特許 6289195 スイング逆止弁の弁棒減肉診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6289195

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】スイング逆止弁の弁棒減肉診断方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/00 20060101AFI20180226BHJP

   F16K 37/00 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/00

   F16K37/00 F

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-58156(P2014-58156)

(22)【出願日】2014年3月20日

(65)【公開番号】特開2015-184028(P2015-184028A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000165697

【氏名又は名称】原子燃料工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078813

【弁理士】

【氏名又は名称】上代 哲司

(74)【代理人】

【識別番号】100094477

【弁理士】

【氏名又は名称】神野 直美

(72)【発明者】

【氏名】稲川 聡

(72)【発明者】

【氏名】江藤 淳二

(72)【発明者】

【氏名】松永 嵩

(72)【発明者】

【氏名】礒部 仁博

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−３１０８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３１４４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２２８３４２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２５７５４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第００５７２７１５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／００

Ｆ１６Ｋ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
所定の角度の位置における前記アームの上方に超音波センサを設置し、
前記超音波センサから前記アームに向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、前記超音波センサと前記アームとの距離を計測し、
計測した前記超音波センサと前記アームとの距離と、予め設定した前記弁棒に磨耗減肉が無い場合の前記超音波センサと前記所定の角度の位置と同一の角度の位置における前記アームとの距離とを比較することにより、前記弁棒に生じた磨耗減肉により前記アームが下降した距離を算出し、
算出した下降距離に基づいて前記弁棒の磨耗減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法。

【請求項2】

弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
前記弁棒が固定されている前記弁箱の側面に超音波センサを設置し、
前記超音波センサを上下方向に移動させながら前記超音波センサから所定の角度の位置における前記アームに向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、反射した前記超音波のピーク値が最大となる位置を計測し、
計測したピーク値が最大となる位置と、予め設定した前記弁棒に磨耗減肉が無い場合の前記所定の角度の位置における前記アームに超音波を発振し、反射した超音波を受信した時のピーク値が最大となる位置とを比較することにより、前記弁棒に生じた磨耗減肉により前記アームが下降した距離を算出し、
算出した下降距離に基づいて前記弁棒の磨耗減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法。

【請求項3】

弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
前記弁棒のアーム両端付近の少なくとも一方の上方に超音波センサを設置し、
前記超音波センサから下方に向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離を計測し、
計測した前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離と、予め設定した前記弁棒の前記弁棒のアーム端部付近に隙間腐食が無い場合の前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離とを比較することにより、前記弁棒のアーム端部付近に生じた前記弁棒の減肉量を算出し、
算出した減肉量に基づいて前記弁棒の隙間腐食による減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイングタイプの逆止弁の弁棒の減肉の程度を診断することができるスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、発電プラント等では、気体や液体などの内部流体が配管内を逆流することを防止するためにスイングタイプの逆止弁（スイング逆止弁）が用いられている。

【0003】

図７は一般的なスイング逆止弁の断面構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は開弁状態、（Ｂ）は閉弁状態である。図８はスイング逆止弁の弁棒およびアームを模式的に示す正面図である。

【0004】

スイング逆止弁１は、弁箱２と、弁箱２内に収容された弁棒４と、弁棒４を挿通させるための貫通孔７を有するアーム６と、弁体ボルト９とナット２０によりアーム６に取り付けられる弁体８と、弁箱２の上部開口面に取り付けられる弁蓋１０とを備えている。

【0005】

スイング逆止弁１は、内部流体が配管内を順流する際には、アーム６がバックストップ１４に接触するまで、弁棒４を支軸として弧状運動することにより弁体８が開き、一方、逆流する際には、弁体８が弁座１２に接触するまで弧状運動することにより弁体８が閉まるように構成されている。

【0006】

上記したスイング逆止弁１は、プラントの稼動の継続に伴って劣化する。この劣化の種類としては、弁体８の開閉に伴う弁棒４の磨耗減肉、弁棒４のアーム両端付近の隙間腐食による減肉などが挙げられる。

【0007】

具体的には、このスイング逆止弁１では、アーム６が弧状運動する際、アーム６の貫通孔７の内側面と弁棒４とが摺動するため、弁体８による開閉の繰り返しに伴って摺動回数が多くなると、図９に示すように、アーム６の貫通孔７内に配置される弁棒４の摺動部４ａが磨耗して減肉する。

【0008】

一方、図７（Ｂ）に示すように、弁体８が閉まった状態が継続すると、弁箱２内で内部流体が澱み、弁棒４の材料や内部流体の種類によっては、図１０に示すように、弁棒４のアーム両端付近の部分４ｂ、４ｃに隙間腐食による減肉が生じる。

【0009】

上記した磨耗による減肉（以下、「磨耗減肉」という）や隙間腐食による減肉は、プラントの稼動期間が長くなるに従って進展し、弁棒が折損してアーム６および弁体８が脱落して、スイング逆止弁１が機能しなくなる原因になる。

【0010】

そこで、従来より、定期的にスイング逆止弁を配管から取り外して分解し、弁棒の外径寸法を計測することにより減肉を検知し、減肉量が基準値を超えている場合には弁棒を交換していた。

【0011】

しかし、スイング逆止弁の分解は、プラントの稼働中は実施できないため、検査のためにプラントの稼働を停止させる必要があり、稼働効率低下の原因になっていた。

【0012】

また、配管に取り付けられた弁を分解せずに異常を診断する方法として、特許文献１および特許文献２に記載の方法が提案されているが、スイング逆止弁を分解せずに、上記した磨耗減肉や隙間腐食による減肉の程度を正確に診断することができる診断方法は未だ開発されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１０−５４４３４号公報

【特許文献2】特開２０１１−８０８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、プラント稼動中であっても、スイング逆止弁を分解することなく、スイング逆止弁の弁棒の磨耗減肉や隙間腐食による減肉の程度を正確に診断することができるスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

請求項１に記載の発明は、
弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
所定の角度の位置における前記アームの上方に超音波センサを設置し、
前記超音波センサから前記アームに向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、前記超音波センサと前記アームとの距離を計測し、
計測した前記超音波センサと前記アームとの距離と、予め設定した前記弁棒に磨耗減肉が無い場合の前記超音波センサと前記所定の角度の位置と同一の角度の位置における前記アームとの距離とを比較することにより、前記弁棒に生じた磨耗減肉により前記アームが下降した距離を算出し、
算出した下降距離に基づいて前記弁棒の磨耗減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法である。

【0016】

請求項２に記載の発明は、
弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
前記弁棒が固定されている前記弁箱の側面に超音波センサを設置し、
前記超音波センサを上下方向に移動させながら前記超音波センサから所定の角度の位置における前記アームに向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、反射した前記超音波のピーク値が最大となる位置を計測し、
計測したピーク値が最大となる位置と、予め設定した前記弁棒に磨耗減肉が無い場合の前記所定の角度の位置における前記アームに超音波を発振し、反射した超音波を受信した時のピーク値が最大となる位置とを比較することにより、前記弁棒に生じた磨耗減肉により前記アームが下降した距離を算出し、
算出した下降距離に基づいて前記弁棒の磨耗減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法である。

【0017】

請求項３に記載の発明は、
弁箱内に収容された弁棒と、前記弁棒を支軸として弧状運動を行うアームとを備えたスイング逆止弁の前記弁棒の減肉の程度を診断するスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法であって、
前記弁棒のアーム両端付近の少なくとも一方の上方に超音波センサを設置し、
前記超音波センサから下方に向けて超音波を発振し、反射した超音波を受信することにより、前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離を計測し、
計測した前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離と、予め設定した前記弁棒の前記弁棒のアーム端部付近に隙間腐食が無い場合の前記超音波センサと前記弁棒のアーム端部付近との距離とを比較することにより、前記弁棒のアーム端部付近に生じた前記弁棒の減肉量を算出し、
算出した減肉量に基づいて前記弁棒の隙間腐食による減肉の程度を診断すること
を特徴とするスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、プラント稼動中であっても、スイング逆止弁を分解することなく、スイング逆止弁の弁棒の磨耗減肉や隙間腐食による減肉の程度を正確に診断することができるスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を説明する図である。

【図2】本発明の第２の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を説明する図である。

【図3】本発明の第３の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を説明する図である。

【図4】実施例において使用した弁棒を模式的に示す図である。

【図5】図１中の超音波センサが受信した超音波（反射波）の波形信号を示す図である。

【図6】図３中の超音波センサが受信した超音波（反射波）の波形信号を示す図である。

【図7】一般的なスイング逆止弁の断面構造を模式的に示す図である。

【図8】スイング逆止弁の弁棒およびアームを模式的に示す正面図である。

【図9】弁棒に磨耗減肉が生じたスイング逆止弁を模式的に示す正面図である。

【図10】弁棒に隙間腐食が生じたスイング逆止弁を模式的に示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

【0021】

１．第１の実施の形態
図１は、第１の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法（以下、単に「弁棒減肉診断方法」ともいう）を説明する図である。本実施の形態に係る弁棒減肉診断方法は、上記した弁棒４の磨耗減肉（図９参照）の程度を診断する方法である。

【0022】

図１に示すように、本実施の形態に係る弁棒減肉診断方法では、超音波センサ３０ａを、アーム６の上方に設置する。具体的には、超音波センサ３０ａは、アーム６が真下に配置されるように、弁箱２（図７参照）の上面を形成する弁蓋１０に設置する。

【0023】

そして、超音波センサ３０ａからアーム６の上面に向けて超音波を発振する。発振された超音波は、弁蓋１０および弁箱２の内の内部流体を透過してアーム６の上面で反射し、反射した超音波（反射波）が超音波センサ３０ａに受信される。

【0024】

このとき、超音波センサ３０ａが超音波を発振してから反射波を受信するまでの時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）を測定し、その結果に基づいて超音波センサ３０ａとアーム６の上面との距離を計測する。

【0025】

具体的には、上記したＴＯＦは、超音波が超音波センサ３０ａからアーム６上面までを１往復した時間に相当するため、内部流体内の超音波の速度（水の場合、約１５００ｍ／ｓ）と、弁蓋１０内の超音波の速度（青銅の場合、約３５００ｍ／ｓ）に基づいて、超音波センサ３０ａとアーム６の上面との距離を得ることができる。

【0026】

次に、得られた超音波センサ３０ａとアーム６上面との距離と、予め設定した弁棒４に磨耗減肉が無い場合の超音波センサ３０ａとアーム６上面との距離とを比較する。なお、予め設定する弁棒４に磨耗減肉が無い場合の距離としては、例えば、弁棒４交換直後の実測値を用いてもよいし、予備的な実験の結果、導き出した値を用いてもよい。

【0027】

上記したように、アーム６が弧状運動を繰り返すと、弁棒４の摺動部４ａ全体が磨耗減肉により細くなる（図９参照）。このため、アーム６の貫通孔７と弁棒４の摺動部４ａとの間に隙間が生じて、図１の点線６’に示すように、摺動部４ａの磨耗減肉の程度に応じてアーム６が下降することにより、超音波センサ３０ａとアーム６上面との距離が長くなる。

【0028】

本実施の形態に係る弁棒減肉診断方法は、予め設定した弁棒４に磨耗減肉が無い場合の超音波センサ３０ａとアーム６上面との距離と、計測した超音波センサ３０ａとアーム６上面との距離とを比較することにより、弁棒４の磨耗減肉によりアーム６が下降した距離を算出し、算出した下降距離に基づいて弁棒４の磨耗減肉の程度を診断することができる。

【0029】

これにより、スイング逆止弁を分解することなく、スイング逆止弁の弁棒４の磨耗減肉の程度を正確に診断することができるため、磨耗減肉の診断のためにプラントの稼働を停止させる必要がなくなる。この結果、プラントの稼働効率の低下を防止することができる。また、スイング逆止弁の分解時における作業ミスや内部流体漏えいなどによる事故の発生を防止することができる。

【0030】

２．第２の実施の形態
図２は、第２の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を説明する図である。第２の実施の形態は、上記した第１の実施の形態と同様に、弁棒４の磨耗減肉の程度を診断する方法である。

【0031】

本実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、超音波センサ３０ｂを、弁棒４が固定されている弁箱２の側面３に設置して、弁箱２の側面３に沿って上下方向に移動させながら超音波を発振する。

【0032】

そして、アーム６の側面からの反射波を超音波センサ３０ｂで受信して、反射波のピーク値が最大になる位置を求める。このときのＴＯＦは、正常な場合でも磨耗減肉が生じている場合でも変化しないが、磨耗減肉によるアーム６の下降が生じてくると、それに合わせて反射波のピーク値が最大になる位置も下降する。

【0033】

例えば、図２（Ｂ）に示すように、アーム側面の中央部の位置において反射波のピーク値が最大になる。このとき、磨耗減肉によるアーム６全体の下降に伴ってアーム側面の中央部が下降すると、反射波の最大ピーク値が測定される位置も同様に下降する。

【0034】

即ち、本実施の形態では、弁棒４に磨耗減肉が無い場合のピーク値が最大となる位置を予め設定しておき、この設定値と、計測したピーク値が最大となる位置とを比較することにより、弁棒４に生じた磨耗減肉によりアーム６が下降した距離を算出することができ、算出した下降距離に基づいて弁棒４の磨耗減肉の程度を診断することができる。

【0035】

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、スイング逆止弁を分解することなく、スイング逆止弁の弁棒４の磨耗減肉の程度を正確に診断することができるため、磨耗減肉の診断のためにプラントの稼働を停止させる必要がなくなる。

【0036】

３．第３の実施の形態
図３は、第３の実施の形態に係るスイング逆止弁の弁棒減肉診断方法を説明する図である。第３の実施の形態は、上記した第１、２の実施の形態と異なり、隙間腐食による弁棒４の減肉の程度を診断することができる。

【0037】

本実施の形態に係る弁棒減肉診断方法は、図３に示すように、弁棒４のアーム６両端付近４ｂ、４ｃの少なくとも一方の上方（図３では符号４ｂの上方）に超音波センサ３０ｃを設置する点で、上記した第１の実施の形態と異なる。

【0038】

隙間腐食が生じた弁棒４は、アーム両端付近４ｂ、４ｃが局所的に減肉して細くなる。本実施の形態では、この隙間腐食による減肉の発生が想定される箇所である弁棒４のアーム端部付近４ｂに向けて超音波が発振されるように超音波センサ３０ｃを設置する。

【0039】

その後、超音波センサ３０ｃから下方に向けて超音波を発振し、弁棒４のアーム端部付近４ｂで反射した反射波を超音波センサ３０ｃが受信するまでの時間を測定して、その結果に基づいて超音波センサ３０ｃと弁棒４のアーム端部付近４ｂとの距離を得ることができる。

【0040】

そして、得られた超音波センサ３０ｃとアーム端部付近４ｂとの距離と、予め設定した隙間腐食が無い場合の超音波センサ３０ｃとアーム端部付近４ｂとの距離を比較する。これにより、弁棒４の隙間腐食により、弁棒４のアーム端部付近４ｂに発生した減肉量を算出することができ、算出した減肉量に基づいて弁棒４のアーム端部付近４ｂにおける隙間腐食による減肉の程度を診断することができる。

【0041】

本実施の形態によれば、スイング逆止弁を分解することなく、スイング逆止弁の弁棒４の隙間腐食による減肉の程度を正確に診断することができる。この場合においても、磨耗減肉を診断する際に、プラントの稼働を停止してスイング逆止弁を分解する必要がなくなり、プラントの稼働効率低下を防止できると共に、作業ミスや内部流体漏えいなどによる事故の発生を防止することができる。

【0042】

なお、上記した第１〜３の実施の形態に係る弁棒減肉診断方法は、それぞれを組合せて実施することができる。例えば、第１、３の実施の形態に係る弁棒減肉診断方法を同時に実施することにより、磨耗減肉の程度と隙間腐食による減肉の程度を同時に診断することができる。

【実施例】

【0043】

１．実施例
図４は実施例において使用した弁棒を模式的に示す図である。図４に示すように、減肉の無い新品の弁棒４（減肉無し）と、磨耗を模擬して摺動部４ａ全体を半径で１．０ｍｍ分減肉させた弁棒４（磨耗小）と、摺動部４ａ全体を半径で２．５ｍｍ分減肉させた弁棒４（磨耗大）と、隙間腐食を模擬してアーム両端付近の部分４ｂ、４ｃを半径で２．５ｍｍ分減肉させた弁棒４（隙間腐食有り）の４種類の弁棒を用意し、それぞれを図７に示すようなスイング逆止弁１に取り付けた。なお、内部流体は水であり、スイング逆止弁１の弁蓋１０は青銅製である。なお、図４の「磨耗減肉を模擬」は、磨耗小と磨耗大の両方を表している。

【0044】

そして、減肉無し、磨耗小、磨耗大の弁棒に上記した第１の実施形態に係る弁棒減肉診断方法を実施して、それぞれの弁棒の磨耗減肉の程度を確認した。また、減肉無し、隙間腐食有りの弁棒に第３の実施形態に係る弁棒減肉診断方法を実施して隙間腐食による減肉の程度を確認した。

【0045】

２．結果
第１の実施の形態に係る弁棒減肉診断方法を実施した際に、図１中の超音波センサが受信した反射波の波形信号を図５に示す。図５中の実線は減肉無し、一点鎖線は磨耗小、点線は磨耗大のそれぞれの弁棒の反射波の波形信号を示している。

【0046】

また、第３の実施の形態に係る弁棒減肉診断方法を実施した際に、図３中の超音波センサが受信した反射波の波形信号を図６に示す。図６（Ａ）は隙間腐食有り、（Ｂ）は減肉無しのそれぞれの弁棒の反射波信号の推移を示している。

【0047】

次に、図５および図６の反射波の位相差と、超音波の水中での速度（約１５００ｍ／ｓ）および青銅製の弁蓋１０の内部での速度（約３５００ｍ／ｓ）とに基づいて、それぞれの弁棒の減肉量を算出した。結果を表１に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

表１より、何れの弁棒の診断結果についても、実際の減肉量と計測した減肉量との差異が０．３ｍｍ以下であり、本発明に係る弁棒減肉診断方法を適用することにより、磨耗減肉や隙間腐食による減肉の実際の程度を適切に反映した診断結果が得られることが確認された。

【0050】

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ スイング逆止弁
２ 弁箱
３ 弁箱の側面
４ 弁棒
４ａ 弁棒の摺動部
４ｂ、４ｃ 弁棒のアーム端部付近
６ アーム
７ 貫通穴
８ 弁体
９ 弁体ボルト
１０ 弁蓋
１２ 弁座
１４ バックストップ
２０ ナット
３０ａ〜３０ｃ 超音波センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】