JP2007163003A

JP2007163003A - 熱交換器伝熱管の閉塞診断方法及び装置

Info

Publication number: JP2007163003A
Application number: JP2005358528A
Authority: JP
Inventors: Osamu Saito; 修斉藤; Izumi Sugiyama; 泉杉山; Mizuaki Tasaka; 瑞明田坂; Isamu Nakahara; 勇中原; Kazukuni Kamiyama; 和訓神山; Toshikazu Tanaka; 敏和田中
Original assignee: Ebara Industrial Cleaning Co Ltd; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Ebara Industrial Cleaning Co Ltd
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】伝熱管の閉塞の有無の診断に要する手間と時間を削減できるようにする。
【解決手段】熱交換器１９の伝熱管２の一端部に、スポンジボール２０を詰め込んだ後、エアガン２７より噴き出させる所要圧力の加圧エア２３を用いてスポンジボール２０を伝熱管２内へ撃ち込み、撃ち込まれたスポンジボール２０が伝熱管２の他端部より排出されるか否かを観察して、スポンジボール２０が排出される伝熱管２は健全であると診断する。一方、スポンジボール２０が排出されない伝熱管２は、内部に異物等による閉塞が生じているものと診断するようにする。一本の伝熱管２についての閉塞の有無の診断を、一端部より撃ち込むスポンジボール２０が他端部より排出されるか否かで直ちに判断して、すべての伝熱管２の閉塞診断に要する時間を削減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多管式熱交換器、特に、原子力発電所や使用済燃料貯蔵施設内の熱交換器のような非常に多くの伝熱管を具備してなる熱交換器の伝熱管に、閉塞が生じているか否かを診断するために用いる熱交換器伝熱管の閉塞診断方法及び装置に関するものである。

一般に用いられている多管式熱交換器の１つとして、伝熱管の熱膨張対策を図るために、Ｕ字状に屈曲形成された伝熱管を備えてなる形式の熱交換器がある。

図３は上記Ｕ字状の伝熱管を備えてなる形式の熱交換器の基本的な構成を示すもので、熱交換器の胴１内に多数本のＵ字状の伝熱管２を配して、該各伝熱管２の一端部と他端部を、上記胴１の開口側端部を閉止するように配置してある管板３に貫通させて支持させるようにしてある。上記管板３の胴１に対する反対側面には、上記各伝熱管２の入口側と出口側とを仕切るように仕切板４を取り付けると共に、該仕切板４によって内部が入口室５ａと出口室５ｂに二分される水室（ウォーターボックス）５を設けてなる構成としてある（たとえば、特許文献１参照）。これにより、上記水室５の入口室５ａへ導かれる第１の流体、たとえば、冷却水６を、上記各伝熱管２内を流通させて出口室５ｂまで送る間に、上記胴１内へ導く第２の流体、たとえば、被冷却流体７と熱交換させて、該被冷却流体７の冷却を行うことができるようにしてある。

かかるＵ字状の伝熱管２を具備してなる熱交換器のうち、原子力発電所におけるプール水冷却系の熱交換器や復水器として用いられる熱交換器、あるいは、使用済燃料貯蔵施設内で用いられる熱交換器としては、上記伝熱管２を逆Ｕ字状に配置してなる縦型の熱交換器が多く使用されており、このような原子力発電所や使用済燃料貯蔵施設で使用されている熱交換器では、１基当たり、上記伝熱管２の本数が数百本〜数千本に達するものがある。

ところで、上記のような多管式の熱交換器に供給される冷却水６に異物が混入した場合には、該異物が水室５の入口室５ａより冷却水６の流れに乗って上記伝熱管２に進入する虞があり、この進入した異物が伝熱管２の内部に付着したり、引掛ることによって該伝熱管２を閉塞させる可能性がある。

上記のような異物による伝熱管２の閉塞は、圧力損失の増加につながるため、該閉塞が生じた伝熱管２については、その内部を清掃して異物を除去することによって閉塞を解消させる必要がある。そのために、上記多管式熱交換器では、所要のメンテナンス時等に、個々の伝熱管２について異物による閉塞の有無を診断する必要がある。更に、伝熱管２の異物による閉塞の有無の診断作業の後に、別途、伝熱管２の異物による閉塞部分の清掃作業を行う場合には、その清掃作業対象となる異物によって閉塞された伝熱管２を、多数の伝熱管２の中から特定できるようにする必要がある。

上記の如き多管式熱交換器について伝熱管２内における異物による閉塞の有無を診断する場合、従来は、各伝熱管２の１本ずつに対してファイバースコープ等を挿入し、目視点検を行うようにしていた。

又、発電所にて、蒸気タービンの駆動に供した後の蒸気を復水させるための発電所復水器は、一般に、図４に示す如く、シェルアンドチューブ型の熱交換器としての発電所復水器８を用いるようにしてあり、復水器細管（伝熱管）９に、入口循環水配管１１を通して導いた海水１２を通水させることにより、シェル（胴）１０内へ導入される蒸気（図示せず）を冷却して復水させるようにしてあり、該蒸気の冷却に供した後の海水１２は、出口循環水配管１３を経て、放水口１４より海洋１５へ散水させるようにしてある。

更に、上記発電所復水器８の細管９は、冷却用の海水１２を通過させているものであるため、適切な保守を行わないと、水垢や海洋生成物等が管内壁に付着し、該細管９が閉塞されて冷却効率の低下を招く虞がある。そのために、上記発電所復水器８においては、復水器細管９内を定期的に洗浄（清掃）する必要があり、かかる復水器細管９の洗浄手法としては、近年では、通常運転を継続したままのボール洗浄が多く実施されるようになってきている。

これは、上記入口循環水配管１１の途中位置にて、復水器細管９へ導かれる海水１２に所要の柔軟性を有するスポンジボールの如き洗浄用ボール１６を予め混合して、該洗浄用ボール１６を含んだ海水１２を上記復水器細管９へ流通させることにより、復水器細管９の内壁に付着した水垢や海洋生成物等を、上記復水器細管９内を通過する海水１２に含まれている洗浄用ボール１６によって掻き落とさせて、各復水器細管９内を洗浄するようにしている。なお、復水器細管９を通過した後の洗浄用ボール１６は、ボール捕集器１７にて、海洋１５へ散水される海水１２より捕集した後、再循環又はボール回収器１８に回収するようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。

実開昭６３−１９７９８８号公報特開平１１−１１８３８９号公報

ところが、前述したように、原子力発電所や使用済燃料貯蔵施設で用いられる熱交換器のように１基当たりの伝熱管２の数が数百本〜数千本にも達する熱交換器について、伝熱管２の１本ずつに対し、ファイバースコープ等による目視点検をそれぞれ実施して、各伝熱管２の閉塞状況の診断を行うには、たとえば、一日に数十本の診断しか行えない等、伝熱管２の閉塞診断作業に多大な労力と時間が必要となる。しかも、検査対象となる熱交換器が原子力発電所や使用済燃料貯蔵施設における放射線管理区域内に設置されている場合には、放射線管理区域における作業時間はできるだけ短縮化することが好ましい。そのために、上記のような数百本〜数千本もの伝熱管２を具備してなる熱交換器においても伝熱管２の異物による閉塞の有無の診断を効率よく実施できるようにして、該診断に要する作業時間の短縮化を図ることが望まれている。

なお、特許文献２に記載されたものは、発電所復水器８の復水器細管９の内壁に付着する水垢や海洋生成物等を洗浄して除去するためのものであって、上記復水器細管９内における異物等による閉塞の有無を診断できるものではない。

すなわち、上記特許文献２に記載されたものでは、入口循環水配管１１にて海水に混合させた洗浄用ボール１６を、発電所復水器８の復水器細管９の全体に対し海水１２の流れに乗せて供給するようにしてあるため、各復水器細管９へ導かれる洗浄用ボール１６の数を厳密にコントロールすることができるものではなく、又、各復水器細管９を通過した後の洗浄用ボール１６を含む海水１２は、まとめて出口循環水配管１３へ導かれるため、個々の復水器細管９における洗浄用ボール１６の通過状況を確認するための手段は全く具備していない。したがって、復水器細管９のいずれかに異物による閉塞が生じて、該復水器細管９における海水１２及び洗浄用ボール１６の流通が阻害されるようになったとしても、海水１２や洗浄用ボール１６は、上記異物による閉塞が生じている復水器細管９を避けて、他の閉塞が生じていない復水器細管９を通過するようになるため、個々の復水器細管９に閉塞が生じているか否かを診断したり、すべての復水器細管９のうち、閉塞の生じている復水器細管９を特定することができるものとはなっていないのである。

そこで、本発明は、多管式熱交換器のすべての伝熱管について、閉塞が生じていない健全な状態か、あるいは、異物による閉塞が懸念される状態かを容易に診断できて、診断作業に要する時間を短縮でき、更に、多数の伝熱管のうちの異物による閉塞が生じている伝熱管を容易に特定できるようにするための伝熱管の閉塞診断方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、熱交換器における伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力により撃ち込み、該撃ち込まれたボールが上記伝熱管の他端部より排出されるか否かにより上記伝熱管が健全であるか、又は、異物による閉塞の虞があるかを診断する熱交換器伝熱管の閉塞診断方法、及び、熱交換器の伝熱管へ挿入するための所要直径の柔軟な材質のボールと、伝熱管内へ所要流体を所要の圧力で噴き込むことができるようにして、伝熱管の一端部に挿入した上記ボールに上記所要流体の圧力を作用させることにより該ボールを伝熱管内に撃ち込むことができるようにしてある流体噴射装置と、伝熱管に撃ち込まれたボールを他端部より回収するためのボール回収器とを備えてなる構成を有する熱交換器伝熱管の閉塞診断装置とする。

又、熱交換器におけるすべての伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力を用いて撃ち込み、各伝熱管のうち、他端部よりボールが排出されない伝熱管を検出することにより、異物による閉塞の虞がある伝熱管を特定する熱交換器伝熱管の閉塞診断方法とする。

上記各構成において、ボールの直径及び該ボールを伝熱管に撃ち込むときの流体の圧力の条件を、予め該伝熱管に閉塞を生じさせることが想定される閉塞状態の伝熱管のモデルを用いてボールが閉塞部に引掛るときと通過するときの境界条件を基に設定するようにする方法、及び、ボールの直径及び流体噴射装置より噴射させてボールを伝熱管に撃ち込むための流体の圧力の条件を、予め該伝熱管に閉塞を生じさせることが想定される閉塞状態の伝熱管のモデルを用いてボールが閉塞部に引掛るときと通過するときの境界条件を基に設定するようにした装置とする。

更に、上記各構成において、ボールを伝熱管へ撃ち込むための流体として加圧エアを用いるようにする方法、及び、流体噴射装置を、加圧エアを導くエア供給ライン上に圧力調整弁と圧力計とを備え、更に、該エア供給ラインの先端に、熱交換器の伝熱管の一端部に密着させて加圧エアを噴き込むためのノズルと、加圧エアの供給開始及び停止を操作するための操作部とを具備してなるエアガンを取り付けてなる構成とした装置とする。

本発明の熱交換器伝熱管の閉塞診断方法及び装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）熱交換器における伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力により撃ち込み、該撃ち込まれたボールが上記伝熱管の他端部より排出されるか否かにより上記伝熱管が健全であるか、又は、異物による閉塞の虞があるかを診断する熱交換器伝熱管の閉塞診断方法、及び、熱交換器の伝熱管へ挿入するための所要直径の柔軟な材質のボールと、伝熱管内へ所要流体を所要の圧力で噴き込むことができるようにして、伝熱管の一端部に挿入した上記ボールに上記所要流体の圧力を作用させることにより該ボールを伝熱管内に撃ち込むことができるようにしてある流体噴射装置と、伝熱管に撃ち込まれたボールを他端部より回収するためのボール回収器とを備えてなる構成を有する熱交換器伝熱管の閉塞診断装置としてあるので、伝熱管の一端部より撃ち込んだ上記ボールが該伝熱管の他端部より排出されるか否かを観察するのみで、該伝熱管が健全であるか、閉塞の虞があるかを容易に診断できる。更に、伝熱管一本あたりの閉塞診断に要する時間を、たとえば、数秒〜数十秒程度と、従来のファイバースコープによる診断作業に比して大幅に短縮することができる。よって、数百本〜数千本もの伝熱管を具備してなる熱交換器であっても、その伝熱管における閉塞の有無を診断するために要する作業時間を大幅に削減できることから、診断対象となる熱交換器が放射線管理区域内に設置されている場合は、該放射線管理区域内での作業時間を大幅に短縮することが可能となる。
（２）熱交換器におけるすべての伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力を用いて撃ち込み、各伝熱管のうち、他端部よりボールが排出されない伝熱管を検出することにより、異物による閉塞の虞がある伝熱管を特定するようにすることにより、すべての伝熱管のうち、閉塞の虞のある伝熱管を容易に特定することができる。（３）ボールの直径及び該ボールを伝熱管に撃ち込むときの流体の圧力の条件を、予め該伝熱管に閉塞を生じさせることが想定される閉塞状態の伝熱管のモデルを用いてボールが閉塞部に引掛るときと通過するときの境界条件を基に設定するようにすることにより、上記ボールの伝熱管への撃ち込みによって該伝熱管の閉塞の有無の診断を適切に行うことができる。
（４）ボールを伝熱管へ撃ち込むための流体として加圧エアを用いることにより、利用を容易に行うことができると共に、伝熱管を通過するボールと一緒に排出される流体の後処理を容易なものとすることができる。更に、原子力発電所においては各所に常用のために供給されている加圧エアを利用することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の熱交換器伝熱管の閉塞診断方法及び装置の実施の一形態を示すもので、閉塞診断対象となる熱交換器１９の伝熱管２に挿入するための柔軟な材質のボール、たとえば、スポンジボール２０と、伝熱管２の入口側又は出口側の一方の端部（一端部）より所要流体を所要の圧力で噴き込むことができるようにしてある流体噴射装置２１と、上記伝熱管２を通過して他方の端部より排出されるスポンジボール２０を回収するためのボール回収器２２とからなる構成として、閉塞の診断を行うべき伝熱管２の一端部にスポンジボール２０を挿入した後、上記流体噴射装置２１により、上記伝熱管２の一端部側から所要流体を所要圧力で噴き込んで該伝熱管２への上記スポンジボール２０の撃ち込みを行い、該撃ち込まれたスポンジボール２０が上記伝熱管２の他端部よりボール回収器２２へ向けて排出されるか否かに基づいて、該伝熱管２が異物等による閉塞の虞のない健全な状態か、あるいは、閉塞が懸念される状態であるかの診断を行うようにする。

更に、上記熱交換器１９におけるすべての伝熱管２に対して上記と同様にして一端部側からのスポンジボール２０の撃ち込み作業を順次行い、すべての伝熱管２のうち、他端部よりスポンジボール２０の排出が行われない伝熱管２を、異物による閉塞の発生が懸念される伝熱管２として特定するようにする。

以下、詳述する。

上記熱交換器は、図３に示したと同様の伝熱管２を配置が逆Ｕ字状となるように配置して縦型にしたものとして示してある。

伝熱管２に対して上記スポンジボール２０を撃ち込むために流体噴射装置２１より噴射させる流体としては、利用の容易性、及び、スポンジボール２０が伝熱管２を通過して他端側より排出されるときに該スポンジボール２０と一緒に排出される流体の後処理を考慮して、たとえば、原子力発電所にて各所に常用のために供給されている加圧エア２３を使用するようにする。

上記流体噴射装置２１は、図示しない加圧エア供給部より供給される加圧エア２３を、所望する圧力に圧力調整した後、伝熱管２へのスポンジボール２０の撃ち込みに供することができるようにするために、加圧エア供給部に接続して加圧エア２３を導くためのエア供給ライン２４上に、圧力調整弁２５と圧力計２６とを上流側より順に備える。更に、該エア供給ライン２４の先端に、熱交換器１９の伝熱管２の一端側開口部に押し当てて密着させた状態で該伝熱管２内へ加圧エア２３を噴き込むためのノズル２８と、加圧エア２３の供給開始及び停止を操作するための操作部としての開閉レバー２９とを具備してなるエアガン２７を接続する。これにより、上記圧力調整弁２５を操作して上記圧力計２６にて検出されるエア圧力が所望する圧力となるよう調整した後、上記エアガン２７のノズル２８を伝熱管２の一端側開口部に密着させた状態で開閉レバー２９を開操作することにより、上記伝熱管２内へ上記所望圧力の加圧エア２３を噴き込むことができるようにしてある。更に、上記エアガン２７には、ノズル２８を伝熱管２の一端側開口部へ密着させる作業をより容易に行なえるようにするためのハンドル３０を具備してなる構成とすることが好ましい。

上記スポンジボール２０の直径と、上記エアガン２７より伝熱管２内へ噴き込む加圧エア２３の圧力は、以下のように選定する。

すなわち、伝熱管２内に異物等による閉塞が生じている場合、エアの流通が完全に遮断されるような完全な閉塞状態ではなく、上記伝熱管２の閉塞部位においてもエアの流通が多少確保できる状態であれば、該伝熱管２内へ、加圧エア２３の圧力を利用してスポンジボール２０を撃ち込むことが可能になる。

この際、スポンジボール２０の直径が伝熱管２の内径よりも小さいと、伝熱管２の内周面とスポンジボール２０の外周との間に隙間が生じ、この隙間を通して加圧エア２３が吹き抜けてしまう虞が生じるため好ましくない。そのため、上記スポンジボール２０の直径は、少なくとも伝熱管２の内径よりも大きくなるよう設定して、伝熱管２内にスポンジボール２０が圧縮された状態で挿入されるようにし、該スポンジボール２０を伝熱管２の内周面に密着させることができるようにしてある。

更に、上記のようにスポンジボール２０の直径を少なくとも伝熱管２の内径よりも大となる範囲で設定する条件下において、スポンジボール２０の大小は、伝熱管２の閉塞部分におけるスポンジボール２０の挙動に影響する。すなわち、スポンジボール２０の径が比較的小さい場合は、スポンジボール２０を伝熱管２内に挿入したときにスポンジボール２０の潰れかたが少ないことにより圧縮状態が弱い。この弱い圧縮状態のスポンジボール２０は、更なる圧縮を容易に許容し得る状態であるため、該スポンジボール２０を、エアガン２７より噴き込まれる加圧エア２３によって伝熱管２内に撃ち込むときに、該伝熱管２における閉塞部分に達したスポンジボール２０が、該閉塞部分を通過し得るような形状に容易に圧縮されて変形されるので、該閉塞部分に引掛り難い傾向となる。

一方、スポンジボール２０の径が大きくなって行けば行くほど単に伝熱管２内に挿入したのみでも強く圧縮された状態となるため、更なる圧縮を許容し難くなり、このため、伝熱管２内に撃ち込むと該伝熱管２の閉塞部分に容易に引掛り易い傾向となる。なお、スポンジボール２０の直径が大きすぎる場合には、伝熱管２内に詰め込んだスポンジボール２０が加圧エア２３の圧力では動かなくなる虞がある。

又、伝熱管２内にスポンジボール２０を撃ち込む際に使用する加圧エア２３の圧力の変化も、上記伝熱管２内の閉塞部分におけるスポンジボール２０の挙動に影響を与える。すなわち、加圧エア２３の圧力が低い場合には、伝熱管２に撃ち込まれたスポンジボール２０が閉塞部分に達したときに、該閉塞部分に対してスポンジボール２０を押し込む力が弱いために、スポンジボール２０が伝熱管２の閉塞部分に引掛り易い傾向となる。一方、加圧エア２３の圧力が高い場合には、スポンジボール２０は、上記閉塞部分に対して強く押し込まれるようになるため、該閉塞部分に引掛り難い傾向となり、加圧エア２３の圧力が高すぎる場合には、伝熱管２内に閉塞が生じていても、スポンジボール２０が該伝熱管２を通過してしまう。

そこで、本発明では、予め閉塞診断対象となる熱交換器１９の伝熱管２と同様の内径、湾曲形状としてある伝熱管２のモデルを用いて、該伝熱管のモデルに、実際に熱交換器１９に進入して伝熱管２に閉塞を生じさせることが想定される異物、たとえば、ビニールシートや針金、保温材のかけら、棒状の異物等による閉塞状態を形成させ、この閉塞状態下の伝熱管２にスポンジボール２０を撃ち込んだときに該スポンジボール２０が伝熱管２内の上記異物による閉塞部分に引掛るときと、該閉塞部分を通過するときの境界となるスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力の条件を求める一方、上記と同様の伝熱管２のモデルの他端に、流路面積を一部制限するための閉塞板、たとえば、図２（イ）に示す如く、伝熱管２の流路を外周側より絞るようにして流路面積を所定の割合で制限できるようにしてあるリング状の閉塞板３１や、図２（ロ）に示す如く、伝熱管２の流路の一側寄りを弦に沿って閉塞させ、該弦の位置を変化させることにより流路面積を所定の割合で制限できるようにしてある形状の閉塞板３２や、図２（ハ）に示す如く、伝熱管２の流路を縦横に十字状に横切る形状として該十字部分の太さを変化させることにより流路面積を所定の割合で制限できるようにした閉塞板３３を、図示しない取付部材を介し取り付けることにより、伝熱管２の流路を既知の所定の閉塞率とした状態として、上記伝熱管２のモデルの一端部よりスポンジボール２０を加圧エア２３を用いて撃ち込むときに該スポンジボール２０が上記閉塞板３１，３２，３３の設置部分に引掛るときと、通過するときの境界となるスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力の条件を求めるようにする。しかる後、両条件を比較することにより、加圧エア２３によって撃ち込まれるスポンジボール２０が、上記伝熱管２内に異物による閉塞部分が発生している場合に該閉塞部分に引掛るようになるときのスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力の条件について、上記閉塞板３１，３２，３３を用いて伝熱管２を面積比で何％の閉塞率とした場合と同様となるかを求めて、該各条件の定量化を行う。その結果、異物による閉塞部分をスポンジボール２０が通過するときと引掛るときのスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力についての境界条件が、たとえば、閉塞率１０％の閉塞板３１，３２，３３を用いて伝熱管２を閉塞させた場合に、該閉塞部分をスポンジボール２０が通過するときと引掛るときのスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力についての境界条件と同様になっているときには、伝熱管２内に異物による閉塞が生じているか否かを判断するための境界条件を、伝熱管２に閉塞率１０％未満の閉塞板３１，３２，３３を取り付けた場合にはスポンジボール２０が伝熱管２を通過できるが、該伝熱管２に閉塞率１０％以上の閉塞板３１，３２，３３を取り付けた場合にはスポンジボール２０が通過できなくなる、というようなスポンジボール２０の直径と加圧エア２３の圧力の条件であると定めるようにする。

具体的には、たとえば、内径１７ｍｍの伝熱管２に対して、＋１ｍｍ〜＋１０ｍｍ（約＋６％〜＋６０％）程度の直径のスポンジボール２０を用いると共に、使用する加圧エア２３の圧力条件を、０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａと設定するようにしてある。

上記ボール回収器２２は、伝熱管２を通過して該伝熱管２の他端部より排出されるスポンジボール２０を、該スポンジボール２０と一緒に伝熱管２の他端部より排出される加圧エア２３より分離して回収できるようにする。たとえば、上端の開放された所要の高さ寸法を有する箱型容器３４内の上下方向中間部に、スポンジボール２０の直径よりも十分に小さい所要メッシュのスクリーン３５を、該スクリーン３５の４つの辺部のうち、１つの辺部の位置が低くなるよう傾斜させて取り付けるようにする。又、上記スクリーン３５上に載るスポンジボール２０の箱型容器３４からの取り出しを容易にするために、スクリーン３５の上記低位置としてある１つの辺部と対応する上記箱型容器３４の一側壁におけるスクリーン３５取付位置の直ぐ上方となる位置に、スポンジボール２０を回収するための開閉扉付きのボール取出口３６を設ける。更に、上記箱型容器３４の下端部所要位置には、エア出口３７を設けて局所排風機３８を接続できる構成としてある。これにより、上記エア出口３７に接続する局所排風機３８を常時排気運転した状態とすると共に、箱型容器３４の上端開口部を、閉塞診断を行う伝熱管２の他端部の下方位置に配置させた状態とするようにする。これにより、上記伝熱管２を通過して他端部より排出されるスポンジボール２０と加圧エア２３を上記箱型容器３４内に導き、スポンジボール２０は上記スクリーン３５上に受けて、該スクリーン３５を通過する加圧エア２３と分離した後、スクリーン３５の傾斜によってボール取出口３６側に集められるスポンジボール２０を、該ボール取出口３６より回収できるようにしてある。一方、上記スクリーン３５を通過した加圧エア２３は、エア出口３７より局所排風機３８に導くことにより、逆流が生じる虞を防止できるようにしてある。

その他、図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

以上の構成としてある本発明の熱交換器伝熱管の閉塞診断装置を使用する場合は、先ず、熱交換器１９の水室５（図３参照）を空にした後、該水室内に作業者が入り、すべての伝熱管２の一端部にスポンジボール２０をそれぞれ詰め込むように挿入する。次いで、伝熱管２の他端部の下方位置に、上記ボール回収器２２を配置すると共に、該ボール回収器２２に接続してある局所排風機３８を運転して常時排気できる状態としておく。この状態にて、たとえば、作業者が二人一組となり、所要の通信手段を用いて、これからスポンジボール２０の撃ち込み作業を行う或る伝熱管２を両者が確認した状態としてから、一方の作業者が、スポンジボール２０を詰め込んである上記或る伝熱管２の一端部に、エアガン２７のノズル２８を押し付けた後、開閉レバー２９を操作することにより加圧エア２３による上記スポンジボール２０の該伝熱管２への撃ち込みを行う。この際、他方の作業者は、同じ伝熱管２の他端部よりスポンジボール２０が排出されるか否かを監視する。その結果、スポンジボール２０が排出された場合には、該伝熱管２は閉塞率が１０％以下かあるいは異物による閉塞のない健全な状態であると判断でき、一方、スポンジボール２０が排出されない場合には、該伝熱管２に１０％以上の閉塞率の閉塞が生じているか又は異物による閉塞の虞が懸念される状態であると判断できるようになる。なお、上記伝熱管２が健全な場合に、一端部より撃ち込まれるスポンジボール２０が該伝熱管２を通過して他端部より排出されるのに要する時間は１秒以内である。

又、上記他方の作業者が、スポンジボール２０が排出されたか否かの結果について上記一方の作業者に連絡して、該一方の作業者が、そのスポンジボール２０の撃ち込み作業を行った伝熱管２の一端部に、スポンジボール２０が排出されたか否かの結果に応じて色分けされたゴム栓（図示せず）を差し込む等して印を付けるようにすれば、該印となるゴム栓等の色を基に、その伝熱管２が健全であるか、又は、閉塞の虞が懸念される伝熱管２であるかを容易に判断することができる。

その後、すべての伝熱管２について、上記と同様に、一端部側からのスポンジボール２０の撃ち込みを行い、該伝熱管２の他端部からスポンジボール２０が排出されるか否かを監視して、その結果に応じた色のゴム栓等による印を該伝熱管２の一端部に付ける作業を順次繰返して実施するようにする。

しかる後、上記各伝熱管２の一端部に付されたゴム栓等の印の色を目視すれば、該印の色に基づいて、すべての伝熱管２のうち、閉塞の虞のある伝熱管２を一目で容易に特定することができるようになる。更に、上記のように、伝熱管２の一端部側よりエアガン２７を用いてスポンジボール２０の撃ち込み作業を行う上記一方の作業者が、スポンジボール２０の撃ち込みを実施した伝熱管２ごとに上記スポンジボール２０の排出結果に応じて色分けされたゴム栓等による印をつけるようにすれば、どの伝熱管２に対してスポンジボール２０の撃ち込み作業を実施したかを容易に確認できるため、すべての伝熱管２について、閉塞診断作業を確実に実施することができるようになる。

このように、本発明によれば、伝熱管２の一端部より、所要直径のスポンジボール２０を所要エア圧の加圧エア２３により撃ち込んで、該各伝熱管２の他端部より上記撃ち込まれたスポンジボール２０が排出されるか否かを観察するのみで、該伝熱管２が健全であるか、閉塞の虞があるかを容易に診断でき、この際、スポンジボール２０が伝熱管２の通過に要する時間は１秒以内であるため、伝熱管２一本あたりの閉塞診断に要する時間を、たとえば、数秒〜数十秒程度と、従来のファイバースコープによる診断作業に比して大幅に短縮することができる。よって、数百本〜数千本もの伝熱管２を具備してなる熱交換器１９であっても、その伝熱管２における閉塞の有無を診断するために要する作業時間を大幅に削減できる。したがって、診断対象となる熱交換器１９が放射線管理区域内に設置されている場合は、該放射線管理区域内での作業時間を大幅に短縮することが可能となる。

上記閉塞診断作業を行った後、一端部側より撃ち込んだスポンジボール２０が他端部より排出されずに閉塞の虞があると診断される伝熱管２が存在した場合には、該伝熱管２についてのみ、改めてファイバースコープを用いて、該伝熱管２の内部、特に、スポンジボール２０が止まっている個所の目視検査を行うようにして、スポンジボール２０の通過が阻止された原因が、異物等の存在による閉塞のためか否かを確認するようにすればよい。
この目視検査によって異物の存在が確認でき、該異物が容易に除去できそうなものであるときは、たとえば、スポンジボール２０に更に高圧のエア圧を作用させるようにして、該スポンジボール２０によって異物を押し出させて排除するようにすればよい。又、該高圧を作用させたスポンジボール２０によっても押し出せない異物であったり、ファイバースコープによる目視検査で発見された異物が、スポンジボール２０に高いエア圧を作用させても押し出して除去できないようなものである場合は、上記伝熱管２の出口側から入口側へ水を流す等、配管内の異物除去のために従来行われている手法を適宜行って、上記伝熱管２内の異物を除去するようにすればよい。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、スポンジボール２０の撃ち込み作業に先立って、先ず、エアのみを伝熱管２内に噴き込んで該伝熱管２内におけるエアの流通状態を確認するようにしてもよく、このようにすれば、エアの流通が阻止されるほど完全な閉塞状態となっている伝熱管２に対し、更にスポンジボール２０を押し込んでしまう虞を回避できる。

スポンジボール２０の径、及び、伝熱管２へのスポンジボール２０の撃ち込みに使用する加圧エア２３の圧力は、閉塞診断対象となる熱交換器１９の伝熱管２の内径や、伝熱管２の長手方向のカーブ形状等の伝熱管２の形状、及び、該伝熱管２に進入して伝熱管２内を閉塞させる虞のある異物の種類、大きさ等を勘案して、予め、診断対象となる熱交換器１９の伝熱管２のモデルを用いて該伝熱管２に異物が進入して閉塞が発生したときに該閉塞部をスポンジボール２０が通過するときと引掛るときの境界条件を、既知の閉塞率の所要の閉塞板を用いて伝熱管２を閉塞した場合の条件と比較して定量化し、該定量化された所定の閉塞率を下回る場合には、スポンジボール２０が通過できる一方、該閉塞率以上の場合には、スポンジボール２０が引掛るように、スポンジボール２０の直径及び加圧エア２３の圧力を適宜選定するようにすればよい。更に、柔軟な材質のボールであれば、スポンジ以外の材質のものを使用してもよい。なお、材質がスポンジであっても上記スポンジボール２０とは柔軟性が異なったり、上記スポンジボール２０とは柔軟性の異なる材質のボールを用いる場合は、ボールの柔軟性も、伝熱管２内の閉塞部分における該ボールの挙動に影響し、柔軟性が高いほど閉塞部分を通過し易くなり、一方、柔軟性が低ければ閉塞部分に引掛り易くなる。そのため、実際に使用するボールを用いて上記と同様にして伝熱管２内に異物による閉塞が生じている場合に、該閉塞部分に引掛るようにさせるためのボール直径とエア圧力についての選定を行うようにすればよい。

上記においては伝熱管２が逆Ｕ字状の配置となっていて該伝熱管２の両端の開口部が下向きとなる熱交換器１９に適用する場合について示したが、伝熱管２が横向きのＵ字状の配置とされていたり、更には、Ｕ字状以外の伝熱管を備えた多管式熱交換器に適用してもよい。この場合、伝熱管２を通過したスポンジボール２０と加圧エア２３は、所用のダクト等を介してボール回収器２２へ導くようにすればよい。

放射線管理区域内に設置された熱交換器１９の伝熱管２０の閉塞診断を行なう場合には、放射線管理区域内に搬入する装置の構成は大型化、複雑化しないほうが好ましいが、一般の熱交換器１９を閉塞診断対象とする場合には、エアガン２７のノズル２８部分に、スポンジボール２０を１つずつ自動的に装填できるようにした自動装填装置を設けるようにしてもよい。又、スポンジボール２０に、どの伝熱管２に撃ちこんだものか識別できるような符号、たとえば、通し番号のような符号を付しておくようにすれば、作業者が一人ですべての伝熱管２の一端部からのスポンジボール２０の撃ち込み作業を終えた後、健全な伝熱管２を通過してボール回収器２２に回収されているスポンジボール２０の符号を確認し、欠落している符号を基に、スポンジボール２０が排出されていない閉塞の虞のある伝熱管２を特定するようにしてもよい。又、ボール回収器２２を、伝熱管２の他端部の配列に対応するよう個別に仕切られた区画を備えてなるものとして、すべての伝熱管２の一端部からのスポンジボール２０の撃ち込み作業を終えた後、ボール回収器２２にてスポンジボール２０の回収されていない区画の位置から、スポンジボール２０が排出されていない閉塞の虞のある伝熱管２を特定できるようにしてもよい。

上記においては、伝熱管２へのスポンジボール２０の撃ち込みに使用する流体として加圧エア２３を示したが、伝熱管２を侵す等の不都合がなければ、加圧エア２３以外のガスや、更には、水等の液体を用いるようにしてもよい。なお、液体を用いる場合には、ボール回収器２２の底部に、該液体を回収するためのタンクを接続するようにすればよく、更に、該タンク内の液体を所要圧力でノズルから噴射させて伝熱管２へのスポンジボール２０の撃ち込みのために循環使用できるような流体噴射機構を装備するようにすればよい。

原子力発電所や放射性廃棄物貯蔵施設以外に設けられる熱交換器にも適用してもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の熱交換器伝熱管の閉塞診断方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。（イ）（ロ）（ハ）はいずれも図１の装置において使用するスポンジボールの直径と加圧エアの圧力の条件とを定めるために、伝熱管のモデルに人為的に閉塞状態を形成させるために用いる閉塞板の例を示すものである。Ｕ字状の伝熱管を有する多管式熱交換器の一例を示す概略切断側面図である。従来、発電所復水器の細管を洗浄するために用いられているボール洗浄方法を示す概要図である。

符号の説明

２伝熱管
１９熱交換器
２０ボール（スポンジボール）
２１流体噴射装置
２３加圧エア（流体）
２４エア供給ライン
２５圧力調整弁
２６圧力計
２７エアガン
２８ノズル
２９開閉レバー（操作部）

Claims

熱交換器における伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力により撃ち込み、該撃ち込まれたボールが上記伝熱管の他端部より排出されるか否かにより上記伝熱管が健全であるか、又は、異物による閉塞の虞がある状態かを診断することを特徴とする熱交換器伝熱管の閉塞診断方法。
熱交換器におけるすべての伝熱管に一端部より所要直径の柔軟な材質のボールを所要流体の圧力を用いて撃ち込み、各伝熱管のうち、他端部よりボールが排出されない伝熱管を検出することにより、異物による閉塞の虞がある伝熱管を特定することを特徴とする熱交換器伝熱管の閉塞診断方法。
ボールの直径及び該ボールを伝熱管に撃ち込むときの流体の圧力の条件を、予め該伝熱管に閉塞を生じさせることが想定される閉塞状態の伝熱管のモデルを用いてボールが閉塞部に引掛るときと通過するときの境界条件を基に設定するようにする請求項１又は２記載の熱交換器伝熱管の閉塞診断方法。
ボールを伝熱管へ撃ち込むための流体として加圧エアを用いるようにする請求項１、２又は３記載の熱交換器伝熱管の閉塞診断方法。
熱交換器の伝熱管へ挿入するための所要直径の柔軟な材質のボールと、伝熱管内へ所要流体を所要の圧力で噴き込むことができるようにして、伝熱管の一端部に挿入した上記ボールに上記所要流体の圧力を作用させることにより該ボールを伝熱管内に撃ち込むことができるようにしてある流体噴射装置と、伝熱管に撃ち込まれたボールを他端部より回収するためのボール回収器とを備えてなる構成を有することを特徴とする熱交換器伝熱管の閉塞診断装置。
ボールの直径及び流体噴射装置より噴射させてボールを伝熱管に撃ち込むための流体の圧力の条件を、予め該伝熱管に閉塞を生じさせることが想定される閉塞状態の伝熱管のモデルを用いてボールが閉塞部に引掛るときと通過するときの境界条件を基に設定するようにした請求項５記載の熱交換器伝熱管の閉塞診断装置。
流体噴射装置を、加圧エアを導くエア供給ライン上に圧力調整弁と圧力計とを備え、更に、該エア供給ラインの先端に、熱交換器の伝熱管の一端部に密着させて加圧エアを噴き込むためのノズルと、加圧エアの供給開始及び停止を操作するための操作部とを具備してなるエアガンを取り付けてなる構成とした請求項５又は６記載の熱交換器伝熱管の閉塞診断装置。