JPH08178584A - 熱交換器の伝熱管管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器の伝熱管の管理を容易に行えるよう
にする。 【構成】 多数の伝熱管３を、入口端３ａと出口端３ｂ
を管板２に支持させて本体胴１内に配置する。管板２の
部分を胴蓋４で塞いで、胴蓋４と管板２との間の空間部
に管側流体１０用の入口室８と出口室９を形成する。入
口室８内の圧力を検出する圧力計１９を設ける。管側流
体導入管１５に、発光微粒子１６を収納した加圧タンク
１７を、開閉弁１８を有する導管２０を介して接続す
る。入口室８内を監視するカメラ２２を設置する。入口
室８の圧力が変化したときに、発光微粒子１６を供給
し、伝熱管３へ流入する発光微粒子１６の密度をカメラ
２２で観察し、運転中に破損伝熱管３を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石油、化学、エネルギー
分野において反応により生じた熱を回収する熱交換器の
うち破損伝熱管を探知したり破損伝熱管を閉塞する等の
管理を運転中に行うようにするための伝熱管管理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器の一型式であるＵチューブ型熱
交換器は、図４に一例を示す如く、一端を開口し他端を
閉塞した円筒状の本体胴１内に、入口端３ａと出口端３
ｂのそれぞれを管板２に支持させるようにした多数のＵ
字型の伝熱管３を挿入配置し、且つ上記本体胴１の一端
開口を、上記管板２を介して胴蓋４で塞ぐようにして、
該胴蓋４に有する管側流体入口５と管側流体出口６の間
を、胴蓋４と管板２との間に配置した仕切壁７により仕
切って入口室８と出口室９を形成し、上記管側流体入口
５から入口室８内に導入した管側流体１０を、伝熱管３
を通して出口室９の管側出口６より排出させるように
し、一方、上記本体胴１の管板２に近い一端側の位置に
胴側流体入口１２を設けると共に、本体胴１の管板２か
ら離れた他端側位置に胴側流体出口１３を設け、胴側流
体入口１２から本体胴１内に流入させた胴側流体１１を
胴側流体出口１３より排出させるようにし、伝熱管３内
を流通する管側流体５と本体胴１内を流通する胴側流体
１１とが伝熱管３の管壁を通して間接的に熱交換させら
れるようにしてある。

【０００３】上記熱交換器において、伝熱管３に損傷が
発生した場合には、その伝熱管３を閉塞して使用できな
いようにするかあるいは修復することが必要となるの
で、破損伝熱管の探知作業と、破損伝熱管の閉塞あるい
は修復作業は重要な伝熱管管理事項である。しかし、図
４に示す如く、ある伝熱管３に破損孔（亀裂を含む）１
４が生じたとしても、多数の伝熱管３の中から破損した
伝熱管３を簡単に見つけ出すことは困難であるため、伝
熱管３に破損が生じた徴候が発見されると、運転を停止
し、本体胴１内に水を入れて伝熱管３から水が出てくる
のを目視により確認するようにした水張りテストを行
い、更に、この水張りテストにより破裂、破損した伝熱
管３が探知されて特定されると、その伝熱管３の入口端
３ａと出口端３ｂの両方に閉塞栓を差し込むことにより
破損伝熱管３を閉塞させるようにしているのが実情であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記水張り
テストや閉塞栓の差し込みは、運転を停止した後胴蓋４
を開けて胴内に入らなければ、破損伝熱管３を特定した
り閉塞したりすることができないので、プラントの運転
を中止して胴蓋４を開ける必要があると共に原子力プラ
ントの蒸気発生器等として用いられている熱交換器の場
合には、胴内に入ることによる被曝の心配がある。

【０００５】そこで、本発明は、運転を停止して胴蓋を
開けることなく、しかも胴内に入ることなく運転中に破
損伝熱管を容易に特定できるようにし、更に、運転中に
破損伝熱管を閉塞あるいは修復できるようにし、以て、
伝熱管の管理を容易に行うことができるような熱交換器
の伝熱管管理装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、本体胴内に配置した多数の伝熱管の両端
部を管板に開口支持させ、且つ上記伝熱管の両端部を覆
うように胴蓋を設けて該胴蓋と管板との間の空間部に管
側流体用の入口室と出口室をそれぞれ形成してなる熱交
換器における上記入口室側に、該入口室内の圧力を検出
する圧力計を設け、且つ上記入口室に接続した管側流体
導入管に、発光微粒子を収容した加圧タンクを導管を介
し接続して、該導管に、上記圧力計にて検出した圧力に
変化が生じたときに開いて加圧タンク内の発光微粒子を
管側流体導入管に供給するようにするための開閉弁を設
け、更に、上記入口室内を監視するカメラを設置した構
成とする。

【０００７】又、圧力計の検出信号を入力して開閉弁に
開閉指令を与える制御盤を設けた構成としてもよい。

【０００８】更に、入口室内にロボットアームを装備さ
せ、且つ時限発火機能を備えた二液性エポキシ剤入閉塞
栓を伝熱管内に入れて破損孔を閉塞させるようにした構
成とする。

【０００９】更に又、出口室内を監視するカメラを設置
し、且つ入口室内と出口室内に、伝熱管の入口端と出口
端に閉塞栓を差し込むためのロボットアームを装備させ
た構成としてもよい。

【００１０】

【作用】熱交換器の運転時に伝熱管に破損孔が生じる
と、破損孔から管側流体が流出することにより入口室内
の圧力が変化するため、その圧力変化が圧力計にて検出
されたときに、開閉弁を手動にて開くか、あるいは、制
御盤からの指令で自動的に開かれると、加圧タンク内の
発光微粒子が管側流体の流れに乗って伝熱管内に流入さ
せられる。このとき、伝熱管に流入する発光微粒子の状
態をカメラで観察し、密度の高いところを探知すること
によって、運転を停止することなく外部から破損伝熱管
を特定することができる。

【００１１】又、入口室内にロボットアームを装備さ
せ、破損伝熱管内に、ロボットアームの操作で、伝熱管
内に時限発火機能を備えた二液性エポキシ剤入閉塞栓を
挿入させると、閉塞栓が伝熱管内外の圧力差によって破
損孔の部分に停滞し、そこで硬化することにより破損孔
を閉塞するため、運転中に破損伝熱管を修復することが
できる。

【００１２】更に、出口室側にカメラを設置し、入口室
と出口室にロボットアームを装備させた構成とした場
合、破損伝熱管として特定されると、その破損伝熱管の
入口端と出口端にそれぞれロボットアームの操作で閉塞
栓を差し込むことにより、運転を停止することなく破損
伝熱管を閉塞することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示すもので、図
４に示したと同様な構成としてある熱交換器において、
管側流体入口５に接続してある管側流体導入管１５の途
中に、夜光塗料の如き発光微粒子１６を収容した加圧タ
ンク１７を、開閉弁１８を備えた導管２０を介して連結
し、又、胴蓋４内の入口室８側の圧力を検出する圧力計
１９を設け、且つ該圧力計１９で検出した圧力の変化を
基に上記開閉弁１８へ開指令を送る制御盤２１を備え、
開閉弁１８が開かれることにより加圧タンク１７内の発
光微粒子１６を導管２０を通して管側流体導入管１５に
供給し、管側流体１０と共に上記入口室８を経て伝熱管
３内に流入させられるようにする。又、上記入口室８に
て伝熱管３の入口端３ａを支持する管板２の部分と対向
させて、上記胴蓋４に透明耐圧窓２３を組み付けると共
に、該透明耐圧窓２３の外側に、上記入口室８内を監視
するためのカメラ２２を設置し、該カメラ２２により上
記発光微粒子１６の流れを観察できるようにする。

【００１５】熱交換器の運転時に、いずれかの伝熱管３
に破損孔１４が生じた場合に、管側流体１０の圧力が胴
側流体１１の圧力よりも高いとすると、管側流体１０が
伝熱管３の破損孔１４を通して本体胴１内に流出するの
で、入口室８内の圧力、すなわち、管側圧力が変化し始
めることになる。このとき、上記入口室８内の圧力の変
化が圧力計１９にて検出され、その信号が制御盤２１へ
送られることにより、該制御盤２１から加圧タンク１７
用の開閉弁１８へ開指令が送られる。

【００１６】上記の如くして開閉弁１８が開かれると、
加圧タンク１７内に収容されている発光微粒子１６が導
管２０を通り管側流体導入管１５内に供給されるため、
発光微粒子１６は管側流体導入管１５内の管側流体１０
と共に入口室８内に導入されることになる。入口室８内
に導入された発光微粒子１６は、管側流体１０の流れに
乗って各伝熱管３に流入させられることになるが、この
際、破損孔１４が生じた伝熱管３は他の伝熱管３に比し
て流体の漏れが生じる分だけ流体の流れが良くなるた
め、破損孔１４が生じた伝熱管３の入口端３ａでは、破
損孔１４が生じていない他の伝熱管３の入口端３ａに比
して発光微粒子１６の流れ込む量が増大して密度が高く
なるので、その状態を透明耐圧窓２３越しにカメラ２２
で観察することにより、運転中にどの伝熱管３が破損し
たかを特定することができる。したがって、胴蓋４を外
して胴内に入って目視により確認を行っていた水張りテ
ストを不要とすることができる。

【００１７】なお、上記型式の熱交換器においては、通
常、胴側流体１１の圧力よりも管側流体１０の圧力の方
が高いが、管側流体１０の圧力よりも胴側流体１１の圧
力が高いときには、胴側流体１１が破損孔１４より伝熱
管３内に流入することになるので、その場合は、上述し
たのとは逆に、正常な伝熱管３よりも破損した伝熱管３
の方が発光微粒子１６の流れ込みが悪くなることから、
その状態をカメラ２２で観察することにより破損した伝
熱管３を特定することができる。

【００１８】次に、図２は本発明の他の実施例を示すも
ので、図１に示した実施例と同様な構成において、入口
室８側の場合と同様に出口室９側にも透明耐圧窓２３及
びカメラ２２を設け、且つ上記入口室８と出口室９に、
破損した伝熱管３の入口端３ａと出口端３ｂにテーパ状
の閉塞栓２５の差し込み操作を行わせるロボットアーム
２４を各々装備させたものである。

【００１９】図２の実施例の場合には、図１の実施例の
場合と同様にして破損伝熱管３が特定された後に、入口
室８内及び出口室９内のロボットアーム２４を操作して
破損伝熱管３の入口端３ａ及び出口端３ｂにそれぞれ閉
塞栓２５を押し込むようにして差し込むことにより破損
伝熱管３を閉塞することができる。なお、入口室８内で
は、ロボットアーム２４により破損伝熱管３の入口端３
ａ付近まで閉塞栓２５を運び、差し込ませることができ
る。したがって、運転を停止して胴蓋４を開けることな
く破損伝熱管３を閉塞して使用できないようにすること
ができる。

【００２０】なお又、図２の実施例においては、閉塞栓
２５を伝熱管３内に入れて伝熱管３の途中位置の破損孔
１４を運転中に閉塞させるようにすることもできる。

【００２１】図３の（イ）（ロ）（ハ）は本発明の更に
他の実施例を示すもので、図２に示した実施例におけ
る、耐圧窓２３及びカメラ２２、ロボットアーム２４の
組み合わせを入口室８側にのみ設け、且つ閉塞栓２５を
破損伝熱管３の両端部に差し込んで閉塞するようにした
方式に代えて、ロボットアーム２４の操作で時限発火機
能を備えた二液性エポキシ剤入閉塞栓２６を破損伝熱管
３内に入口端３ａより挿入して破損孔１４を閉塞できる
ようにしたものである。上記閉塞栓２６は、それぞれ可
燃殻２９で包んだエポキシ剤による主剤２７と硬化剤２
８を、更に可燃殻２９で包囲して全体として微小な球形
又は楕円形とし、且つ上記外側の可燃殻２９に時限式発
火装置３０を組み付けてなる構成としてある。

【００２２】図３の実施例の場合には、特定された破損
伝熱管３の入口端３ａの位置までロボットアーム２４に
より閉塞栓２６を運んで、伝熱管３内に閉塞栓２６を挿
入する操作を行うことで、プラントの運転を止めること
なく破損孔１４を塞ぐことができる。すなわち、破損伝
熱管３の場合、破損孔１４から管側流体１０が流出して
いるので、閉塞栓２６は管側流体１０の流れに乗って破
損孔１４の位置に到達すると、破損孔１４側に引かれ、
そこで、伝熱管３内外の圧力差により停滞させられるこ
とになる。かかる状態で、所定時間が経過すると、閉塞
栓２６の時限式発火装置３０が発火させられるため、可
燃殻２９が解かされることにより主剤２７と硬化剤２８
とが接触させられる結果、図３の（ハ）に示す如く、閉
塞栓２６は破損孔１４の個所で熱硬化させられる。した
がって、破損孔１４は閉塞栓２６によって閉塞されるこ
とになり、運転中に破損伝熱管３を修復することができ
る。

【００２３】なお、上記実施例では、Ｕチューブ型熱交
換器について示したが、入口端と出口端をそれぞれ対向
する別の管板に支持させるようにした直線状の多数の伝
熱管を本体胴内に配し、本体胴の両端部に胴蓋によって
入口室と出口室を形成するようにした固定管板型熱交換
器についても同様に実施できること、又、実施例では、
圧力計１９にて検出した圧力の変化を基に制御盤２１か
らの指令で開閉弁１８を自動的に開くようにした場合を
示したが、手動で開閉弁１８を開くようにしてもよいこ
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。

【００２４】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の熱交換器の伝
熱管管理装置によれば、次の如き優れた効果を発揮す
る。 伝熱管の入口端が開口する入口室内の圧力変化を検出
したときに、開閉弁を手動又は自動的に開いて発光微粒
子を管側流体の流れに乗せて入口室内に導入させること
ができるようにし、且つこの発光微粒子の流れをカメラ
で観察できるようにしたので、熱交換器の運転を停止す
ることなく熱交換器内に入ることなく、運転中に破損し
た伝熱管を特定することができる。 入口室内にロボットアームを装備させ、時限発火機能
を備えた二液性エポキシ剤入閉塞栓を、伝熱管の入口端
から挿入させることができるようにすることにより、破
損孔の部分に閉塞栓を停滞させて硬化させることができ
るので、運転中に破損孔を閉塞することができて、破損
伝熱管を修復することができる。 出口室側にもカメラを設置し、入口室と出口室にロボ
ットアームを装備させることにより、上記項で特定さ
れた破損伝熱管の入口端と出口端にロボットアームの操
作で閉塞栓を差し込むことができ、運転中に破損伝熱管
を閉塞することができる。 以上各項により、伝熱管の管理を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の一実施例を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す概略図である。

【図３】本発明の更に他の実施例を示すもので、（イ）
は全体の概略図、（ロ）は閉塞栓の拡大図、（ハ）は伝
熱管の破損孔を閉塞栓で閉塞した状態を示す拡大断面図
である。

【図４】熱交換器の一例を示す概要図である。

【符号の説明】

１ 本体胴 ２ 管板 ３ 伝熱管 ３ａ 入口端 ３ｂ 出口端 ４ 胴蓋 ８ 入口室 ９ 出口室 １０ 管側流体 １１ 胴側流体 １２ 胴側流体入口 １３ 胴側流体出口 １４ 破損孔 １５ 管側流体導入管 １６ 発光微粒子 １７ 加圧タンク １８ 開閉弁 １９ 圧力計 ２０ 導管 ２１ 制御盤 ２２ カメラ ２４ ロボットアーム ２５ 閉塞栓 ２６ 閉塞栓

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体胴内に配置した多数の伝熱管の両端
   部を管板に開口支持させ、且つ上記伝熱管の両端部を覆
   うように胴蓋を設けて該胴蓋と管板との間の空間部に管
   側流体用の入口室と出口室をそれぞれ形成してなる熱交
   換器における上記入口室側に、該入口室内の圧力を検出
   する圧力計を設け、且つ上記入口室に接続した管側流体
   導入管に、発光微粒子を収容した加圧タンクを導管を介
   し接続して、該導管に、上記圧力計にて検出した圧力に
   変化が生じたときに開いて加圧タンク内の発光微粒子を
   管側流体導入管に供給するようにするための開閉弁を設
   け、更に、上記入口室内を監視するカメラを設置した構
   成を有することを特徴とする熱交換器の伝熱管管理装
   置。
2. 【請求項２】 圧力計の検出信号を入力して開閉弁に開
   閉指令を与える制御盤を設けた請求項１記載の熱交換器
   の伝熱管管理装置。
3. 【請求項３】 入口室内にロボットアームを装備させ、
   且つ時限発火機能を備えた二液性エポキシ剤入閉塞栓を
   伝熱管内に入れて破損孔を閉塞させるようにした請求項
   １又は２記載の熱交換器の伝熱管管理装置。
4. 【請求項４】 出口室内を監視するカメラを設置し、且
   つ入口室内と出口室内に、伝熱管の入口端と出口端に閉
   塞栓を差し込むためのロボットアームを装備させた請求
   項１又は２記載の熱交換器の伝熱管管理装置。