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電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法

国内特許コード P10A015437
整理番号 13214
掲載日 2010年5月14日
出願番号 特願2008-188804
公開番号 特開2010-025812
登録番号 特許第5110591号
出願日 平成20年7月22日(2008.7.22)
公開日 平成22年2月4日(2010.2.4)
登録日 平成24年10月19日(2012.10.19)
発明者
  • 田川 明広
  • 上田 雅司
  • 宮原 信哉
  • 山下 卓哉
出願人
  • 独立行政法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法
発明の概要

【課題】配管の温度とともに正確な配管の減肉量を計測でき、かつ内部液体の温度も計測できるハイブリット計測装置などを提供する。
【解決手段】液体が流通する配管wの減肉など計測可能なハイブリット計測装置として、上記配管の外周に磁石15~17およびコイル13、14を有する2つの電磁超音波探触子11、12を対向配置した。電磁超音波探触子を、各々巻線からなる第1のコイル13および第2のコイル14が電流の入口側13a、14aを同一側に向けて互いに平行に配置され、かつ第1のコイルの上記電流の入口側または出口側13bを第2のコイルの巻線間140に位置させるように積層させた。磁石を、第1のコイルの巻線間ならびにそれを挟む当該コイルの電流の入口側および出口側の3箇所に等間隔に、コイル側にN極とS極とを交互に配して、着磁方向を上記コイルから接離する方向に向けて配設した。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


大型プラント設備には、一般的に各装置などを接続する配管が数多く設けられており、これらの配管は、その内壁面が永年の使用によって内部を流通する液体により削られる等して、内壁側から減肉し、その結果、孔や亀裂などが形成されると、上記液体の流出を原因とする事故などを引き起こす可能性がある。
このため、従前より、プラント設備では、作業員が超音波プローブを配管の外周に接触させるようにして配管の減肉などを検査することが行われている。



しかしながら、上記液体が高温である場合には配管も加熱されて高温になっているため、この超音波プローブなどの人手による検査方法では、プラント稼働中の配管の減肉検査が困難である。
そこで、現在、プラント稼働中にも配管温度に関係なく、配管の減肉などを検査する減肉検査装置が必要とされている。
これに加えて、配管の検査としては、プラントに異常が発生した場合に配管温度や配管内の液体温度なども変化しうるため、これら配管温度や液体温度を計測することも必要とされている。



これに対して、特許文献1に示す超音波探触子を用いて上記配管の内壁面の減肉量を検査する方法や、特許文献2に示す配管内を走行可能な電磁超音波探触子を用いて配管外周の減肉量を計測する検査装置が知られている。
また、配管温度を計測する装置としては、一般的に、熱電対などが用いられている。




【特許文献1】特開2004-163250号公報

【特許文献2】特開平9-281087号公報

産業上の利用分野


本発明は、特に、原子力発電設備などの大型プラントの配管の減肉量および表面温度ならびに内部液体温度を計測することが可能な電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
内部に液体が流通する配管の減肉量および表面温度ならびに上記液体の温度を計測可能な電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置であって、
上記配管の外周に磁石およびコイルを有する2つの電磁超音波探触子が対向配置されており、
上記電磁超音波探触子は、各々巻線からなる第1のコイルおよび第2のコイルが、電流の入口側を同一側に向けて互いに平行に配置され、かつ上記第1のコイルの上記電流の入口側または出口側を上記第2のコイルの巻線間に位置させるように積層されるとともに、
上記磁石が、上記第2のコイルの巻線間ならびに、それを挟む当該コイルの電流の入口側および出口側の3箇所に等間隔に、当該コイル側にN極とS極とを交互に配して、着磁方向を当該コイルから接離する方向に向けて配設されることにより、
上記第2のコイルと上記3箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される縦波送受信器と、
上記第1のコイルと当該第1のコイルに対応する上記第2のコイルの巻線間および電流の出口側または入口側の2箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される横波送受信器とが備えられ
かつ上記2つの電磁超音波探触子は、上記液体の表面より下方に位置するように設置されるとともに、各々上記第1のコイルおよび第2のコイルに電流を供給する電流配線が接続され、かつ第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方が上記配管に接触して、当該コイルの抵抗値を測定する抵抗測定機器の配線に接続されていることを特徴とする電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。

【請求項2】
上記電流配線は、上記抵抗測定配線が接続されている第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方に対しては上記抵抗測定配線とともに複合ケーブルとして上記電磁超音波探触子に接続されており、
上記抵抗測定機器は、上記配管の表面温度を算出する計測演算装置の一部であり、
上記計測演算装置は、上記コイルの抵抗から上記配管の温度を演算可能に設けられるとともに、一方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記一方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記一方の電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量が演算可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。

【請求項3】
上記計測演算装置は、他方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記2つの電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量がそれぞれ演算可能に設けられているとともに、
上記減肉量によって補正した上記配管の内径と、一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間とから上記縦波の速度を求めて、予め求めておいた縦波の速度と液体温度との関係から上記液体の温度が算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。

【請求項4】
上記計測演算装置は、上記横波送受信器が横波を送信してから上記配管と上記液体との界面で反射される多重反射のn回目の反射波を受信するまでの時間Tnとn+1回目の反射波を受信するまでの時間Tn+1との時間差(Tn+1-Tn)を、上記配管温度に基づく上記横波の速度vの二倍の数値で割る下記式によるパルスエコー法によって、上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。
D=(Tn+1-Tn)/2v

【請求項5】
上記計測演算装置は、共鳴周波数fnとその周波数の次数nと上記配管温度に基づく上記横波の速度vによる下記式にしたがって演算する電磁超音波共鳴法によって上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2ないしのいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。
D=n(v/2fn

【請求項6】
上記他方の電磁超音波探触子の縦波送受信器を構成しているコイルは、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器ならびに上記一方の電磁超音波探触子の縦波送受信器および上記横波送受信器を構成しているコイルよりも線径が小さいことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置

【請求項7】
上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の電流配線は、超音波発生器に送信切替器を介して接続されていることを特徴とする請求項ないしのいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。

【請求項8】
請求項3~7のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置を用いて、上記配管に接触しているコイルの直流抵抗を計測して配管温度を求めるとともに、上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の上記横波送受信器が送信した横波の反射波を受信することにより上記配管の減肉量を求め、かつ上記一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間と、上記減肉量から求まる上記配管の内径とから上記縦波の速度を演算して、当該速度と液体温度との関係から上記液体の温度を求めることを特徴とする配管の検査方法
産業区分
  • 試験、検査
  • 原子力
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008188804thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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