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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren,
eine Turbinenschaufel-Kriechdehnungsverformungs-Messvorrichtung
und eine Turbinenschaufel.
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Eine Gasturbine umfasst einen Kompressor, einen
Kombustor und eine Turbine (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
Gemäß einer
solchen Gasturbine wird komprimierte Luft, die in dem Kompressor komprimiert
wird, dem Kombustor zugeführt,
und die komprimierte Luft wird mit einem Brennstoff, der separat
zugeführt
wird, gemischt und verbrannt. Das Verbrennungsgas, das bei der Verbrennung
erzeugt wird, wird der Turbine zugeführt, um eine Drehantriebskraft
in der Turbine zu erzeugen.
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In 6 ist
ein Beispiel eines inneren Aufbaus einer solchen Turbine dargestellt.
Wie in 6 gezeigt ist,
sind in der Turbine mehrere Turbinenschaufeln 1, die kreisförmig an
einem in der Zeichnung nicht dargestellten Rotor angeordnet sind,
und mehrere Turbinen-Leitschaufeln 2, die an einem Stator
um den Rotor herum angeordnet sind, alternierend in der Drehachsenrichtung
(der Horizontalrichtung in 6)
eines Rotors angeordnet. Ferner ist ein Verbrennungsgas-Strömungskanal 3,
durch den ein Verbrennungsgas strömt, ausgebildet. Dabei dreht
das Verbrennungsgas, das in den Verbrennungsgas-Strömungskanal 3 von
einem Kombustor eingeleitet wird, die Turbinenschaufeln 1 und
bringt eine Drehkraft auf den Rotor auf. Eine solche Drehkraft dreht
einen Stromgenerator (in der Zeichnung nicht dargestellt), der mit
dem Rotor verbunden ist, um elektrische Leistung (Strom) zu erzeugen.
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Für
eine solche Gasturbine ist jedoch ein Verfahren zum quantitativen
Bewerten und zum Management der Ermüdungslebensdauer der Turbinenschaufel 1 bisher
nicht erstellt worden; daher besteht ein Problem insofern, als die
gesamte Gasturbine beschädigt
werden kann, falls unerwartet ein schleichender bzw. Kriechdefekt
(creep defect)auftritt.
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Die Erfindung wurde in Anbetracht
der oben erwähnten
Situation getätigt.
Aufgaben der Erfindung sind die Bereitstellung eines Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahrens
zum quantitativen Ermitteln bzw. Bewerten der Ermüdungslebensdauer
(fatigue life) einer Turbinenschaufel, die Bereitstellung einer
geeigneten Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung,
die in dem oben genannten Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren verwendet
wird, und die Bereitstellung einer Turbinenschaufel, auf die das
oben genannte Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren
nutzbringend angewandt wird.
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Zur Lösung des oben genannten Problems wendet
die Erfindung den folgenden Aufbau an.
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Ein erster Aspekt der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren bestimmt
wird, dass eine Turbinenschaufel innerhalb der Ermüdungslebensdauer
liegt, wenn die Kriechdehnungsbelastung (creep elongation strain)
in der Longitudinalrichtung der Turbinenschaufel weniger als 0,5%
der anfänglichen
Länge beträgt, und
es wird bestimmt, dass die Turbinenschaufel ihre Ermüdungslebensdauer überschritten
hat, wenn die Kriechdehnungsbelastung in der Longitudinalrichtung
der Turbinenschaufel 0,5% oder mehr der anfänglichen Länge beträgt.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
ist es bei dem Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren
durch Annahme einer Kriechdehnungsbelastung wie z.B. 0,5%, die ausreichend
kleiner als 2% ist, als Referenzwert zur Ermittlung der Ermüdungslebensdauer
möglich,
die Ermüdungslebensdauer
einer Turbinenschaufel schnell zu bestimmen, so dass ein Kriechdefekt
nicht auftritt, im Gegensatz zu einer herkömmlichen Turbinenschaufel,
bei der es zu einem Bruch kommt, wenn die Kriechdehnungsbelastung
infolge einer plötzlichen Abnahme
der Festigkeit 2% überschreitet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung ist eine Kriechdehnungsbelastungs- bzw. -verformungs-Messvorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes feststehendes Ende aufweist,
das an einem Ende einer Turbinenschaufel angebracht ist, ein zweites
feststehendes Ende, das am anderen Ende der Turbinenschaufel angebracht
ist, sowie eine Messvorrichtung, die eine Abstandsdimension zwischen
dem ersten feststehenden Ende und dem zweiten feststehenden Ende
und eine Abweichung der Abstandsdimension gemäß einer vorbestimmten Referenzdimension
misst.
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Bei der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
gemäß dem zweiten Aspekt
der Erfindung wird die Länge
der Turbinenschaufel in einem Ausgangszustand, in dem es zu keiner
Kriechdehnungsbelastung kommt, im voraus unter der Bedingung gemessen,
dass das erste feststehende Ende an einem Ende der Turbinenschaufel und
das zweite feststehende Ende an dem anderen Ende der Turbinenschaufel
angebracht ist. Ferner ist es auch durch Messen der Länge der
Turbinenschaufel nach einem Betrieb über eine vorbestimmte Zeitspanne
hinweg und durch Ermitteln der Differenz zwischen der Länge dieser
Turbinenschaufel nach dem Betrieb und der Länge in dem obengenannten Ausgangszustand
möglich,
einen Wert einer Kriechdehnungsbelastung nach dem Betrieb (post
operation creep allongation strain) genau zu ermitteln.
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Die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung
an einem Verbindungsabschnitt angeordnet ist, welcher das erste
feststehende bzw. befestigte Ende und das zweite feststehende bzw.
befestigte Ende so verbindet, dass das erste Ende und das zweite
Ende näher
zueinander gezwungen werden, und dass sie eine Dehnungsdimension
des Verbindungsabschnitts misst, um so die Kriechdehnungsbelastung
der Turbinenschaufel zu messen.
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Bei der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Mess vorrichtung
gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung stellt der Verbindungsabschnitt, indem
lediglich das erste feststehende Ende an einem Ende der Turbinenschaufel
und das zweite feststehende Ende am anderen Ende der Turbinenschaufel
angebracht wird, das Intervall bzw. den Abstand zwischen dem ersten
feststehenden Ende und dem zweiten feststehenden Ende automatisch
so ein, dass es der kürzeste
Abstand ist.
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Eine Turbinenschaufel gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie
in einer Gasturbine vorgesehen ist und eine Ausgangsdimension in
der Longitudinalrichtung vor dem Betrieb auf sie gestanzt bzw. gestempelt
ist.
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Bei der Turbinenschaufel gemäß dem vierten Aspekt
der Erfindung kann die Länge
irgendeiner von mehreren Turbinenschaufeln in der Longitudinalrichtung
erhalten werden, ohne Zeit für
die Bezugnahme auf Aufzeichnungen wie Blaupausen bzw. Musterkopien
oder dergleichen aufwenden zu müssen.
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Bei dem Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren
gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung ist es möglich,
die Ermüdungslebensdauer
einer Turbinenschaufel quantitativ zu bewerten. Infolgedessen ist
es möglich,
ein Problem zu verhindern, nämlich
dass plötzlich
ein Kriechdefekt in der Turbinenschaufel auftritt, der einen schweren
Schaden an der gesamten Gasturbine verursacht.
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Bei der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
gemäß dem zweiten Aspekt
der Erfindung ist es möglich,
die Kriechdehnungsbelastung durch Messen der Dehnung in Bezug auf
die Länge
der Turbinenschaufel vor dem Betrieb bzw. Einsatz unter Verwendung
der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
zu bestimmen. Daher ist es möglich,,
basierend auf dem Wert der Kriechdehnungsbelastung quantitativ abzuschätzen, wie
viele Stunden bis zum Ende der Ermüdungslebensdauer verbleiben.
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Bei der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung ist es möglich,
da der Verbindungsabschnitt eine Abstandsdimension zwischen dem
ersten befestigten Ende und dem zweiten befestigten Ende automatisch
auf ein Minimum einstellt, Ab weichungen in den Messergebnissen infolge
von Messungen durch verschiedene Bedienungspersonen zu vermeiden.
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Bei der Turbinenschaufel gemäß dem vierten Aspekt
der Erfindung ist es möglich,
die Zeitdauer zum Messen der Kriechdehnungsbelastung zum Zweck der
Durchführung
einer Ermüdungslebensdauerermittlung
einer Turbinenschaufel erheblich zu reduzieren, da die Länge irgendeiner
gewünschten Turbinenschaufel
in Erfahrung gebracht werden kann, ohne Zeit für die Bezugnahme auf Aufzeichnungen
wie beispielsweise Blaupausen bzw. Musterkopien oder dergleichen
aufzuwenden. Außerdem
ist es möglich,
das Auftreten von Fehlern infolge eines Versehens, beispielsweise
einer Fehl-Identifizierung einer Produktnummer, im voraus zu verhindern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert,
in der zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
in einer Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
Seitenansicht einer Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
in einer Ausführungsform
der Erfindung, in der durch einen Pfeil A-A in 1 angegebenen Richtung betrachtet,
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung,
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4 eine
Vorderansicht der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
in einer modifizierten Ausführungsform
der Erfindung,
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5 eine
Vorderansicht der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung
in einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Erfindung, und
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6 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines inneren Aufbaus einer Gasturbine.
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Im folgenden wird eine Ausführungsform
eines Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahrens
unter Verwendung einer Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs- Messvorrichtung,
sowie eine Turbinenschaufel, die durch das oben genannte Verfahren
bewertet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die
hier offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Details
sind lediglich repräsentativ
und schränken den
Schutzumfang der Erfindung nicht ein.
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Eine Turbinenschaufel der Erfindung,
die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist ein Element, das
einen Teil einer Turbine in einer einen Kompressor, einen Kombustor
und die Turbine umfassenden Gasturbine bildet. Das heißt, ein
Rotor ist axial so gelagert, dass er in der Turbine drehbar ist,
und mehrere Turbinenschaufeln sind um den Rotor herum befestigt.
Ferner leitet die Turbine ein Verbrennungsgas, das in dem Kombustor
erzeugt wird, in einen Verbrennungsgas-Strömungskanal
ein, so dass es sich ausdehnt. Ferner wird durch Drehen des Rotors, indem
das Verbrennungsgas gegen jede Turbinenschaufel geblasen wird, thermische
Energie des Verbrennungsgases in kinetische Drehenergie umgewandelt,
um eine Antriebskraft zu erzeugen.
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In 1 ist
eine Turbinenschaufel 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
gezeigt. Die Turbinenschaufel 10 umfasst eine innere Verkleidung bzw.
einen inneren Deckring (shroud) 10a, der am Rotor befestigt
ist, eine äußere Verkleidung
bzw. einen äußeren Deckring 10b,
wobei ein Verbrennungsgas-Strömungskanal
in einem Raum zwischen dem inneren Deckring 10a und dem äußeren Deckring 10b gebildet
ist, und einen Schaufelabschnitt 10c, der zwischen dem
inneren Deckring 10a und dem äußeren Deckring 10b ausgebildet
ist. Das Bezugssymbol CL gibt eine Mittelachslinie in der Mitte
in der Breitenrichtung der Turbinenschaufel 10 an.
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Wie in 1 gezeigt
ist, wird auf eine Oberfläche
des inneren Deckrings 10a der Turbinenschaufel 10 eine
Länge L
in der Longitudinalrichtung in einem Ausgangszustand vor dem Betrieb
bzw. Einsatz aufgestanzt bzw. gestempelt. Die Länge L in der Longitudinalrichtung
ist die Abmessung einer geraden Linie zwischen der Außenfläche des
inneren Deckrings 10a an der Position der Mittelachslinie
CL und der Innenfläche
des äußeren Deckrings 10b.
Die Länge
L in der Longitudinalrich tung wird unter der Bedingung gemessen,
dass die Kriechdehnungsbelastung bzw. -verformung nach dem Betrieb
bzw. Einsatz 0 (Null) ist (beispielsweise ist in 1 "453.025", was "L = 453.025mm" angibt, aufgestanzt).
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In den 1 und 2 gibt die Bezugsziffer 20 eine
Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung an, welche
die Kriechdehnungsbelastung der Turbinenschaufel 10 misst.
Die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 umfasst
ein erstes feststehendes bzw. befestigtes Ende 21, das
am inneren Deckring 10a (einem Ende)der Turbinenschaufel 10 angebracht
ist, ein zweites feststehendes bzw. befestigtes Ende 22, das
am äußeren Deckring 10b (dem
anderen Ende) angebracht ist, einen Verbindungsabschnitt 23,
der das erste befestigte Ende 21 und das zweite befestigte
Ende 22 verbindet und eine Kraft in einer Richtung derart
aufbringt, dass das erste befestigte Ende 21 und das zweite
befestigte Ende 22 näher
zueinander bewegt werden, und eine Feinmessvorrichtung 24 (Messvorrichtung),
die die Abstandsdimension L zwischen dem ersten befestigten Ende 21 und
dem zweiten befestigten Ende 22 misst.
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Das erste befestigte Ende 21 ist
ein Metallelement mit einer annähernden "L"-Form, von der Seite aus betrachtet,
und hat eine Kontaktfläche,
die zu der Form des stromabseitigen Endabschnitts des inneren Deckrings 10a passt.
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Das zweite befestigte Ende 22 ist
ein Metallelement mit einer annähernden "L"-Form, von der Seite aus betrachtet,
und hat eine Kontaktfläche,
die zu der Form der des stromabseitigen Endabschnitts des äußeren Deckrings 10b passt.
Die Bezugsziffer 22a ist ein Einstellbolzen, der eine Achslinie 20a der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 in
Bezug auf die Position des zweiten befestigten Endes 22 in
der Horizontalrichtung einstellt. Durch Einstellen der Position
des Einstellbolzens 22a je nach Bedarf ist es möglich, die
Achslinie 20a der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 so
einzustellen bzw. anzupassen, dass die Mittellinie CL der Turbinenschaufel 10 parallel
zur Achslinie 20a der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 ist.
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Daher ist es möglich, verschiedene Formen der
Turbinenschaufel 10 zu handhaben.
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Der Verbindungsabschnitt 23 umfasst
eine erste Stange 31 mit dem ersten feststehenden bzw. befestigten
Ende 21, das an einem Ende der Turbinenschaufel befestigt
ist oder wird, und eine zweite Stange 32, die mit dem anderen
Ende der ersten Stange 31 an der gleichen Achse verbunden
ist und das zweite feststehende bzw. befestigte Ende 22 aufweist,
welches am anderen Ende der Turbinenschaufel befestigt ist oder
wird.
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Wie in 3 gezeigt
ist, ist in dem Verbindungsteil der ersten Stange 31, der
der zweiten Stange 32 entspricht, ein tiefer konkaver Abschnitt 31a in der
Richtung der Axiallinie 20a ausgebildet. In dem konkaven
Abschnitt 31a sind ein Paar linearer Büchsen bzw. Hülsen 31b und 31c sowie
ein Kragen 31d enthalten. Die linearen Büchsen bzw.
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Hülsen 31b und 31c sind
zylindrische Elemente und in dem konkaven Abschnitt 31a in
einem vorbestimmten Abstand voneinander befestigt. Der Kragen 31d ist
ebenfalls ein zylindrisches Element, das unter der linearen Büchse bzw.
Hülse 31b angeordnet
ist.
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In dem der ersten Stange 31 entsprechenden
Verbindungsteil der zweiten Stange 32 ist ein tiefer konkaver
Abschnitt 32a in der Richtung der Axiallinie 20a ausgebildet.
In dem konkaven Abschnitt 32a ist das Verbindungsteil der
ersten Stange 31 auf der gleichen Achse eingesetzt, um
zu gleiten. Somit ist die Gesamtlänge des Verbindungsabschnitts 23 erweiterbar.
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Ferner ist an dem Verbindungsteil
der zweiten Stange 32 die Achse 32b, die in den
konkaven Abschnitt 31a eingesetzt ist, befestigt. Die Achse 32b ist über lineare
Büchsen
bzw. Hülsen 31b und 31c und
den Kragen 31d so eingesetzt, dass sie die Gleitbewegung
der zweiten Stange 32 zur ersten Stange 31 in
der Richtung der Achslinie 20a führt.
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Das Ende der Achse bzw. des Schafts 32b ist
in eine Druckfeder 32c als Kraftaufbringungselement eingesetzt.
Ein Ende der Druckfeder 32c steht in Kontakt mit dem Bodenende
des Kragens 31d. Das andere Ende der Druckfeder 32c steht
in Kontakt mit einem Federanschlag 32bl, der in einem Ende der Achse
bzw. des Schafts 32b ausgebildet ist. Daher werden die
erste Stange 31 und die zweite Stange 32 durch
die Druckfeder 32c näher
zueinander gezwungen.
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Wie in 3 gezeigt
ist, umfasst der Feinzeiger bzw. die Feinmessvorrichtung (dial gauge) 24 eine
Feinmesseinheit 24a, die an der zweiten Stange 32 befestigt
ist, und einen Kontaktabschnitt 24b, der an der ersten
Stange 31 befestigt ist, und weist eine Nadel 24a1 der
Feinmesseinheit 24a auf, welche mit dem Kontaktabschnitt 24b in
Kontakt steht.
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Die Feinmesseinheit 24a kann
die Abstandsdimension L zwischen dem ersten feststehenden bzw. befestigten
Ende 21 und dem zweiten feststehenden bzw. befestigten
Ende 22 genau durch Ausfahren der Nadel 24a1 messen,
was durch einen Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 24b bewirkt
wird, wenn der Abstand zwischen der ersten Stange 31 und
der zweiten Stange 32 zunimmt und abnimmt. Als Feinmesseinheit 24a kann
nicht nur eine Feinmessvorrichtung verwendet werden, welche die
Abstandsdimension L als Absolutwert bestimmt, sondern auch eine
Feinmessvorrichtung, welche eine Abweichung der Dimension (eine
Differenz) in Bezug auf eine vorbestimmte Referenzdimension misst (beispielsweise
die Abstandsdimension L in einem Ausgangszustand).
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Im folgenden wird ein Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer-Bewertungsverfahren
unter Verwendung der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 mit
dem oben erwähnten
Aufbau erläutert.
Zunächst
wird in der Turbinenschaufel 10 in einem Anfangsstadium
bzw.
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Ausgangszustand das erste befestigte
Ende 21 mit dem inneren Deckring 10a in Eingriff
gebracht, und während
das Intervall bzw. der Abstand zwischen der ersten Stange 31 und
der zweiten Stange 32 vergrößert wird, wobei man einer
Kraft entgegenwirkt, die durch die Druckfeder 32c aufgebracht
wird, wird das zweite befestigte Ende 22 mit dem äußeren Deckring 10b in
Eingriff gebracht. Infolgedessen stellt die Druckfeder 32c automatisch
den Abstand zwischen dem ersten feststehenden bzw. befestigten Ende 21 und
dem zweiten feststehenden bzw. befestigten Ende 22 auf
ein Minimum ein. Demgemäß gibt die
Feinmesseinheit 24a die Abstandsdimension L automatisch
genau an. Der Messvorgang in einem Ausgangszustand muss nur einmal
durchgeführt werden,
und die Messergebnisse sind vorzugsweise auf die Oberfläche der
Turbinenschaufel 10 zu stanzen, wie oben erwähnt wurde.
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Wenn eine Bewertung der Ermüdungslebensdauer
einer in Betrieb gewesenen Turbinenschaufel 10 nach einer
vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt
wird, kann eine Messung durch das gleiche Verfahren, wie es oben
erwähnt
wurde, durchgeführt
werden. Indem die Differenz gegenüber den Messergebnissen unter
Bedingungen eines Ausgangszustands ermittelt wird, ist es möglich, eine Nachbetriebs-Kriechdehnungsbelastung
nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu bestimmen.
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Wenn eine solche Kriechdehnungsbelastung bewertet
wird, wird vorzugsweise ein Verfahren angewandt, bei dem bestimmt
wird, dass eine Turbinenschaufel innerhalb ihrer Ermüdungslebensdauer liegt,
falls die Kriechdehnungsbelastung bzw. -verformung in einer Longitudinalrichtung
der Turbinenschaufel weniger als 0,5% der anfänglichen Länge beträgt, und bei dem bestimmt wird,
dass die Turbinenschaufel ihre Ermüdungslebensdauer überschritten
hat, falls die Kriechdehnungsbelastung in der Longitudinalrichtung
der Turbinenschaufel 0,5% oder mehr der anfänglichen Länge beträgt.
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Bei einer gewöhnlichen Turbinenschaufel verliert
die Turbinenschaufel schnell an Festigkeit und bricht, wenn die
Kriechdehnungsbelastung 2% überschreitet.
Daher ist es durch Anwenden einer Kriechdehnungsbelastung von beispielsweise
0,5%, die geringer ist als 2%, als Referenzwert zur Bewertung der
Ermüdungslebensdauer
möglich,
die Ermüdungslebensdauer
der Turbinenschaufel so zu bestimmen, dass ein Kriechdefekt der
Turbinenschaufel 10 nicht auftritt.
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Ferner ist es möglich, durch Ausführen eines Messvorgangs
für jede
Betriebsperiode das Änderungsverhalten
der Kriechdehnungsbelastung im Verlauf der Zeit zu bestimmen. Somit
ist es gemäß einem
solchen Änderungsverhalten
möglich,
abzuschätzen,
wie viele Stunden bis zum Ende der Ermüdungslebensdauer verbleiben.
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Gemäß dem Turbinenschaufel-Ermüdungslebensdauer- Bewertungsverfahren,
das eine solche Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 verwendet,
ist es möglich,
die Ermüdungslebensdauer
der Turbinenschaufel 10 quantitativ zu bewerten. Daher
ist es möglich,
ein Problem zu verhindern, nämlich
dass plötzlich
ein Kriechdefekt in einer Turbinenschaufel auftritt, der schweren
Schaden an der gesamten Gasturbine verursacht.
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Ferner ist es durch Einstanzen oder
Stempeln des Messergebnisses unter einer Anfangsbedingung auf die
Oberfläche
der Turbinenschaufel 10 gemäß der Erfindung bei einem jeweiligen
Messvorgang möglich,
die Ermüdungslebensdauer
einer Turbinenschaufel in Erfahrung zu bringen, ohne Zeit zur Bezugnahme
auf Aufzeichnungen wie Blaupausen bzw. Musterkopien aufzuwenden.
Daher ist es möglich,
die Zeit zum Messen der Kriechdehnungsbelastung zum Zweck des Ausführens einer
Ermüdungslebensdauer-Bewertung
der Turbinenschaufel 10 zu reduzieren. Da die Messergebnisse,
die man kennen will, auf die Oberfläche der Turbinenschaufel gestanzt
sind, ist es außerdem
möglich,
das Auftreten von Fehlern infolge eines Versehens, wie einer Fehl-Identifikation
einer Produktnummer, im voraus zu verhindern.
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Eine modifizierte Ausführungsform
der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 wird
unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert. Die modifizierte Ausführungsform, wie
sie in 4 gezeigt ist,
unterscheidet sich von der oben erwähnten Ausführungsform insbesondere dahingehend,
dass die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 mittels
eines unterschiedlichen Verfahrens an der Turbinenschaufel 10 befestigt
wird und ein Mikrometer 40 anstelle der Feinmesseinrichtung
(dial gauge) verwendet wird. Bei dieser modifizierten Ausführungsform
ist die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 durch
ein Drei-Punkt-Halterungsverfahren
gehaltert, unter Verwendung eines ersten feststehenden Endes 41,
das mit einer flachen oberen Oberfläche des stromabseitigen Endes
des inneren Deckrings 10a in Kontakt steht, eines zweiten
feststehenden Endes 42 mit einer Spitze, die in eine Vertiefung 10c1 eingesetzt
ist, welche in der stromabseitigen Kante des Schaufelabschnitts 10c und
nahe dem äußeren Deckring 10b ausgebildet
ist, und eines dritten befestigten Endes 43, das zwischen
dem ersten befestigten Ende 41 und dem zweiten befestigten Ende 42 so
positioniert ist, dass es mit der stromabseitigen Kante des Schaufelabschnitts 10c in
Kontakt steht. Zusätzlich
können
die Messergebnisse durch das Mikrometer 40 über eine
Skalenmarke 40a angegeben werden.
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Die modifizierte Ausführungsform
der Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20,
wie sie in 5 gezeigt
ist, unterscheidet sich von der oben erwähnten Ausführungsform insbesondere darin,
dass die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 an
der Turbinenschaufel 10 mittels eines unterschiedlichen
Verfahrens befestigt ist, und das Mikrometer 50 anstelle
der Feinmessvorrichtung 24 vorgesehen ist. Das heißt, in der
vorliegenden modifizierten Ausführungsform
wird die Turbinenschaufel-Kriechdehnungsbelastungs-Messvorrichtung 20 durch
ein erstes befestigtes Ende 51 gehaltert, das eine Spitze
aufweist, welche in eine Vertiefung 10a1 eingesetzt ist,
die in der stromabseitigen Kante des inneren Deckrings 10a ausgebildet
ist, und ein zweites befestigtes Ende 52, das eine Spitze
aufweist, die in eine Vertiefung 10c1 eingesetzt ist, welche
in der stromabseitigen Kante des Schaufelabschnitts 10c und
nahe dem äußeren Deckring 10b ausgebildet
ist. Außerdem
können
die Messergebnisse durch das Mikrometer 50 durch eine Skalenmarke 50a angegeben
werden.
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Dabei können bevorzugt genauere Ergebnisse
erhalten werden, wenn ein Messvorgang unter Bedingungen durchgeführt wird,
dass ein Einfluss einer Wärmedehnung
in der Turbine in der obigen Ausführungsform und modifizierten
Ausführungsformen
berücksichtigt
wird.
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Das heißt, dass bei einer ersten Messung, bei
der eine Kriechdehnungsverformung 0 ist, eine Temperatur
in einer Wand der Turbinenschaufel 10 aufgezeichnet wird
(vorzugsweise werden die obige Longitudinalrichtungsdimension L
und die Temperatur in einer Wand an dem inneren Deckring 10a an der
Turbinenschaufel 10 markiert). Infolgedessen werden eine Temperatur
in einer Wand und die Longitudinalrichtungsdimension L beim Bewerten
einer Ermüdungslebensdauer
der Turbinenschaufel 10 gemessen. Solange die Temperatur
in einer Wand die gleiche ist wie die Temperatur in der Wand bei
einer ersten Messung, ist es nicht nötig, die Temperatur zu korrigieren.
Wenn ein Unterschied zwischen den gemessenen Temperaturen besteht,
wird eine Korrektur unter Berücksichtigung
des Wärmedehnungsbetrags vorgenommen.
Das heißt,
eine notwendige Korrektur wird durch Berechnen. des Wärmedehnungsbetrags gemäß Rohdaten
der Turbinenschaufel 10 bestimmt. Außerdem wird ein solcher Wärmedehnungsbetrag von
dem Messergebnis der Longitudinalrichtungsdimension L abgezogen.
Somit ist es möglich,
die Wandtemperaturbedingung mit derjenigen bei der ersten Messung
zu synchronisieren. Es ist auch akzeptabel, die Wandtemperatur bei
jeder Messung gemäß der bei
der ersten Messung erhaltenen Temperatur einzustellen. In einem
solchen Fall ist es möglich,
einen Korrekturvorgang des Wärmedehnungsbetrags
zu übergehen.