵抗率ρ２はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。 As the tip of the probe 22 advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9, the electrical resistance value is calculated from the measurement of the current value and the voltage value. Resistivity may be calculated from the position. At the first depth t1, the electrical resistance value abruptly decreases to the first electrical resistance value R1. At this time, it is said that the measurement of the electrical resistance value (for example, resistivity: ρ2: 1 kΩm to 100 kΩm) of the hematite layer 35 was started. The first depth t1 corresponds to the surface of the hematite layer 35 . At this time, the relative positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 differ depending on the layer thickness of the hematite layer 35, so that the absolute value of the electrical resistance changes, but the resistivity ρ2 does not change significantly, and is stable. will get the value.

そして、探針２２の先端の挿入深さが第１深さｔ１から僅かに深くなると、探針２２が示す電気抵抗値が徐々に小さくなり、第２深さｔ２で第２電気抵抗値Ｒ２を示す。第１電気抵抗値Ｒ１から第２電気抵抗値Ｒ２まで漸次減少した電気抵抗値は、ヘマタイト層３５の厚さに起因する電気抵抗の減少である。このとき探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置が近くなることで、ヘマタイト層３５の電気抵抗値は徐々に小さくなるが、ヘマタイト層３５の抵抗率ρ２はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。したがって、第１深さｔ１と第２深さｔ２との差分がヘマタイト層３５の厚さとなる。 Then, when the insertion depth of the tip of the probe 22 becomes slightly deeper than the first depth t1, the electrical resistance value indicated by the probe 22 gradually decreases, and reaches the second electrical resistance value R2 at the second depth t2. show. The electrical resistance value that gradually decreases from the first electrical resistance value R1 to the second electrical resistance value R2 is a decrease in electrical resistance resulting from the thickness of the hematite layer 35. FIG. At this time, the relative positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 become closer, so that the electrical resistance value of the hematite layer 35 gradually decreases, but the resistivity ρ2 of the hematite layer 35 does not change significantly. get a stable value. Therefore, the thickness of the hematite layer 35 is the difference between the first depth t1 and the second depth t2.

第２深さｔ２から僅かに深さが深くなると、急激に電気抵抗値が第３電気抵抗値Ｒ３まで減少する。これは、マグネタイト層３４の電気抵抗値（例えば抵抗率：ρ３：０．００１ｍΩｍ～０．１ｍΩｍ）を計測しているものと考えられる。この計測結果から、第２深さｔ２は、ヘマタイト層３５とマグネタイト層３４との界面の位置と考えられる。このときマグネタイト層３４の層厚により探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値は絶対値が変わるが、抵抗率ρ３はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。
ヘマタイト層３５とマグネタイト層３４は抵抗率が一桁以上異なるので、ヘマタイト層３５とマグネタイト層３４との界面の位置で電気抵抗値の変化も大きくなり、また抵抗率は一桁以上の急激な変化を判断することになり、界面の位置を判断し易い。 When the depth is slightly deeper than the second depth t2, the electrical resistance value abruptly decreases to the third electrical resistance value R3. This is considered to be the measurement of the electrical resistance value (for example, resistivity: ρ3: 0.001 mΩm to 0.1 mΩm) of the magnetite layer 34 . From this measurement result, the second depth t2 is considered to be the position of the interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 . At this time, the relative positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 differ depending on the layer thickness of the magnetite layer 34, so that the absolute value of the electrical resistance changes, but the resistivity ρ3 does not change in order and is stable. will get the value.
Since the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 differ in resistivity by more than one order of magnitude, the change in electrical resistance becomes large at the position of the interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, and the resistivity changes abruptly by more than one order of magnitude. is determined, and it is easy to determine the position of the interface.

第２深さｔ２から深さが順次深くなっていくと、探針２２の先端が示す電気抵抗値が徐々に小さくなり、第１深さｔ１で第１電気抵抗値Ｒ１を示す。第２電気抵抗値Ｒ２から第１電気抵抗値Ｒ１まで漸次減少した電気抵抗値は、マグネタイト層３４の厚さに起因する電気抵抗の減少である。このとき探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置が近くなることで、マグネタイト層３４の電気抵抗値は徐々に小さくなるが、マグネタイト層３４の抵抗率ρ３はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。したがって、第２深さｔ２と第３深さｔ３との差分がマグネタイト層３４の厚さとなる。 As the depth gradually increases from the second depth t2, the electrical resistance value indicated by the tip of the probe 22 gradually decreases and exhibits the first electrical resistance value R1 at the first depth t1. The electrical resistance value that gradually decreases from the second electrical resistance value R2 to the first electrical resistance value R1 is a decrease in electrical resistance due to the thickness of the magnetite layer 34. FIG. At this time, the relative positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 become closer, so that the electrical resistance value of the magnetite layer 34 gradually decreases, but the resistivity ρ3 of the magnetite layer 34 does not change significantly. get a stable value. Therefore, the thickness of the magnetite layer 34 is the difference between the second depth t2 and the third depth t3.

第２深さｔ２から僅かに深さが深くなり第３深さｔ３になると、急激に電気抵抗値が例えば０．１Ω程度以下（例えば抵抗率：ρ４：１０ｎΩｍ～１０００ｎΩｍ（炭素鋼や低クロム合金鋼の場合）程度となり、ほぼゼロの電気抵抗値を示す。これにより、探針２２の先端が伝熱管９の内表面に到達したと判断する。
この電気抵抗値はほぼゼロとなった時点で、それ以上探針２２を進行させるとスケール厚さ計測装置２０が損傷するおそれがあるため、直ちに探針２２の進行を停止させることが望ましい。 When the depth is slightly deeper than the second depth t2 and reaches the third depth t3, the electrical resistance value suddenly drops to about 0.1Ω or less (for example, resistivity: ρ4: 10nΩm to 1000nΩm (carbon steel or low chromium alloy In the case of steel), the electric resistance value is almost zero, and it is determined that the tip of the probe 22 has reached the inner surface of the heat transfer tube 9 .
When the electric resistance value becomes almost zero, it is desirable to immediately stop the advancement of the probe 22 because the scale thickness measuring device 20 may be damaged if the probe 22 is advanced any further.

以上のように、探針２２の先端の位置の計測と、電気抵抗値及び／又は抵抗率を探針２２の挿入深さ方向に逐次算出することで、伝熱管９の内表面に付着したマグネタイト層３４やヘマタイト層３５の厚さを得ることができる。 As described above, by measuring the position of the tip of the probe 22 and sequentially calculating the electrical resistance value and/or resistivity in the direction of the insertion depth of the probe 22, the magnetite attached to the inner surface of the heat transfer tube 9 The thickness of layer 34 and hematite layer 35 can be obtained.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針２２がヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４を順次に貫通して伝熱管９の内表面に到達したときまでの、探針２２の先端と伝熱管９の内表面の装置位置と、電流値と、電圧値の計測から電気抵抗値もしくは抵抗率を順次に算出する。ここで、探針２２から得た電気抵抗値の急速な変化もしくは抵抗率の大きな変化から探針２２の先端がヘマタイト層３５の表面に接触したことを判断できる。さらに、探針２２がヘマタイト層３５を貫通してマグネタイト層３４に探針２２の先端が位置したときの電気抵抗値もしくは抵抗率を算出し、ヘマタイト層に探針２２の先端が位置したときの電気抵抗値もしくは抵抗率を算出して比較することで、電気抵抗値の急な変化及び／又は抵抗率が大きな変化から伝熱管９の内表面とマグネタイト層３４とヘマタイト層３５とを区別することができる。探針２２の電気抵抗値がほぼゼロへと急に変化すること、及び／又は抵抗率が低い値へと大きく低減することから、探針２２の先端が伝熱管９の内表面に接触したと判断できる。そして、マグネタイト層３４における電気抵抗値を計測して急な変化をしたときもしくは抵抗率が大きな変化をしたときの探針２２の先端と伝熱管９の内表面との距離と、ヘマタイト層３５の電気抵抗値を算出して急な変化をしたとき及び／又は抵抗率が大きな変化をしたときの探針２２の先端と伝熱管９の内表面との距離とから、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の厚さを得ることができる。このように、探針２２を突き刺して進退量を変化させながら電気抵抗値及び／又は抵抗率及び距離を得ることとしたので、マグネタイト層３４よりも柔らかいヘマタイト層３５が形状崩壊を抑制して、正確に各層の厚さを計測することができる。
またヘマタイト層３５やマグネタイト層３４の層厚により、探針２２の先端と伝熱管９の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値の絶対値が変わるが、抵抗率はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。ヘマタイト層３５とマグネタイト層３４は抵抗率が一桁以上異なる。このため、電気抵抗値の急な変化をしたときに比べて抵抗率が大きな変化をしたときを判断し易い場合があり、このときの探針２２の先端と伝熱管９の内表面との距離から、より正確に各層の厚さを計測することができる場合がある。電気抵抗値と抵抗率の両方を判断するとさらに好ましい。
さらに被計測層であるヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４の乾燥状態が不十分でも、短時間で探針２２の先端と伝熱管９の内表面との間の電圧値や電流値を計測して、電気抵抗値や抵抗率の相対比較を行うので、乾燥のための時間を追加することなく短時間で各層の厚さを計測することができる。 According to this embodiment, the following effects are obtained.
Device positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 until the probe 22 sequentially penetrates the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 and reaches the inner surface of the heat transfer tube 9, the current value and , the electrical resistance value or resistivity is sequentially calculated from the measurement of the voltage value. Here, it can be determined that the tip of the probe 22 has come into contact with the surface of the hematite layer 35 from the rapid change in electrical resistance obtained from the probe 22 or the large change in resistivity. Furthermore, the electric resistance value or resistivity when the probe 22 penetrates the hematite layer 35 and the tip of the probe 22 is positioned in the magnetite layer 34 is calculated, and the resistance when the tip of the probe 22 is positioned in the hematite layer is calculated. To distinguish between the inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35 from a sudden change in the electrical resistance value and/or a large change in the resistivity by calculating and comparing the electrical resistance value or the resistivity. can be done. Since the electrical resistance value of the probe 22 suddenly changes to almost zero and/or the resistivity is greatly reduced to a low value, it is assumed that the tip of the probe 22 comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube 9. I can judge. Then, the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 when the electrical resistance value in the magnetite layer 34 changes suddenly or when the resistivity changes greatly, and the hematite layer 35 From the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 when the electric resistance value is calculated and when there is a sudden change and/or when the resistivity changes greatly, the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 thickness can be obtained. In this way, the electric resistance value and/or resistivity and distance are obtained by piercing the probe 22 and changing the amount of advance and retreat. The thickness of each layer can be measured accurately.
In addition, the relative positions of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 differ depending on the layer thicknesses of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, which changes the absolute value of the electrical resistance value, but the resistivity changes greatly in the order of magnitude. will get a stable value. The hematite layer 35 and the magnetite layer 34 differ in resistivity by one digit or more. For this reason, it may be easier to judge when the resistivity changes greatly than when the electrical resistance changes suddenly, and the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 at this time , it may be possible to measure the thickness of each layer more accurately. It is even more preferable to determine both electrical resistance and resistivity.
Furthermore, even if the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, which are the layers to be measured, are not sufficiently dry, the voltage value and current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 can be measured in a short time, Relative comparison of electric resistance and resistivity makes it possible to measure the thickness of each layer in a short time without adding time for drying.

探針２２の先端を伝熱管９の内表面に対して進退させることによって、探針２２の先端を内表面に接触する位置やマグネタイト層３４、ヘマタイト層３５に位置させて、短時間に各層の厚さを計測することができる。また、本体部２１をレール２３に沿って走行させることで、伝熱管９の内表面に対する計測位置を変えて多くの計測位置での各位置の電気抵抗値及び／又は抵抗率の算出を行うことができ、電気抵抗値の変化量及び／又は抵抗率の変化量で伝熱管９の内表面や、マグネタイト層３４、ヘマタイト層３５の区別をして、短時間で各計測位置での各層の厚さを計測することができる。このときの探針２２の先端の伝熱管９の内表面に対する位置（探針２２の進退量）により、マグネタイト層３４とヘマタイト層３５の厚さの分布状態を計測したり、多数の各層の厚さデータを平均化することで、信頼性の高い判断をすることができる。 By moving the tip of the probe 22 forward and backward with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9, the tip of the probe 22 is positioned at a position in contact with the inner surface, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35, and each layer is formed in a short time. Thickness can be measured. In addition, by running the main body 21 along the rail 23, the measurement position on the inner surface of the heat transfer tube 9 is changed to calculate the electrical resistance value and/or resistivity at each position at many measurement positions. can distinguish the inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35 by the amount of change in electrical resistance and/or the amount of change in resistivity, and the thickness of each layer at each measurement position in a short time can be measured. At this time, the position of the tip of the probe 22 with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9 (the amount of advance and retreat of the probe 22) can be used to measure the thickness distribution of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35, and to measure the thickness of each layer. By averaging the data, more reliable decisions can be made.

探針２２で計測される電気抵抗値がほぼゼロもしくは抵抗率が低い値になると探針２２の進行を停止するようにした。これにより、探針２２の先端をはじめスケール厚さ計測装置２０に過剰な荷重や負荷が加わり破損することを防止できる。例えば、伝熱管９がライフル管とされた場合には、内表面に凹凸が形成されているため探針２２の進退量を好適に調整することができる。 When the electric resistance value measured by the probe 22 becomes almost zero or the resistivity becomes a low value, the advancement of the probe 22 is stopped. As a result, it is possible to prevent the tip of the probe 22 and the scale thickness measuring device 20 from being damaged by an excessive load. For example, if the heat transfer tube 9 is a rifled tube, the inner surface of the heat transfer tube 9 has unevenness, so that the amount of movement of the probe 22 can be adjusted appropriately.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態では、探針２２の電気抵抗値により計測されるスケール厚さ計測装置２０について説明したが、本実施形態では探針２２に加わる接触圧力により計測されるスケール厚さ計測装置２０について説明する。なお、本実施形態は、探針を突き刺してセンサの値を計測する点で第１実施形態と同様である。したがって、以下の実施形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付しその説明を省略する。 [Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described.
In the first embodiment described above, the scale thickness measuring device 20 that measures the electrical resistance of the probe 22 has been described. 20 will be explained. This embodiment is the same as the first embodiment in that the value of the sensor is measured by piercing the probe. Therefore, in the following embodiment, only differences from the first embodiment will be explained, and the same reference numerals will be given to the same configurations as in the first embodiment, and the explanation thereof will be omitted.

探針２２を本体部２１で絶縁状態で支持する部分には、探針２２と支持部分の間に探針２２加わる接触圧力を計測する歪ゲージや圧電素子やロードセル等の接触圧力計測器（図示せず）が設けられている。また図７のような探針ガイド２４がある構成では、探針ガイド２４の根元部分で探針２２との間に接触圧力計測器（図示せず）を設けても良い。
接触圧力計測器（図示せず）からの信号は接触圧力計測部５２へ送信される。コンピュータ３２は、電気抵抗計測部４９にて演算された電気抵抗値、走行量計測部５０にて計測された走行量、進退量計測部５１にて計測された進退量に加えて、接触圧力計測部５２にて計測された接触圧力値を得て種々の演算を行うとともに、本体部２１のレール２３の走行や探針２２の進退を制御する。
図５に示されているように、探針２２は、コンピュータ３２の指令に基づいて伝熱管９に対して進退し、その進退量は進退量計測部５１にて計測される。計測を開始すると、探針２２の先端がヘマタイト層３５、マグネタイト層３４の順に突き刺さり、探針２２の先端の進行中の各位置（探針２２の進退量）は、進退量計測部５１によって逐次計測され、同時に接触圧力計測部５２によって探針２２に加わる接触圧力が逐次計測される。
接触圧力計測部５２によって計測された探針２２の先端における接触圧力が閾値を超えると、コンピュータ３２は伝熱管９の内表面に探針２２の先端が接触したと判断し、探針２２の先端の進行が停止され、それ以上探針２２を進行させることによるスケール厚さ計測装置２０の損傷を防止する。その後、探針２２の先端が伝熱管９の内表面から離間するように後退され、初期位置へと戻される。 At the portion where the probe 22 is supported in an insulated state by the main body 21, a contact pressure measuring instrument such as a strain gauge, a piezoelectric element, or a load cell for measuring the contact pressure applied to the probe 22 between the probe 22 and the support portion (Fig. not shown) are provided. 7, a contact pressure measuring device (not shown) may be provided between the probe guide 24 and the probe 22 at the base of the probe guide 24. As shown in FIG.
A signal from a contact pressure measuring device (not shown) is transmitted to the contact pressure measuring section 52 . In addition to the electrical resistance value calculated by the electrical resistance measuring unit 49, the travel amount measured by the travel amount measuring unit 50, the advance/retreat amount measured by the advance/retreat amount measuring unit 51, the computer 32 measures the contact pressure. The contact pressure value measured by the unit 52 is obtained and various calculations are performed, and the running of the rail 23 of the main unit 21 and the forward/backward movement of the probe 22 are controlled.
As shown in FIG. 5 , the probe 22 advances and retreats with respect to the heat transfer tube 9 based on instructions from the computer 32 , and the amount of advance and retreat is measured by the advance and retreat amount measuring section 51 . When the measurement is started, the tip of the probe 22 pierces the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 in that order, and each position of the tip of the probe 22 (advance/retreat amount of the probe 22) is sequentially measured by the advance/retreat amount measuring unit 51. At the same time, the contact pressure applied to the probe 22 is sequentially measured by the contact pressure measurement unit 52 .
When the contact pressure at the tip of the probe 22 measured by the contact pressure measuring unit 52 exceeds the threshold value, the computer 32 determines that the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9, and the tip of the probe 22 is stopped to prevent damage to the scale thickness measuring device 20 caused by advancing the probe 22 any further. After that, the tip of the probe 22 is retracted away from the inner surface of the heat transfer tube 9 and returned to the initial position.

図９の横軸に示した探針２２の挿入深さに対応して、探針２２の先端を伝熱管９の内表面に向かって進行していくと、第１深さｔ１にて接触圧力計測部５２における計測値が急激に増加する。この第１深さｔ１は、予め得ている接触圧力値とからヘマタイト層３５とヘマタイト層３５の外側（空気）との界面と判断される。
探針２２の先端が第１深さｔ１を越えると探針２２の先端に印加される接触圧力のみならず、探針２２の長手周囲面とヘマタイト層３５との接触による力が加わることで、探針２２の挿入深さとともに接触圧力が微増することになる。
また、探針２２の挿入深さが順次深くなっていくと、第２深さｔ２から僅かに深さが深くなると、接触圧力計測部５２における計測値も急激に増加する。これらの計測結果から、第２深さｔ２は、ヘマタイト層３５とマグネタイト層３４との界面と考えられる。
探針２２の挿入深さが第２深さｔ２からさらに順次深くなっていくと、第３深さｔ３に深さが深くなると、接触圧力計測部５２における計測値も急激に増加し、所定値を超える。これにより、探針２２の先端が伝熱管９の内表面に到達したと判断する。
この接触圧力計測部５２における計測値が所定値を超えた時点で、それ以上探針２２を進行させるとスケール厚さ計測装置２０が損傷するおそれがあるため、直ちに探針２２の進行を停止させることが望ましい。 As the tip of the probe 22 advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9 corresponding to the insertion depth of the probe 22 shown on the horizontal axis of FIG. The measured value in the measuring section 52 increases sharply. This first depth t1 is judged to be the interface between the hematite layer 35 and the outside (air) of the hematite layer 35 based on the contact pressure value obtained in advance.
When the tip of the probe 22 exceeds the first depth t1, not only the contact pressure applied to the tip of the probe 22 but also the force due to the contact between the longitudinal peripheral surface of the probe 22 and the hematite layer 35 is applied. The contact pressure slightly increases with the insertion depth of the probe 22 .
Further, as the insertion depth of the probe 22 gradually increases, the measured value in the contact pressure measuring section 52 also increases sharply when the depth becomes slightly deeper than the second depth t2. From these measurement results, it is considered that the second depth t2 is the interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 .
As the insertion depth of the probe 22 gradually increases from the second depth t2, and when the depth increases to the third depth t3, the measured value in the contact pressure measuring unit 52 increases sharply, reaching a predetermined value. exceed. From this, it is determined that the tip of the probe 22 has reached the inner surface of the heat transfer tube 9 .
When the value measured by the contact pressure measuring unit 52 exceeds a predetermined value, the probe 22 is stopped immediately because the scale thickness measuring device 20 may be damaged if the probe 22 is advanced any further. is desirable.

以上のように、探針２２の先端の位置により第１実施形態で示した電気抵抗値と探針２２の挿入深さ方向の関係に対応して、接触圧力も大きく変化する。接触圧力の変化量の判断により、伝熱管９の内表面に付着したマグネタイト層３４やヘマタイト層３５の厚さを計測することができる。また、電気抵抗値の変化の判断に合せて接触圧力の変化量の判断を加えることで、伝熱管９の内表面に付着したマグネタイト層３４やヘマタイト層３５の厚さをより精度の高い計測値を得ることができる。 As described above, depending on the position of the tip of the probe 22, the contact pressure also changes greatly according to the relationship between the electrical resistance value and the insertion depth direction of the probe 22 shown in the first embodiment. The thickness of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 adhering to the inner surface of the heat transfer tube 9 can be measured by determining the amount of change in the contact pressure. In addition, by judging the amount of change in the contact pressure along with the judgment of the change in the electrical resistance value, the thickness of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 attached to the inner surface of the heat transfer tube 9 can be obtained as a more accurate measurement value. can be obtained.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針２２がヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４を貫通して伝熱管９の内表面に到達したときの接触圧力値を順次に計測し、接触圧力値の急な変化から伝熱管９の内表面とマグネタイト層３４とヘマタイト層３５とを区別し、探針２２の先端と伝熱管９の内表面との距離とを合わせることで、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の各層の厚さを計測することができる。また、第１実施形態に記載した電気抵抗値の急な変化に加えて、第２実施形態による接触圧力値の急な変化と探針２２の先端と伝熱管９の内表面との距離とを合わせることで、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。 According to this embodiment, the following effects are obtained.
The contact pressure values are sequentially measured when the probe 22 penetrates the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 and reaches the inner surface of the heat transfer tube 9. By distinguishing between the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 and matching the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9, the thickness of each of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured. can. In addition to the sudden change in the electrical resistance value described in the first embodiment, the sudden change in the contact pressure value and the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 according to the second embodiment are By combining them, the thickness of each layer of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured with higher precision and accuracy.

探針２２に加わる接触圧力値が閾値となる所定値を超えると探針２２の進行を停止するようにした。これにより、伝熱管９がライフル管など内表面に凹凸が形成されている場合においても、探針２２やスケール厚さ計測装置２０に過剰な荷重や負荷が加わり破損することを好適に防止することができる。 When the contact pressure applied to the probe 22 exceeds a predetermined threshold value, the probe 22 stops moving. As a result, even when the heat transfer tube 9 has an uneven inner surface such as a rifled tube, the probe 22 and the scale thickness measuring device 20 can be prevented from being damaged by an excessive load. can be done.

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、参照用探針２２Ｒは探針２２と共に進退して、電気抵抗値及び／又は抵抗率や、接触圧力を計測するものである。なお、本実施形態は、参照用探針２２Ｒが追加されるが、その他は第１実施形態、第２実施形態と同様である。したがって、以下の実施形態では、相違点についてのみ説明し、同様の構成については同一符号を付しその説明を省略する。 [Third embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described.
In the third embodiment, the reference probe 22R advances and retreats together with the probe 22 to measure electrical resistance and/or resistivity and contact pressure. This embodiment is the same as the first and second embodiments except that a reference probe 22R is added. Therefore, in the following embodiments, only differences will be described, and similar configurations will be given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

図１０に示すように、本体部２１に支持された探針２２に隣接して、参照用探針２２Ｒが並列して配置されている。参照用探針２２Ｒと探針２２は少なくとも１本ずつ設けられて、参照用探針２２Ｒとして同じものが隣接して並列に配置されている。探針２２の先端と参照用探針２２Ｒの先端の位置は伝熱管９の内表面、もしくは本体部２１やレール２３の基準位置に対して同じ距離になるように設定されている。このとき、本体部２１には、探針２２と参照用探針２２Ｒのそれぞれに対して、探針２２の長手方向に進退させる図示しないアクチュエータ（進退手段）が設けられていて、探針２２と参照用探針２２Ｒのそれぞれに対して、コンピュータ３２の指令に基づいて伝熱管９に対して進退し、その進退量は進退量計測部５１に測定される。 As shown in FIG. 10, adjacent to the probe 22 supported by the main body 21, a reference probe 22R is arranged in parallel. At least one reference probe 22R and at least one probe 22 are provided, and the same probes as the reference probe 22R are arranged adjacent to each other in parallel. The positions of the tip of the probe 22 and the tip of the reference probe 22R are set to be the same distance from the inner surface of the heat transfer tube 9 or the reference position of the main body 21 and the rail 23 . At this time, the main body 21 is provided with actuators (advance/retreat means) (not shown) for advancing and retreating the probe 22 and the reference probe 22R in the longitudinal direction of the probe 22 and the reference probe 22R. Each of the reference probes 22R advances and retreats with respect to the heat transfer tube 9 based on a command from the computer 32, and the amount of advance and retreat is measured by the advance and retreat amount measurement unit 51. FIG.

探針２２と参照用探針２２Ｒは、コンピュータ３２の指令に基づいて伝熱管９に対して進退し、その進退量は進退量計測部５１にて計測される。計測を開始すると、探針２２と参照用探針２２Ｒの先端がヘマタイト層３５、マグネタイト層３４の順に突き刺り移動する。探針２２と参照用探針２２Ｒの先端の進行中の各位置は、進退量計測部５１によって逐次計測され、探針２２と参照用探針２２Ｒの間の電気抵抗値及び／又は抵抗率が算出される。また第２実施形態のように探針２２と参照用探針２２Ｒの接触圧力値を合せて計測すると更に好ましい。探針２２と参照用探針２２Ｒの間の電気抵抗値がほぼゼロになるとき、及び／又は探針２２もしくは参照用探針２２Ｒの先端における接触圧力が閾値である所定値を超えると、伝熱管９の内表面に参照用探針２２Ｒの先端が接触したと判断し、探針２２及び参照用探針２２Ｒの先端の進行が停止される。これにより、探針２２及び参照用探針２２Ｒを伝熱管９に接触する深さｔ３まで、電気抵抗値及び／又は抵抗率の算出や、接触圧力値を計測することができる。
以降は、第１実施形態と同様に、探針２２の電気抵抗値によりスケール厚さを計測することができる The probe 22 and the reference probe 22R advance and retreat with respect to the heat transfer tube 9 based on commands from the computer 32, and the amount of advance and retreat is measured by the advance and retreat amount measuring section 51. FIG. When measurement is started, the tips of the probe 22 and the reference probe 22R pierce and move through the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 in this order. Each advancing position of the tip of the probe 22 and the reference probe 22R is sequentially measured by the advancing/retreating amount measuring unit 51, and the electrical resistance value and/or resistivity between the probe 22 and the reference probe 22R is Calculated. Further, it is more preferable to measure the contact pressure values of the probe 22 and the reference probe 22R together as in the second embodiment. When the electrical resistance value between the probe 22 and the reference probe 22R becomes substantially zero and/or when the contact pressure at the tip of the probe 22 or the reference probe 22R exceeds a predetermined threshold value, transmission It is determined that the tip of the reference probe 22R has come into contact with the inner surface of the heat tube 9, and the advance of the probe 22 and the tip of the reference probe 22R is stopped. Thereby, the electric resistance value and/or the resistivity can be calculated and the contact pressure value can be measured up to the depth t3 where the probe 22 and the reference probe 22R are in contact with the heat transfer tube 9 .
Thereafter, as in the first embodiment, the scale thickness can be measured from the electric resistance value of the probe 22.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針２２に比較的近い位置に隣接して設けられた参照用探針２２Ｒとの間の電気抵抗値及び／もしくは抵抗率を算出しているので、参照用探針２２Ｒと探針２２の先端との間に存在するヘマタイト層３５及びマグネタイト層３４は極めて短い距離になる。このため参照用探針２２Ｒから探針２２までの電気的導通距離が短くなり、電気抵抗計測系統の内部抵抗が小さくなり信頼性が向上する。伝熱管９の内表面とマグネタイト層３４とヘマタイト層３５とを区別し、電気抵抗値の急な変化及び／又は抵抗率の急な変化と、探針２２の先端又は参照用探針２２Ｒと伝熱管９の内表面との距離から、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。探針２２又は参照用探針２２Ｒの接触圧力値と伝熱管９の内表面との距離から、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の各層の厚さを計測しても良い。さらに、電気抵抗値の急な変化及び／又は抵抗率の急な変化に加えて、接触圧力値の急な変化とを合わせることで、マグネタイト層３４及びヘマタイト層３５の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。 According to this embodiment, the following effects are obtained.
Since the electrical resistance value and/or resistivity between the reference probe 22R provided adjacent to the probe 22 at a relatively close position is calculated, the reference probe 22R and the tip of the probe 22 are calculated. The distance between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 existing between is extremely short. Therefore, the electrical conduction distance from the reference probe 22R to the probe 22 is shortened, the internal resistance of the electrical resistance measurement system is reduced, and the reliability is improved. A distinction is made between the inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35, and the sudden change in electrical resistance and/or the sudden change in resistivity and the tip of the probe 22 or the reference probe 22R and the heat transfer. From the distance from the inner surface of the heat tube 9, the thickness of each layer of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured with higher precision and accuracy. The thickness of each layer of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 may be measured from the distance between the contact pressure value of the probe 22 or the reference probe 22R and the inner surface of the heat transfer tube 9 . Furthermore, the thickness of each of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be determined more accurately by combining the sudden change in the contact pressure value in addition to the sudden change in the electrical resistance value and/or the sudden change in the resistivity value. high and can be measured accurately.

なお、上述した実施形態では、ボイラ２を用いた発電プラントについて説明したが、ガスタービン複合発電（ＧＴＣＣ：Gas Turbine Combined Cycle）の排熱回収ボイラに対してＣＷＴ（複合水処理、又は酸素処理（ＯＴ）と称される）が運用されている場合にも適用することができる。
また、上述した実施形態では、マグネタイト層３４とヘマタイト層３５とが付着したスケールについて説明したが、付着層はこれに限定されるものではなく、例えば、マグネタイト層の表面側が酸化してヘマタイト化しているスケールに対しても適用することができる。また付着層は２層でなくてもよく、３層以上であっても同様に対応して適用が可能である。 In the above-described embodiment, a power plant using the boiler 2 has been described. OT)) is in operation.
Further, in the above-described embodiment, the scale to which the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 adhere has been described, but the adhered layer is not limited to this. It can also be applied to any scale. Also, the number of adhesion layers does not have to be two, and three or more layers can be similarly applied.

１ ボイラ発電プラント
２ ボイラ
３ 火炉
４ 過熱器
６ 蒸気タービン
７ 復水器
８ 発電機
９ 伝熱管
１０ 給水系統
１２ 復水ポンプ
１３ 給水ヒータ
１４ 給水ポンプ
１５ 給水弁
２０ スケール厚さ計測装置
２１ 本体部
２２ 探針
２２Ｒ 参照用探針
２３ レール
３２ コンピュータ（制御部）
３４ マグネタイト層（第１層）
３５ ヘマタイト層（第２層）
４９ 電気抵抗計測部
５０ 走行量計測部
５１ 進退量計測部
５２ 接触圧力計測部
５５ 計測線
Ｃ 切欠
Ｆ 火炎
Ｆｅ 鉄
Ｍ 計測位置
Ｓｃ スケール
Ｗ ボイラ水 1 Boiler power plant 2 Boiler 3 Furnace 4 Superheater 6 Steam turbine 7 Condenser 8 Generator 9 Heat transfer tube 10 Water supply system 12 Condensate pump 13 Water supply heater 14 Water supply pump 15 Water supply valve 20 Scale thickness measuring device 21 Main unit 22 Probe 22R Reference probe 23 Rail 32 Computer (control unit)
34 magnetite layer (first layer)
35 Hematite layer (second layer)
49 Electric resistance measurement unit 50 Travel amount measurement unit 51 Advance/retreat amount measurement unit 52 Contact pressure measurement unit 55 Measurement line C Notch F Flame Fe Iron M Measurement position Sc Scale W Boiler water

Claims (10)

内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測装置であって、
ボイラに設置可能とされた本体部と、
前記伝熱管と電気的に接続可能とされた参照用電極と、
コンピュータと、
を備え
前記本体部は、
前記本体部に絶縁状態で支持された少なくとも１本の探針と、
前記探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させる進退手段と、
前記探針の進退量を計測する進退量計測部と、
前記探針と前記参照用電極との電位差から電気抵抗値を算出する電気抵抗計測部と、
を備え、
前記コンピュータは、前記進退量と、前記電気抵抗値に基づいてデータ処理を行い、前記進退量と、電気抵抗値の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出するスケール厚さ計測装置。 A scale thickness measuring device for measuring the thickness of a scale layer consisting of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube in which boiler water flows,
a main body that can be installed in the boiler;
a reference electrode electrically connectable to the heat transfer tube;
a computer;
The main body includes
at least one probe supported in an insulated state on the main body;
advancing and retreating means for advancing and retreating the probe in a direction perpendicular to the inner surface of the heat transfer tube;
an advance/retreat amount measuring unit for measuring an advance/retreat amount of the probe;
an electrical resistance measuring unit that calculates an electrical resistance value from the potential difference between the probe and the reference electrode;
with
The computer performs data processing based on the advance/retreat amount and the electrical resistance value , and calculates the thickness of each of the multiple layers of the scale layer from the advance/retreat amount and the amount of change in the electrical resistance value. measuring device. 前記スケール層は、前記伝熱管の内面側から表面側に向かって第１層と第２層とを有し、
前記第１層と前記第２層は抵抗率が一桁以上異なる請求項１に記載のスケール厚さ計測装置。 The scale layer has a first layer and a second layer from the inner surface side to the surface side of the heat transfer tube,
2. The scale thickness measuring device according to claim 1, wherein said first layer and said second layer have resistivities different by one digit or more. 前記第１層は、マグネタイト層を含み、
前記第２層は、前記第１層よりも柔らかいヘマタイト層を含む請求項２に記載のスケール厚さ計測装置。 The first layer includes a magnetite layer,
3. The scale thickness measuring device according to claim 2, wherein said second layer includes a hematite layer that is softer than said first layer. 前記本体部は、前記伝熱管の長手方向へスライドさせるスライド手段を備え、
前記スライド手段は、前記長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って移動する請求項１から３のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。 The main body includes sliding means for sliding in the longitudinal direction of the heat transfer tube,
4. The scale thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein said sliding means extends in said longitudinal direction and moves along rails fixed to said heat transfer tubes. 前記参照用電極の先端は、前記伝熱管の表面に対して前記探針の先端と同一距離にあり、前記探針とともに進退可能とされた参照用探針とされている請求項１から４のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。 5. The reference probe according to any one of claims 1 to 4, wherein the tip of the reference electrode is at the same distance as the tip of the probe with respect to the surface of the heat transfer tube and is movable forward and backward together with the probe. A scale thickness measuring device according to any one of the above. 前記参照用探針と前記探針の間に、定電流を通電させる定電流源及び電圧計測回路を備え、
前記コンピュータは、前記電圧計測回路にて得られた前記参照用探針と前記探針との間の電圧測定値から、前記探針の進退量と、電気抵抗値を演算する請求項５に記載のスケール厚さ計測装置。 A constant current source and a voltage measurement circuit for passing a constant current between the reference probe and the probe,
6. The computer according to claim 5, wherein the computer calculates the advance/retreat amount of the probe and the electric resistance value from the voltage measurement value between the reference probe and the probe obtained by the voltage measurement circuit. scale thickness gauge. 前記探針に加わる接触圧力を計測する接触圧力計測部を備え、
前記接触圧力計測部によって計測された接触圧力が閾値を超えた場合、及び／又は前記電気抵抗値がゼロに近い場合に、
前記進退手段による前記探針の進出が停止される請求項１から６のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。 A contact pressure measurement unit that measures the contact pressure applied to the probe,
When the contact pressure measured by the contact pressure measuring unit exceeds a threshold value and/or when the electrical resistance value is close to zero,
7. The scale thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein advancing of said probe by said advance/retreat means is stopped. 前記コンピュータは、前記探針の進退量と、電気抵抗値の変化量に加えて、前記探針の進退量と、前記接触圧力の変化量から前記スケール層の各複数層の厚さを演算する請求項７に記載のスケール厚さ計測装置。 The computer calculates the thickness of each of the multiple layers of the scale layer from the amount of advance/retreat of the probe and the amount of change in electrical resistance value, as well as the amount of advance/retreat of the probe and the amount of change in contact pressure. The scale thickness measuring device according to claim 7. 内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測方法であって、
探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させ、
前記探針の進退量を計測し、
前記伝熱管と電気的に接続された参照用探針と前記探針との電位差から電気抵抗値を算出し、
前記進退量と、前記電気抵抗値に基づいてデータ処理を行い、
前記進退量と、前記電気抵抗値の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出するスケール厚さ計測方法。 A scale thickness measuring method for measuring the thickness of a scale layer consisting of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube in which boiler water flows, comprising:
advancing and retracting the probe in a direction orthogonal to the inner surface of the heat transfer tube;
Measuring the amount of advance and retreat of the probe,
calculating an electrical resistance value from a potential difference between a reference probe electrically connected to the heat transfer tube and the probe;
performing data processing based on the advance/retreat amount and the electrical resistance value ;
A scale thickness measuring method for calculating the thickness of each of the plurality of layers of the scale layer from the advance/retreat amount and the change amount of the electric resistance value. 前記伝熱管の長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って前記探針を移動する請求項９に記載のスケール厚さ計測方法。 10. The scale thickness measuring method according to claim 9, wherein the probe is moved along a rail extending in the longitudinal direction of the heat transfer tube and fixed to the heat transfer tube.
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