JP2001153756A - Method for predicting crack developing of turbine rotor - Google Patents

Method for predicting crack developing of turbine rotor

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JP2001153756A
JP2001153756A JP33872599A JP33872599A JP2001153756A JP 2001153756 A JP2001153756 A JP 2001153756A JP 33872599 A JP33872599 A JP 33872599A JP 33872599 A JP33872599 A JP 33872599A JP 2001153756 A JP2001153756 A JP 2001153756A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for predicting crack developing of a turbine rotor capable of predicting the developing amount of the crack in a future drive from the hardness, the vibration stress or the like of the rotor, and suitably measuring against a repair or the like of the rotor in view of the effective prediction of the crack development. SOLUTION: The method for predicting the crack developing of the turbine rotor comprises the steps of obtaining a vibration stress operated at a steam turbine modeled based on data of drive recording, obtaining a crack developing lower limit value from the hardness of the rotor, deciding a load band for developing the crack from a stress intensity factor range calculated based on the stress and a crack developing minimum stress corresponding to the rack developing lower limit value, obtaining crack developing characteristics of the load band, calculating a life consumption rate from the obtained characteristics, calculating a time up to a predetermined allowed crack length from the calculated consumption rate and the real crack length, and checking the presence or absence of the maintenance of the predicted crack length to next periodical inspection with respect to the predetermined allowed crack length.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンロータの
亀裂進展予測方法に係り、特にタービンロータに植設し
たタービン動翼の、その植込み部とタービンロータとの
接触部分に発生した亀裂に基づく寿命を予測するタービ
ンロータの亀裂進展予測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for predicting crack growth of a turbine rotor, and more particularly to a life of a turbine rotor blade implanted in the turbine rotor based on a crack generated in a contact portion between the implanted portion and the turbine rotor. The present invention relates to a method for predicting the crack growth of a turbine rotor for predicting crack growth.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、蒸気タービンは、図20に示す
ように、外部ケーシング1と内部ケーシング2とに区分
けしたタービンケーシング3内に、軸受4で軸支したタ
ービンロータ5を収容し、内部ケーシング2に係合した
タービンノズル6とタービンロータ5に植設したタービ
ン動翼7とを組み合せてタービン段落8を形成し、この
タービン段落8を軸方向に沿って多段に配置する構成に
なっている。
2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIG. 20, in a steam turbine, a turbine rotor 5 supported by bearings 4 is accommodated in a turbine casing 3 divided into an outer casing 1 and an inner casing 2, and an inner casing is provided. A turbine stage 8 is formed by combining the turbine nozzle 6 engaged with the turbine nozzle 2 and the turbine blade 7 implanted in the turbine rotor 5, and the turbine stage 8 is arranged in multiple stages along the axial direction. .

【0003】また、タービン動翼7は、図21に示すよ
うに、植込み部9を、タービンロータ5の植込み溝10
のフック部11に係合させ、周方向に沿って環状列に植
設されている。
[0003] Further, as shown in FIG. 21, a turbine blade 7 is formed by inserting an implanted portion 9 into an implanted groove 10 of a turbine rotor 5.
And is planted in an annular row along the circumferential direction.

【0004】またタービンノズル6は、図21および図
22に示すように、タービン動翼7に対応させてタービ
ンロータ5の周方向に沿って環状列に配置しており、そ
の入口側にノズルボックス12を備えるとともに、この
ノズルボックス12に連通する蒸気入口13に、通常、
4弁の蒸気加減弁(図示せず)を設けている。
Further, as shown in FIGS. 21 and 22, the turbine nozzles 6 are arranged in an annular row along the circumferential direction of the turbine rotor 5 so as to correspond to the turbine rotor blades 7, and a nozzle box is provided at the inlet side thereof. And a steam inlet 13 communicating with the nozzle box 12,
Four steam control valves (not shown) are provided.

【0005】蒸気加減弁は、図24に示すように、ター
ビン出力の増加に沿って第1弁および第2弁をほぼ同時
に開弁させ、さらに第3弁および第4弁を順次、シーケ
ンシャルに開弁させる、いわゆる3アドミッション方
式、あるいは図示していないが第1弁、第2弁および第
3弁を同時に開弁させ、残りの第4弁を次に開弁させ
る、いわゆる2アドミッション方式、または第1弁から
第4弁までの全ての弁を同時に開弁させるいわゆる1ア
ドミッション方式のいずれかの運転モードを採用してい
る。
As shown in FIG. 24, the steam control valve opens the first and second valves almost simultaneously as the turbine output increases, and further opens the third and fourth valves sequentially and sequentially. A so-called three-admission system, or a so-called two-admission system in which the first valve, the second valve, and the third valve are opened simultaneously, and the remaining fourth valve is opened next, although not shown. Alternatively, any one of so-called one-admission operation modes in which all of the first to fourth valves are simultaneously opened is adopted.

【0006】例えば、起動運転時、蒸気加減弁が3アド
ミッション方式の運転モードを採る場合、タービン動翼
7は、タービンロータ5が1回転(360°)する間
に、図23に示すように、タービンノズル6から案内さ
れた蒸気を2回受けている。このため、タービン動翼7
には、蒸気を受ける場合とそうでない場合とに基づく蒸
気の圧力変動力がある。さらに加えて、タービン動翼7
は、腹側と背側との間に圧力差が生じており、この圧力
差に基づく蒸気の流れに変動が出、結局、上述の圧力変
動力に、蒸気流れに変動が加わって、図23に示すよう
に、タービンロータ5の回転方向と同じ方向に強い加振
力Fを受けている。
For example, when the steam control valve adopts the operation mode of the three admission system at the time of the start-up operation, the turbine rotor blade 7 rotates while the turbine rotor 5 makes one rotation (360 °) as shown in FIG. Receives the steam guided from the turbine nozzle 6 twice. For this reason, the turbine blade 7
Has a steam pressure fluctuating force based on whether steam is received or not. In addition, the turbine blade 7
In FIG. 23, there is a pressure difference between the ventral side and the dorsal side, and the steam flow based on this pressure difference fluctuates. As shown in FIG. 5, a strong excitation force F is received in the same direction as the rotation direction of the turbine rotor 5.

【0007】このような加振力Fを繰り返し受けると、
タービンロータ5は、図25に示すように、タービン動
翼7の植込み部9に係合させる植込み溝10のフック部
11に亀裂Cが発生することがあった。タービンロータ
5の亀裂発生が必然的に蒸気タービンの安定運転を損ね
るので、最近では、亀裂の進展を予測する発明が数多く
提案されている。
When such a vibration force F is repeatedly received,
As shown in FIG. 25, in the turbine rotor 5, a crack C was sometimes generated in the hook portion 11 of the implantation groove 10 to be engaged with the implantation portion 9 of the turbine blade 7. Since the generation of cracks in the turbine rotor 5 inevitably impairs the stable operation of the steam turbine, many inventions for predicting the progress of cracks have recently been proposed.

【0008】しかし、亀裂の進展の予測は、蒸気条件、
例えば圧力、温度、蒸気流量等や起動回数等の運転条件
等、数多くの因子を含んでいるために、その解決手法を
困難にしており、現在、模索の段階である。
[0008] However, the prediction of crack growth depends on steam conditions,
For example, since many factors such as operating conditions such as pressure, temperature, steam flow rate and the number of startups are included, it is difficult to solve the problem, and it is currently in the stage of exploring.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来、タービン動翼7
は、高温強度に優れた12Cr系の合金鋼を使用してい
るのに対し、タービンロータ5は、タービン動翼材料に
較べて相対的に高温強度の低いCr−Mo−V系の合金
鋼を使用している。タービンロータ5がタービン動翼材
料に較べて高温強度の低いCr−Mo−V系の合金鋼を
使用したのは、軸受4の焼付けを少なくさせる点を考慮
したものではあるが、高温強度が低いが故にタービンロ
ータ5の植込み溝10のフック部11には、上述の加振
力Fの影響を受けて長年の使用の結果、図25に示すよ
うに、亀裂Cが発生することがあった。この亀裂Cは、
タービンロータ材料の長年の使用の結果、金属組織が当
初に較べて変化していると、たいして大きくない加振力
でもさらに進展する。このような疲労破壊を、フレッテ
ィング疲労と称している。
Conventionally, turbine blades 7
Uses a 12Cr alloy steel excellent in high-temperature strength, whereas the turbine rotor 5 uses a Cr-Mo-V alloy steel having a relatively low high-temperature strength as compared with the turbine blade material. I'm using The reason why the turbine rotor 5 is made of a Cr-Mo-V alloy steel whose high-temperature strength is lower than that of the turbine rotor blade material is to reduce the seizure of the bearing 4, but the high-temperature strength is low. Therefore, as a result of use for many years under the influence of the above-described excitation force F, a crack C may be generated in the hook portion 11 of the implantation groove 10 of the turbine rotor 5 as shown in FIG. This crack C
As a result of many years of use of the turbine rotor material, if the metallographic structure has changed compared to the beginning, even small excitation forces will develop further. Such fatigue failure is called fretting fatigue.

【0010】このフレッティング疲労は、図26に示す
ように、振動応力σにより発生するものと考えられて
いる。すなわち、基台部Xに部材Y,Zが距離δを置い
て接触している場合、基台部Xに外部から加振力Fが繰
り返し加えれると、基台部Xには、振動応力(応力振
幅)σが与えられる。この振動応力σは、部材Y,
Zの端部から基台部Xに与えている面圧力に対し、交差
する方向に与えられるため、その強度が低くなり、亀裂
Cが発生すると考えられる。特に、基台部Xに対し、部
材Y,Zがある一定の距離δの範囲内において設置され
ていると、この傾向は強い。ちなみに、基台部X、部材
Y,Zを隣接して設置していると、振動応力σは、図
27に示すように、部材Y,Zを設置していない場合
(フレッティング無し)に較べて著しく低くなることが
実験で確認されている。
[0010] The fretting fatigue, as shown in FIG. 26, is believed to occur by the vibration stress sigma a. That is, when the members Y and Z are in contact with the base portion X at a distance δ, when the excitation force F is repeatedly applied to the base portion X from the outside, the vibration stress ( Stress amplitude) σ a is given. The vibration stress sigma a is member Y,
Since the pressure is applied in the direction intersecting the surface pressure applied to the base portion X from the end of Z, the strength is reduced and a crack C is considered to be generated. This tendency is particularly strong when the members Y and Z are installed within a certain distance δ with respect to the base X. By the way, when the base part X and the members Y and Z are installed adjacent to each other, the vibration stress σ a becomes as shown in FIG. 27 when the members Y and Z are not installed (no fretting). It has been confirmed by experiments that it is significantly lower than that.

【0011】タービンロータ5の植込み溝10のフック
部11にフレッティング疲労による亀裂Cが発生するの
は、タービン動翼7を環状列に隣接して植設することに
要因があるものと考えられている。なお、タービン動翼
7の植込み部9はその材質の強度が高いこともあって、
フレッティング疲労が認められていない。
The occurrence of the crack C due to fretting fatigue in the hook portion 11 of the implantation groove 10 of the turbine rotor 5 is considered to be due to the fact that the turbine blade 7 is implanted adjacent to the annular row. ing. In addition, the implantation part 9 of the turbine rotor blade 7 has high strength of its material,
No fretting fatigue was observed.

【0012】タービンロータ5の植込み溝10のフック
部11に発生する亀裂Cは、何分にも外部から観察する
ことができず、定期検査時のみである。蒸気タービンの
運転中、亀裂Cが進展すると、安全かつ安定運転が損わ
れるので、的確な亀裂進展の予測技術が必要である。
The crack C generated in the hook portion 11 of the implantation groove 10 of the turbine rotor 5 cannot be observed from the outside for a few minutes, and is only during a periodic inspection. If the crack C develops during the operation of the steam turbine, safe and stable operation is impaired. Therefore, an accurate technique for predicting the crack growth is required.

【0013】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、タービン動翼の植込み部と係合するタービ
ンロータにおける植込み溝のフック部の硬さを運転中に
発生した振動応力や硬さ等から将来の運転に対し、亀裂
の進展量を予測し、的確な亀裂進展予測の下、タービン
ロータの交換または補修を的確に対処できるようにする
タービンロータの亀裂進展予測方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the hardness of a hook portion of an implanted groove in a turbine rotor engaged with an implanted portion of a turbine rotor blade is determined by vibration stress or hardness generated during operation. Therefore, to provide a method for predicting the crack growth of a turbine rotor that predicts the amount of crack growth for future operation, and enables appropriate replacement or repair of the turbine rotor under accurate crack growth prediction. With the goal.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係るタービンロ
ータの亀裂進展予測方法は、上記目的を達成するため、
請求項1に記載したように、運転実績を記録する第1ス
テップ、モデル化した蒸気タービンから有限要素法によ
り振動応力を求める第2ステップ、タービンロータの表
層部の硬さを求める第3ステップ、タービンロータの硬
さ、亀裂長さ、応力比を乗算して亀裂進展下限界値を求
める第4ステップ、上記第2ステップで求めた振動応力
を基に影響関数法で算出する応力拡大係数範囲と上記第
4ステップで求めた亀裂進展下限界値とを比較し、応力
拡大係数範囲が亀裂進展下限界値を超えると亀裂が進展
する負荷帯を決定する第5ステップ、この第5ステップ
で決定した亀裂進展負荷帯における亀裂進展特性を求め
る第6ステップ、この第6ステップで求めた亀裂進展負
荷帯における亀裂進展特性から寿命消費率を算出する第
7ステップ、この第7ステップで算出した寿命消費率と
実亀裂長さとから予め定められた許容亀裂長さまでに達
する時間を算出する第8ステップ、第8ステップで求め
た許容亀裂長さまでに達する時間が次回の定期検査まで
維持できないとき、タービンロータの補修および交換を
検討する第9ステップを備えるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A method for predicting crack growth in a turbine rotor according to the present invention has the following objects.
As described in claim 1, a first step of recording operation results, a second step of obtaining a vibration stress from the modeled steam turbine by a finite element method, a third step of obtaining a hardness of a surface portion of the turbine rotor, A fourth step of multiplying the turbine rotor hardness, crack length, and stress ratio to obtain a crack growth lower limit value; a stress intensity factor range calculated by the influence function method based on the vibration stress obtained in the second step; The fifth step of determining the load zone in which the crack grows when the stress intensity factor range exceeds the lower limit of the crack growth by comparing the lower limit of the crack growth obtained in the fourth step with the lower limit value of the crack growth, which was determined in the fifth step A sixth step of obtaining crack growth characteristics in the crack growth load zone, a seventh step of calculating a life consumption rate from the crack growth characteristics in the crack growth load zone obtained in the sixth step, Eighth step for calculating the time required to reach a predetermined allowable crack length from the life consumption rate and the actual crack length calculated in the seven steps, and the next periodic inspection for the time required to reach the allowable crack length calculated in the eighth step If it cannot be maintained, a ninth step of considering repair and replacement of the turbine rotor is provided.

【0015】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項2に記載し
たように、第3ステップにおけるタービンロータの表層
部の硬さは、運転実績で記録した温度、運転時間から予
め作成した応力−硬さ線図を用いて求めるものである。
In order to achieve the above object, the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention records the hardness of the surface layer portion of the turbine rotor in the third step as an operation record. The temperature and the operating time are determined using a stress-hardness diagram created in advance.

【0016】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項3に記載し
たように、第3ステップにおけるタービンロータの表層
部の硬さは、亀裂深さから予め作成したタービンロータ
表層部硬さ変化曲線を用いて求めるものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for predicting crack growth of a turbine rotor, wherein the hardness of the surface layer portion of the turbine rotor in the third step is determined from the crack depth. It is determined using a previously created turbine rotor surface layer hardness change curve.

【0017】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項4に記載し
たように、亀裂深さは、該当部位の電位差を検出する電
位差検出法、レプリカで検出する方法、予めデータベー
ス化した亀裂深さ−亀裂長さ線図、予めデータベース化
した等応力分布線図、予めデータベース化した亀裂深さ
−亀裂開口量線図のうち、いずれかを選択して求めたも
のである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for predicting crack growth of a turbine rotor, wherein the crack depth is determined by a replica of a potential difference detecting method for detecting a potential difference at a corresponding portion. Select one of the detection method, a crack depth-crack length diagram prepared in a database in advance, an equal stress distribution diagram prepared in a database in advance, and a crack depth-crack opening amount diagram prepared in a database in advance. It is what I sought.

【0018】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項5に記載し
たように、レプリカは、ビデオフィルムおよび紫外線に
より硬化するプラスチック材のうち、いずれかを選択す
るものである。
In order to achieve the above object, the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention is characterized in that the replica is made of one of a video film and a plastic material which is cured by ultraviolet rays. To choose.

【0019】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項6に記載し
たように、第3ステップにおけるタービンロータの表層
部の硬さは、該当部位にパルスを与え、発生する磁気変
化からバルクハウゼンノイズを演算し、その演算信号か
ら表層部の硬さを求めるバルクハウゼンノイズ法を用い
たものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the hardness of the surface portion of the turbine rotor in the third step is such that a pulse is applied to the corresponding portion. , And Barkhausen noise is calculated from the generated magnetic change, and the Barkhausen noise method is used to determine the hardness of the surface layer from the calculated signal.

【0020】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項7に記載し
たように、第5ステップにおける亀裂が進展する負荷帯
は、第2ステップで求めた振動応力と第4ステップで求
めた亀裂進展下限値に相当する亀裂進展最小応力値との
交点から算出するものである。
In order to achieve the above object, in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, the load zone where cracks grow in the fifth step is obtained in the second step. It is calculated from the intersection of the vibration stress and the minimum crack growth stress value corresponding to the crack growth lower limit value obtained in the fourth step.

【0021】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項8に記載し
たように、第6ステップにおける亀裂進展特性のうち、
亀裂進展速度は、応力拡大係数範囲、応力比、亀裂進展
下限値を関数として求めるものである。
In order to achieve the above object, the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, as described in claim 8, includes:
The crack growth rate is obtained as a function of the stress intensity factor range, stress ratio, and crack growth lower limit.

【0022】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項9に記載し
たように、第6ステップにおける亀裂進展特性のうち、
許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命は、応力拡大係数範
囲、応力比、亀裂進展下限値の逆数を関数にし、積分し
て求めるものである。
In order to achieve the above object, the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention includes, among the crack growth characteristics in the sixth step,
The crack growth life up to the allowable crack length is obtained by integrating a function of the stress intensity factor range, the stress ratio, and the reciprocal of the crack growth lower limit value.

【0023】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項10に記載
したように、第7ステップにおける寿命消費率は、第6
ステップで求めた許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命を単
位時間に換算するものである。
In order to achieve the above object, the method for predicting the crack growth of a turbine rotor according to the present invention is characterized in that the life consumption rate in the seventh step is the sixth.
The crack growth life up to the permissible crack length obtained in the step is converted into a unit time.

【0024】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項11に記載
したように、第9ステップにおけるタービンロータの補
修の際、補修幅領域を一方のタービン動翼のフック部と
隣のタービン動翼のフック部とに跨って削除するもので
ある。
In order to achieve the above object, the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, when repairing the turbine rotor in the ninth step, sets the repair width region to one of the turbines. This is to be deleted across the hook portion of the moving blade and the hook portion of the adjacent turbine moving blade.

【0025】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予
測方法は、上記目的を達成するため、請求項12に記載
したように、第9ステップにおけるタービンロータの補
修は、使用温度および運転時間から硬さを求め、その硬
さを予め作成した応力−硬さ線図にプロットし、その硬
さが許容硬さ限界値よりも下廻ったとき、開始するもの
である。
In order to achieve the above object, the method for predicting the crack growth of a turbine rotor according to the present invention is characterized in that the repair of the turbine rotor in the ninth step is performed based on the operating temperature and the operating time. And the hardness is plotted on a stress-hardness diagram prepared in advance, and starts when the hardness falls below an allowable hardness limit value.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービンロー
タの亀裂進展予測方法の実施形態を図面および図面に付
した符号を引用して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention will be described below with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.

【0027】図1は、本発明に係るタービンロータの亀
裂進展予測方法の実施形態における手順を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a procedure in an embodiment of a turbine rotor crack growth prediction method according to the present invention.

【0028】本実施形態に係るタービンロータの亀裂進
展予測方法は、例えば負荷、運転時間等の運転実績を記
録する第1ステップ(ST1)、運転中、各負荷帯毎に
おける振動応力を求める第2ステップ(ST2)、ター
ビンロータの表層部の硬さを求める第3ステップ(ST
3)、タービンロータの硬さから亀裂進展下限界値を求
める第4ステップ(ST4)、第2ステップで求めた振
動応力を基に影響関数法で算出する応力拡大係数範囲と
第4ステップで求めた亀裂進展下限界値とから亀裂が進
展する負荷帯(最低負荷から最高負荷までの負荷範囲)
を決定する第5ステップ(ST5)、第5ステップで決
定した亀裂進展負荷帯におけ亀裂進展特性、具体的には
亀裂進展速度、許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命等を求
める第6ステップ(ST6)、第6ステップで求めた亀
裂進展負荷帯における亀裂進展特性から寿命消費率を算
出する第7ステップ(ST7)、第7ステップで算出し
た寿命消費率と実亀裂長さとから予め定められた許容亀
裂長さまでに達する時間を算出する第8ステスップ(S
T8)、第8ステップで求めた許容亀裂長さまでに達す
る時間が次回の定期検査まで維持できない場合、タービ
ンロータを補修または交換する対策を検討する第9ステ
ップ(ST9)を経る手順になっている。
The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present embodiment includes a first step (ST1) of recording operation results such as a load and an operation time, and a second step of obtaining a vibration stress in each load zone during operation. Step (ST2), a third step (ST) for determining the hardness of the surface portion of the turbine rotor
3), a fourth step (ST4) of obtaining a lower limit of crack growth from the hardness of the turbine rotor, and a stress intensity factor range calculated by the influence function method based on the vibration stress obtained in the second step, and a fourth step. Zone where cracks propagate from the lower limit of crack growth (load range from minimum load to maximum load)
In the crack growth load zone determined in the fifth step, specifically, the crack growth rate, the crack growth life up to the allowable crack length, and the like (ST6). ), A seventh step (ST7) of calculating the life consumption rate from the crack growth characteristics in the crack growth load zone obtained in the sixth step, and an allowable tolerance predetermined from the life consumption rate calculated in the seventh step and the actual crack length. Eighth step (S) to calculate the time to reach the crack length
T8) If the time required to reach the allowable crack length determined in the eighth step cannot be maintained until the next periodic inspection, the procedure goes through a ninth step (ST9) for examining measures to repair or replace the turbine rotor. .

【0029】第3ステップ(ST3)で求めるタービン
ロータの硬さは、図2に示すように、予め作成した応力
−硬さ線図から求めることができる。この応力−硬さ線
図は、縦軸にタービンロータの表面層の硬さを、横軸に
タービンロータの温度および運転時間を示すもので、使
用温度および運転時間毎にタービンロータの応力値(応
力2は応力1よりも大きい)に応じた表面層の硬さがプ
ロットされている。なお、本実施形態は、タービンロー
タの表面層の硬さを応力−硬さ線図から求めたが、これ
に限らず、例えば図3に示すように、タービンロータ表
層部硬さ変化曲線から求めてもよい。
The hardness of the turbine rotor obtained in the third step (ST3) can be obtained from a stress-hardness diagram prepared in advance, as shown in FIG. This stress-hardness diagram shows the hardness of the surface layer of the turbine rotor on the vertical axis and the temperature and operation time of the turbine rotor on the horizontal axis. The hardness of the surface layer according to the stress 2 is larger than the stress 1) is plotted. In the present embodiment, the hardness of the surface layer of the turbine rotor is obtained from the stress-hardness diagram, but is not limited to this. For example, as shown in FIG. You may.

【0030】このタービンロータ表層部硬さ変化曲線H
(a)は、
This turbine rotor surface layer hardness change curve H
( Ax ) is

【数1】 として与えられる。(Equation 1) Given as

【0031】ここで、aはタービンロータ表層部から
の亀裂深さ、Hはタービンロータ表層部硬さ、H
は、例えばタービンロータ表層部から深さ200〜3
00μmにおける硬さ、Cは定数をそれぞれ示す。
Here, a x is the crack depth from the turbine rotor surface layer, H 1 is the turbine rotor surface layer hardness, H
0 is, for example, 200 to 3 depths from the surface of the turbine rotor.
Hardness at 00 μm and C represent constants, respectively.

【0032】上式(1)は、タービンロータ表層部の硬
さHと亀裂深さa、例えば表層部から200〜30
0μmの深さにおける硬さHとの二点間の範囲に亘っ
てテスト材で実測して作成したマスターカーブである。
このマスターカーブは、タービンロータ表層部が軟質層
と硬質層とに混在した組織層になっていて、ある程度の
深さから硬さを求めることが必要な場合に適用される。
The above equation (1) indicates that the hardness H 1 and the crack depth a x of the surface layer of the turbine rotor, for example, 200 to 30 from the surface layer
It is a master curve created by actually measuring with a test material over a range between two points with a hardness H 0 at a depth of 0 μm.
This master curve is applied when the surface layer portion of the turbine rotor is a tissue layer in which a soft layer and a hard layer are mixed, and it is necessary to obtain hardness from a certain depth.

【0033】なお、亀裂深さaは、以下に示す非破壊
的検査法を用いて求めることができる。
It should be noted, the crack depth a x can be obtained by using a non-destructive test method described below.

【0034】第1の亀裂深さaの測定方法は、図4に
示すように、亀裂部分を跨いで配置した電極14a,1
4bを介して亀裂から一定の距離に離れた部位における
電位差を用いて測定する方法である。電極14a,14
b間を一定の電位差V(照合電極)にしたとき、計測
電極間の電位差Vは、関数V=V(a,V)として
与えられる。したがって、電位差Vを計測すれば、亀裂
深さaは求めることかできる。
As shown in FIG. 4, the first method for measuring the crack depth a x is to set the electrodes 14a, 1
This is a method in which measurement is performed using a potential difference at a site separated from the crack by a certain distance via the wire 4b. Electrodes 14a, 14
when the constant potential difference V 0 (reference electrode) between the b, the potential difference V between the measuring electrodes, the function V = V (a x, V 0) is given as. Therefore, if the potential difference V is measured, the crack depth a x can be obtained.

【0035】また、第2の亀裂深さaの測定方法は、
図5に示すように、亀裂部分にビオデンフィルム(プラ
スチックフィルム)を貼付してもよい。ビデオフィルム
は、酢酸メチルにより軟化し、この酢酸メチルの気化と
ともに硬化して亀裂の形状をレプリカすることができ
る。また、ビオデンフィルムに代えて紫外線により硬化
するプラスチック材を用いてもよい。
The second method for measuring the crack depth a x is as follows:
As shown in FIG. 5, a bioden film (plastic film) may be attached to the crack. The video film can be softened by methyl acetate and cured with the vaporization of the methyl acetate to replicate the shape of the crack. Further, a plastic material which is cured by ultraviolet rays may be used instead of the bioden film.

【0036】また、他の亀裂深さaを求める場合、例
えば図6に示すように、予めデータベース化した亀裂深
さ−亀裂長さ線図、図7に示すように、予めデータベー
ス化した等応力分布線図、あるいは図8に示すように、
予めデータベース化した亀裂深さ−亀裂開口量(開口
幅)線図を用いてもよい。
Further, when obtaining the other crack depth a x, for example, as shown in FIG. 6, pre-database and crack depth - crack length diagram, as shown in FIG. 7, a database in advance of the like As shown in the stress distribution diagram or FIG.
A crack depth-crack opening amount (opening width) diagram prepared in advance in a database may be used.

【0037】また、本実施形態は、上述応力−硬さ線図
に限らず、例えば図9および図10に示すように、バル
クハウゼンノイズ法から硬さを求めてもよい。
In the present embodiment, the hardness is not limited to the above-described stress-hardness diagram. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the hardness may be obtained by the Barkhausen noise method.

【0038】このバルクハウゼンノイズ法による実施形
態は、図9に示すように、被検体15にパルス発生器1
6からのパルスを増幅器17、センサ18を介して与
え、被検体15に発生する磁気変化をセンサ18で検出
し、その検出信号を増幅器19、フィルタ20を介して
周波数解析装置21で演算し、その演算信号に基づくバ
ルクハウゼンノイズ出力から図10に示すように、ター
ビンロータ表層部の硬さを求めることができるようにな
っている。
In the embodiment based on the Barkhausen noise method, as shown in FIG.
The pulse from 6 is supplied via an amplifier 17 and a sensor 18, a magnetic change generated in the subject 15 is detected by the sensor 18, and the detected signal is calculated by a frequency analyzer 21 via an amplifier 19 and a filter 20. As shown in FIG. 10, the hardness of the turbine rotor surface layer can be obtained from the Barkhausen noise output based on the operation signal.

【0039】このバルクハウゼンノイズ法は、強磁性体
が磁化される過程で磁壁が不連続に発生、移動する際に
生じる磁気ノイズの増減変化が材料の硬さの高低変化に
対応する関係にあることに着目したものである。したが
って、バルクハウゼンノイズ法は、強磁性体の表層部の
硬さを求める場合、有効である。
According to the Barkhausen noise method, a change in magnetic noise generated when a magnetic domain wall is discontinuously generated and moved in a process of magnetizing a ferromagnetic material corresponds to a change in hardness of a material. It focuses on that. Therefore, the Barkhausen noise method is effective for determining the hardness of the surface layer of a ferromagnetic material.

【0040】図11は、第2ステップ(ST2)におい
て、各負荷帯の振動応力を求めるに先立ち、その前提と
なる蒸気タービンの負荷出力と運用モード1,2との関
係からタービン動翼を介してタービンロータのフック部
に加えられる加振力を算出する蒸気タービン負荷出力−
加振力線図である。
FIG. 11 shows that, in the second step (ST2), prior to obtaining the vibration stress of each load zone, the relationship between the load output of the steam turbine and the operation modes 1 and 2 through the turbine rotor blade is determined. Turbine load output to calculate the exciting force applied to the hook of the turbine rotor
It is an excitation force diagram.

【0041】蒸気による加振力は、蒸気タービンの負荷
出力が一定でも運用モードが異なれば著しく変動する。
特に、運転モード1、具体的には3アドミッション方式
は、運用モード2、具体的には2アドミッション方式に
較べて加振力が高い。また、3アドミッション方式は、
蒸気タービンの負荷出力が所定領域の負荷出力になる
と、高加振力になり、タービンロータに亀裂を発生させ
る危険域に入る。
The exciting force of the steam fluctuates remarkably in different operation modes even when the load output of the steam turbine is constant.
In particular, the driving mode 1, specifically the three admission system, has a higher excitation force than the operation mode 2, specifically the two admission system. In addition, the 3 admission method
When the load output of the steam turbine reaches a load output in a predetermined region, the excitation force becomes high, and the steam turbine enters a danger region where cracks are generated in the turbine rotor.

【0042】このように、運用モード1,2により加振
力が変動する中で、変動する加振力を考慮して第2ステ
ップ(ST2)では、振動応力(応力振幅)σを求める
(平均応力でもよい)。
As described above, while the exciting force fluctuates in the operation modes 1 and 2, in the second step (ST2), the vibrating stress (stress amplitude) σ is obtained (average) in consideration of the fluctuating exciting force. Stress).

【0043】タービンロータの振動応力(応力振幅)σ
は、図12に示すように、動翼カバー22、テノン2
3、タービン動翼7、植込み部9、タービンロータ5、
フック部11で構成した実機の蒸気タービンをモデル化
し、そのモデルを用いて有限要素法により求める。
Vibration stress (stress amplitude) σ of turbine rotor
As shown in FIG. 12, the blade cover 22 and the tenon 2
3, turbine blade 7, implanted part 9, turbine rotor 5,
The actual steam turbine constituted by the hook portion 11 is modeled, and the model is obtained by the finite element method using the model.

【0044】このようにして有限要素法によって求めた
振動応力σは、図13に示すように、蒸気タービン負荷
に対応させてプロットし、振動応力線図をマスターカー
ブとして作成する。
The vibration stress σ obtained by the finite element method is plotted corresponding to the steam turbine load as shown in FIG. 13, and a vibration stress diagram is created as a master curve.

【0045】一方、第5ステップ(ST5)で亀裂進展
負荷帯を決定するにあたり、応力拡大係数範囲ΔKと亀
裂進展下限界値ΔKthとが関係するので、先ず、応力
拡大係数範囲ΔKと亀裂進展下限界値ΔKthは、ター
ビンロータの亀裂進展の開始点となるので、明確に定め
ておくことが大切であり、図15を用いて説明する。
On the other hand, when determining the crack growth load zone in the fifth step (ST5), since the stress intensity factor range [Delta] K and crack propagation lower limit value [Delta] K th is concerned, first of all, the stress intensity factor range [Delta] K and crack propagation lower limit value [Delta] K th, since the starting point for crack propagation of the turbine rotor, be kept clearly defined is important, will be described with reference to FIG. 15.

【0046】図15は、亀裂進展下限界値ΔKthと応
力拡大係数範囲ΔKとの大小関係を示す亀裂深さ−応力
拡大係数範囲線図の例示である。また、この図におい
て、予め定められた亀裂深さaを基点に亀裂深さ領域1
と亀裂深さ領域2とに区分けされる。
[0046] Figure 15, crack depth showing the size relationship between the lower crack propagation limit value [Delta] K th and the stress intensity factor range [Delta] K - is an illustration of the stress intensity factor range diagram. In this figure, a crack depth region 1 is defined based on a predetermined crack depth a.
And a crack depth region 2.

【0047】今、亀裂深さ領域1において、蒸気タービ
ンが、例えばモード1、具体的には3アドミッション方
式で運転していると、応力拡大係数範囲ΔKは、亀裂進
展下限界値ΔKthを超えているので危険域に入ってい
る。このため、危険域を避ける必要上、蒸気タービン
は、その運用モードを3アドミッション方式から2アド
ミッション方式に変更させるか、あるいは図11で示し
た高加振力域を避けるめに、蒸気量を急激に増加させ、
高加振力域に相当する蒸気タービン出力負荷を迅速に通
過させる。
[0047] Now, the crack depth region 1, a steam turbine, for example mode 1, and in particular with running at 3 Admission system, stress intensity factor range [Delta] K is the crack propagation lower limit value [Delta] K th Because it exceeded, it is in the danger zone. Therefore, in order to avoid the danger zone, the steam turbine is required to change its operation mode from the 3 admission mode to the 2 admission mode, or to avoid the high excitation force area shown in FIG. Increase rapidly,
The steam turbine output load corresponding to the high excitation force area is quickly passed.

【0048】また、亀裂深さ領域1において、蒸気ター
ビンが、例えばモード2、具体的には2アドミッション
方式で運転していると、応力拡大係数範囲ΔKは、亀裂
進展下限界値ΔKthを超えていないので、蒸気タービ
ンの運転はそのまま継続される。
[0048] Also, in the crack depth region 1, a steam turbine, for example the mode 2, and in particular with running at 2 admission scheme, the stress intensity factor range [Delta] K is the crack propagation lower limit value [Delta] K th Since it has not exceeded, the operation of the steam turbine is continued as it is.

【0049】しかし、蒸気タービンは、その運転が亀裂
深さ領域2になると、亀裂が進展する危険域に入る。こ
のため、蒸気タービンは亀裂部分を補修するか、新規な
タービンロータに交換するかの措置が講じられる。
However, when the operation of the steam turbine reaches the crack depth region 2, the steam turbine enters a risk zone where a crack is developed. For this reason, measures are taken to repair the cracked portion of the steam turbine or replace it with a new turbine rotor.

【0050】このように、亀裂進展下限界値ΔKth
応力拡大係数範囲ΔKとの関係では、タービンロータの
亀裂進展開始点になるので、亀裂進展下限界値Kth
よび応力拡大係数範囲ΔKともに明確に定めておくこと
が必要とされる。
[0050] Thus, in the relationship between the crack propagation lower limit value [Delta] K th stress intensity factor range [Delta] K, since the crack growth initiation point of the turbine rotor, under crack propagation limit value K th and the stress intensity factor range [Delta] K together It needs to be clearly defined.

【0051】応力拡大係数範囲ΔKは、ΔK=K−K
としてあらわすことができる。ここで、Kは最大応
力拡大係数であり、Kcは、最小応力拡大係数である。
この応力拡大係数範囲ΔKは、第2ステップ(ST2)
で作成した振動応力線図における加振力負荷時および加
振力除荷時の振動応力および亀裂深さaに基づいて影
響関数法で算出される。
The stress intensity factor range ΔK is given by ΔK = K s −K
It can be represented as c . Here, K s is the maximum stress intensity factor, Kc is the minimum stress intensity factor.
This stress intensity factor range ΔK is determined in the second step (ST2).
In it is calculated by the influence function method based on the vibration stress and crack depth a x at excitation force load and exciting force unloading in the vibration stress diagram created.

【0052】また、亀裂進展下限界値ΔKthは、亀裂
深さaおよび応力比Rの設定如何によって第6ステッ
プ(ST6)で求める亀裂進展特性評価が不正確になる
ので、予めテスト材等を用いて第4ステップ(ST4)
て定める。
The lower limit value for the crack growth ΔK th is determined by the crack depth a x and the stress ratio R because the evaluation of the crack growth characteristics obtained in the sixth step (ST6) becomes inaccurate. Step 4 (ST4) by using
Determined.

【0053】第4ステップ(ST4)で定める亀裂進展
下限界値△Kthは、図14で示す亀裂進展下限界値を
定める線図のうち、図14(a)の応力比依存性の下限
界値線図から求めた亀裂進展下限界値Kth1、図14
(b)の亀裂長さ依存性の下限界値線図から求めた亀裂
進展下限界値Kth2、および図14(c)の硬さ依存
性の下限界値線図から求めた亀裂進展下限界値Kth3
を算出し、算出した各値を乗算し、△Kth=Kth1
×Kth2×Kth3として算出する。
The lower limit of crack growth △ Kth determined in the fourth step (ST4) is the lower limit of stress ratio dependency shown in FIG. 14A in the diagram for determining the lower limit of crack growth shown in FIG. Crack growth lower limit value K th1 obtained from the value diagram, FIG.
The crack growth lower limit K th2 obtained from the crack length dependence lower limit diagram of (b) and the crack growth lower limit obtained from the hardness dependence lower limit diagram of FIG. 14 (c). Value K th3
Is calculated, and the calculated values are multiplied to obtain △ K th = K th1
It is calculated as × K th2 × K th3 .

【0054】このようにして亀裂進展下限界値△Kth
を算出すると、第5ステップ(ST5)では、図13に
示すように、亀裂進展下限界値△Kthに相当する亀裂
進展最小応力値σminを振動応力線にプロットし、振
動応力線との交点Xを亀裂進展最小負荷Lminとし、
交点Yを亀裂進展最大負荷Lmaxとする。この亀裂進
展最小負荷Lminから亀裂進展最大負荷Lmaxまで
の範囲を亀裂進展領域CRとして定められる。なお、こ
の亀裂進展領域CRの前後領域は、亀裂の進展が停止し
ている範囲である。
Thus, the crack growth lower limit value ΔK th
In the fifth step (ST5), as shown in FIG. 13, a crack growth minimum stress value σ min corresponding to the crack growth lower limit value ΔK th is plotted on a vibration stress line, and The intersection X is defined as a minimum crack growth load Lmin ,
The intersection Y is defined as a maximum crack growth maximum load Lmax . The range from the minimum crack growth load Lmin to the maximum crack growth load Lmax is defined as a crack growth region CR. Note that the region before and after the crack growth region CR is a range where the growth of the crack has stopped.

【0055】第5ステップ(ST5)で亀裂進展負荷帯
(Lmin〜Lmax)が定められると、蒸気タービン
は、図13に示すように、上述影響関数法で求めた応力
拡大係数範囲△Kと第4ステップ(ST4)で求めた亀
裂進展下限界値△Kthとを空き合わせ、△Kth>△
Kの場合、実負荷L(x)がまだ亀裂進展領域CRに入
っていないと認定し、実負荷L(x)に増加負荷分△L
を加えて運転を継続する。
When the crack propagation load zone (L min to L max ) is determined in the fifth step (ST5), the steam turbine performs the stress intensity factor range ΔK obtained by the above-described influence function method as shown in FIG. And the crack growth lower limit value △ K th obtained in the fourth step (ST4), and 合 わ せ K th > △
In the case of K, it is determined that the actual load L (x) has not yet entered the crack propagation region CR, and the actual load L (x) is added to the increase load ΔL.
And continue driving.

【0056】また、蒸気タービンは、応力拡大係数範囲
△Kと亀裂進展下限界値△Kthとを突き合わせ、△K
th<△Kの場合、実負荷L(x)が亀裂進展領域CR
に入っていると認定し、第6ステップ(ST6)で亀裂
進展特性評価、具体的には亀裂進展速度dl/dN,許
容亀裂長さまでの亀裂進展寿命Nを求め、さらにステ
ップ7で許容亀裂長さまでの寿命消費率φLをそれぞれ
求める。
[0056] Also, the steam turbine, butt and the stress intensity factor range △ K and crack propagation lower limit value △ K th, △ K
When th <△ K, the actual load L (x) is equal to the crack propagation region CR.
Finding that has entered the sixth crack propagation characterization at step (ST6), specifically, crack growth rate dl / dN, calculated crack growth life N f until acceptable crack length, further allowable crack Step 7 The life consumption rate φL up to the length is obtained, respectively.

【0057】まず、亀裂進展速度dl/dは、応力拡
大係数範囲△K、亀裂長さl、応力比R(Kc/K
s)、亀裂進展下限界値△Kthの依存性を考慮して次
式で求められる。
Firstly, the crack growth rate dl / d N is the stress intensity factor range △ K, crack length l, stress ratio R (Kc / K
s), which is obtained by the following equation in consideration of the dependence of the crack growth lower limit value △ Kth .

【0058】[0058]

【数2】 (Equation 2)

【0059】次に、許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命N
は、実亀裂長さlから予め定められた許容亀裂長さ
までを次式で求められる。
Next, the crack propagation life N up to the allowable crack length
f is from actual crack length l 0 to acceptable crack length l 1 with a predetermined given by the following equation.

【0060】[0060]

【数3】 (Equation 3)

【0061】なお、予め定められた許容亀裂長さl
は、例えば運転上、支障のない範囲で運転できる最大
限の亀裂長さ等の経験則から定められる。
The predetermined allowable crack length l
1 is determined based on empirical rules such as the maximum crack length that can be operated within a range that does not hinder operation.

【0062】第7ステップ(ST7)では、上述の許容
亀裂長さまでの亀裂進展寿命Nにおける単位時間n
あたりの寿命消費率φLを次式で算出する。
[0062] In a seventh step (ST7), the unit of crack growth life N f until acceptable crack length above time n 0
The life consumption rate φL per unit is calculated by the following equation.

【0063】[0063]

【数4】φL=n/N ……(4) 次に、寿命消費率φLと亀裂進展負荷帯(Lmin〜L
max)における運転時間tLとから総合亀裂進展寿命
Tを次式で算出する。
ΦL = n 0 / N f (4) Next, the life consumption rate φL and the crack growth load zone (L min to L
max ), the total crack growth life T is calculated by the following equation from the operation time tL.

【0064】[0064]

【数5】 (Equation 5)

【0065】式(5)で、総合亀裂進展寿命Tが算出さ
れると、第8ステップ(ST8)では、許容亀裂長さに
至るまでの亀裂進展時間評価が行われる。亀裂進展時間
評価の際、残っている運転時間が次回の定期検査まで維
持できる場合、第9ステップ(ST9)では引き続き運
転を継続させる。
When the total crack growth life T is calculated by the equation (5), in the eighth step (ST8), the crack growth time up to the allowable crack length is evaluated. In the evaluation of the crack growth time, if the remaining operation time can be maintained until the next periodic inspection, the operation is continued in the ninth step (ST9).

【0066】また、残っている運転時間が次回の定期検
査まで維持できない場合、第9ステップ(ST9)で
は。タービンロータの補修、交換または亀裂進展負荷帯
(L in〜Lmax)を避ける運転(例えば、蒸気量
を急激に増して高加振力に相当する蒸気タービン出力負
荷を迅速に通過させる)のうち、いずれかが応急対策と
して選択される。
If the remaining operation time cannot be maintained until the next periodic inspection, a ninth step (ST9) is performed. Repair of the turbine rotor, driving to avoid exchange or crack growth load zone (L m in ~L max) (e.g., rapidly passing the steam turbine output load corresponding to a high vibrating force sharply increases the amount of steam) One of them is selected as an emergency measure.

【0067】タービンロータの材料劣化層や亀裂発生部
の除去などの補修を選択する場合、蒸気タービンは、図
16に示すように、斜線で示す補修幅領域を一方のター
ビン動翼のフック部Aと隣のタービン動翼のフック部B
とに跨がって削除する。補修幅領域を一方のタービン動
翼のフック部Aとなりのタービン動翼のフック部Bとに
跨がって削除するのは、タービン動翼の接触端間距離が
削除前に較べて大きくなって接触端間の近接効果が小さ
くなり、疲労強度が向上することと相まってタービン動
翼間の隙間分だけ両圧増加が抑えられるからである。
When repair such as removal of a material deteriorated layer or a crack generation portion of the turbine rotor is selected, as shown in FIG. 16, the repair width region shown by hatching is a hook portion A of one turbine blade as shown in FIG. And hook part B of the next turbine blade
And delete it. The removal of the repair width region across the hook portion B of the turbine blade, which is the hook portion A of one turbine blade, is because the distance between the contact ends of the turbine blade is larger than before the removal. This is because the proximity effect between the contact ends is reduced and the fatigue strength is improved, and the increase in both pressures is suppressed by the gap between the turbine blades.

【0068】また、タービンロータの補修後、タービン
動翼を植設する際、タービン動翼は亀裂発生部が再び接
触部分にならないように、円周上の位置をずらすか、あ
るいは植設位置を元の位置にし、タービンロータの削除
した部分をフック接触部分にしてもよい。ともに、フレ
ッティング疲労強度を向上させることができる。
When the turbine rotor blades are implanted after the repair of the turbine rotor, the turbine rotor blades are displaced on the circumference or the implantation positions are changed so that the crack generation portion does not become a contact portion again. The turbine rotor may be returned to the original position, and the removed portion of the turbine rotor may be a hook contact portion. In both cases, fretting fatigue strength can be improved.

【0069】このように、本実施形態に係るタービンロ
ータの亀裂進展予測方法は、第1ステップ(ST1)か
ら求めた負荷、運転時間を基に有限要素法で振動応力を
算出するとともに、算出した振動応力等から影響関数法
を用いて算出した応力拡大係数範囲△Kと亀裂硬さ等か
ら算出した亀裂進展下限界値△Kthとにより亀裂進展
負荷帯を設定する一方、蒸気タービンが亀裂進展負荷帯
内で運転する時、亀裂進展特性評価として亀裂進展速
度、亀裂進展寿命等を求めた後、亀裂寿命消費率および
総合亀裂進展寿命を算出し、その算出した総合亀裂進展
寿命から許容亀裂長さに至までの残りの運転時間を求
め、残りの運転時間が次回の定期検査まで維持できない
場合、タービンロータに適切な措置を講じるので、ター
ビンロータに安全かつ安定運転を行わせることができ
る。
As described above, in the method for predicting the crack growth of the turbine rotor according to the present embodiment, the vibration stress is calculated by the finite element method based on the load and the operation time obtained from the first step (ST1). while setting the crack growth load zone by the crack propagation lower limit value △ K th calculated from the stress intensity factor range △ K and crack hardness, which is calculated using the influence function method from the vibration stress or the like, the steam turbine crack propagation When operating in the load zone, the crack growth rate, the crack growth life, etc. are determined as the crack growth characteristics evaluation, then the crack life consumption rate and the total crack growth life are calculated, and the allowable crack length is calculated from the calculated total crack growth life. If the remaining operation time cannot be maintained until the next periodic inspection, appropriate measures shall be taken for the turbine rotor, Stable operation can be performed.

【0070】図17は、タービンロータ材を変更した場
合、応力拡大係数範囲△Kから亀裂進展速度dl/dN
を求めるにあたり、本発明に係るタービンロータの亀裂
進展予測方法に適用する亀裂進展速度線図である。
FIG. 17 shows that, when the turbine rotor material was changed, the crack growth rate dl / dN
FIG. 4 is a crack growth velocity diagram applied to the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention when calculating the crack growth velocity.

【0071】最近の蒸気タービンは、タービン駆動蒸気
を超高圧・超高温化する研究が進められており、従来か
らタービンロータ材として用いられているCV材
を、12C材に変更する検討が行われている。
[0071] Recent steam turbine, the turbine driving steam is research underway to ultra high pressure and ultra high temperature, a C r M o V material that has been conventionally used as a turbine rotor material changes to 12C r material Considerations are being made.

【0072】本実施形態は、タービンロータ材が12C
材に変更されてもその12C材の応力拡大係数範囲
△Kに対する亀裂進展速度dl/dNを容易に算出する
ことができるようにしたものである。
In this embodiment, the turbine rotor material is 12C
Even if the material is changed to the r material, the crack growth rate dl / dN for the stress intensity factor range ΔK of the 12Cr material can be easily calculated.

【0073】したがって、本実施形態は、タービンロー
タ材が12C材に変更になっても亀裂進展速度dl/
dNを容易に算出できるようにしたので、タービンロー
タの亀裂進展を容易に予測することができる。
[0073] Thus, this embodiment, a turbine rotor material 12C also been changed to r material crack growth rate dl /
Since dN can be easily calculated, the crack growth of the turbine rotor can be easily predicted.

【0074】また、CV材から12C材に変更
したタービンロータの亀裂進展を予測するにあたり、本
実施形態では、図18に示すように、予めマスターカー
ブとして作成した応力−硬さ線図を用い、使用温度およ
び運転時間に対するタービンロータの表層部の硬さを求
め、求めた硬さが予め定めた許容硬さ限界値よりも下廻
った場合、タービンロータの軟化層除去等の補修開始条
件として活用してもよい。タービンロータの補修の有無
を検討する場合に有効である。
[0074] In addition, C r M o from V material Upon predicting the crack growth of the turbine rotor was changed to 12C r material, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, the stress created in advance as a master curve - Hardness Using the diagram, determine the hardness of the surface layer of the turbine rotor with respect to the operating temperature and operating time, and if the determined hardness is lower than the predetermined allowable hardness limit, repair such as removal of the softened layer of the turbine rotor It may be used as a start condition. This is effective when examining whether or not the turbine rotor needs to be repaired.

【0075】図19は、タービン動翼への加振力を算出
するにあたり、本発明に係るタービンロータの亀裂進展
予測方法に適用するタービン動翼加振力線図である。
FIG. 19 is a turbine rotor blade excitation force diagram applied to the method for predicting the crack growth of a turbine rotor according to the present invention when calculating the excitation force on the turbine rotor blade.

【0076】従来、タービン駆動蒸気には、酸化スケー
ル等の異物微粒子が含まれることが多い。このためター
ビン動翼の上流側に位置するタービンノズルは、酸化ス
ケール等の衝突で長年の使用の結果、浸食を受ける。
Conventionally, turbine driving steam often contains foreign particles such as oxide scale. For this reason, the turbine nozzle located on the upstream side of the turbine blade is eroded as a result of long-term use due to the impact of oxide scale or the like.

【0077】また、蒸気タービンは、タービン駆動蒸気
が膨張仕事をする際、熱を失って水滴(ドレン)を発生
させることがあり、この水滴によりタービンノズルを浸
食させている。このため、タービン動翼に与えられる加
振力は、タービンノズルの浸食度合の大小により変動す
る。
Further, in the steam turbine, when the turbine drive steam performs expansion work, heat may be lost to generate water droplets (drain), and the water droplets erode the turbine nozzle. For this reason, the excitation force applied to the turbine blade varies depending on the degree of erosion of the turbine nozzle.

【0078】本実施形態は、タービンノズルの浸食度合
の大小に応じてタービン動翼に与えられる加振力を修正
し、修正した加振力から亀裂進展負荷帯を求めることが
できるようにしたものである。
In this embodiment, the exciting force applied to the turbine blade is modified according to the degree of erosion of the turbine nozzle, and the crack propagation load zone can be obtained from the modified exciting force. It is.

【0079】本実施形態では、タービンノズルが浸食し
ている場合、タービン動翼加振力線図を用いてタービン
ロータに発生した亀裂が進展しているかの有無を判定で
きるようにしたので、亀裂が進展している場合、迅速に
補修対策を行うことができる。
In this embodiment, when the turbine nozzle is eroded, it is possible to determine whether or not a crack has occurred in the turbine rotor by using a turbine rotor blade excitation force diagram. In the case of progress, repair measures can be taken promptly.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るター
ビンロータの亀裂進展予測方法は、タービンロータの亀
裂発生の有無および亀裂進展量を予測するにあたり、硬
さ、加振力、振動応力を基に応力拡大係数範囲および亀
裂進展下限界値を算出し、算出した応力拡大係数範囲お
よび亀裂進展下限界値から亀裂進展負荷帯を決定すると
ともに、亀裂進展負荷帯における亀裂進展量を予測し、
予測した亀裂進展量と許容亀裂量との差分からタービン
ロータの補修等の有無を判定するので、蒸気タービンに
安全かつ安定な運転を行わせることができる。
As described above, the method for predicting the crack growth of a turbine rotor according to the present invention uses the hardness, the exciting force, and the vibration stress to predict the presence or absence of cracks and the amount of crack growth in the turbine rotor. Based on the calculated stress intensity factor range and the lower limit value for crack growth, the crack growth load zone is determined from the calculated stress intensity factor range and the lower limit value for crack growth, and the amount of crack growth in the crack growth load zone is predicted,
Since the presence or absence of repair of the turbine rotor is determined from the difference between the predicted crack growth amount and the allowable crack amount, the steam turbine can be operated safely and stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測方
法の実施形態の手順を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a procedure of an embodiment of a turbine rotor crack growth prediction method according to the present invention.

【図2】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測方
法に用いる応力−硬さを示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing stress-hardness used in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention.

【図3】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測方
法に用いるタービンロータ表層部硬さ変化曲線を示すグ
ラフ。
FIG. 3 is a graph showing a hardness change curve of a surface layer portion of a turbine rotor used in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention.

【図4】亀裂深さを測定する際に電気的に測定すること
を説明するために用いた概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram used to explain electrically measuring a crack depth.

【図5】亀裂深さを測定する際、レプリカ方式で測定す
ることを説明するために用いた概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram used for explaining that the crack depth is measured by a replica method.

【図6】亀裂深さを測定する際、予めデータベース化し
た亀裂深さ−亀裂長さ線図から求めることを説明するた
めに用いたグラフ。
FIG. 6 is a graph used to explain that a crack depth is determined from a crack depth-crack length diagram prepared in a database in advance when measuring the crack depth.

【図7】亀裂深さを測定する際、予めデータベース化し
た等応力分布線図から求めることを説明するために用い
たグラフ。
FIG. 7 is a graph used to explain that a crack depth is determined from an iso-stress distribution diagram prepared in a database in advance when measuring the crack depth.

【図8】亀裂深さを測定する際、予めデータベース化し
た亀裂開口量(開口幅)線図から求めることを説明する
ために用いたグラフ。
FIG. 8 is a graph used to explain that the crack depth is determined from a crack opening amount (opening width) diagram prepared in a database in advance when measuring the crack depth.

【図9】バルクハウゼンノイズ法で表層部の硬さを求め
る場合の実施形態を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment in which the hardness of the surface layer is obtained by the Barkhausen noise method.

【図10】図9に示す構成で求めたバルクハウゼンノイ
ズ出力から表層部の硬さを求めることを説明するために
用いたグラフ。
FIG. 10 is a graph used to explain obtaining the hardness of the surface layer portion from the Barkhausen noise output obtained by the configuration shown in FIG. 9;

【図11】タービンロータに亀裂が発生した場合、その
亀裂を除去して応急的に手当をすることを説明するため
に用いたグラフ。
FIG. 11 is a graph used to explain that when a crack occurs in the turbine rotor, the crack is removed and emergency treatment is performed.

【図12】蒸気タービンをモデル化する前の組立状態を
示す一部切欠斜視図。
FIG. 12 is a partially cutaway perspective view showing an assembled state before modeling the steam turbine.

【図13】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法の各ステップを細かく説明するために用いたグラ
フ。
FIG. 13 is a graph used to explain each step of the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention in detail.

【図14】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法に用いる亀裂進展下限界値を求める線図で、(a)
は応力比依存性の下限界値線図、(b)は亀裂長さ依存
性の下限界値線図、(c)は硬さ依存性の下限界値線
図。
FIG. 14 is a diagram for obtaining a crack growth lower limit value used in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, and (a).
FIG. 3B is a lower limit diagram of stress ratio dependency, FIG. 4B is a lower limit diagram of crack length dependency, and FIG. 3C is a lower limit diagram of hardness dependency.

【図15】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法に用いる亀裂深さ−応力拡大係数範囲を示す線図。
FIG. 15 is a diagram showing a range of crack depth-stress intensity factor used in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention.

【図16】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法において、タービンロータの補修を必要とした場
合、その補修状況を説明するために用いた図。
FIG. 16 is a view used to explain a repair state of the turbine rotor when the turbine rotor needs to be repaired in the method for predicting crack growth of the turbine rotor according to the present invention.

【図17】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法において、CrMoV鋼の応力拡大係数範囲ΔKお
よび12Cr鋼の応力拡大係数範囲ΔKのそれぞれから
亀裂進展速度を求めることを説明するために用いたグラ
フ。
FIG. 17 is used for explaining a method of predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, in which a crack growth rate is obtained from each of a stress intensity factor range ΔK of CrMoV steel and a stress intensity factor range ΔK of 12Cr steel. Graph.

【図18】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法において、CrMoV鋼の応力・硬さと12Cr鋼
の応力・硬さとを示すグラフ。
FIG. 18 is a graph showing stress / hardness of CrMoV steel and stress / hardness of 12Cr steel in the method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention.

【図19】本発明に係るタービンロータの亀裂進展予測
方法において、タービン動翼の上流側に配置したタービ
ンノズルの、そのタービンノズルが浸食を受けている場
合にタービン動翼に加えられた加振力に基づく亀裂進展
負荷帯と、タービンノズルが浸食を受けていない場合に
タービン動翼に加えられた加振力に基づく亀裂進展負荷
帯を示すグラフ。
FIG. 19 is a diagram illustrating a method for predicting crack growth of a turbine rotor according to the present invention, in which a turbine nozzle arranged upstream of a turbine blade is subjected to vibration applied to the turbine blade when the turbine nozzle is eroded. 4 is a graph showing a crack growth load zone based on force and a crack growth load zone based on an exciting force applied to a turbine rotor blade when the turbine nozzle is not eroded.

【図20】従来の蒸気タービンを示す一部切欠断面図。FIG. 20 is a partially cutaway sectional view showing a conventional steam turbine.

【図21】タービン動翼とタービンノズルとの位置関係
を示す概略図。
FIG. 21 is a schematic diagram showing a positional relationship between a turbine rotor blade and a turbine nozzle.

【図22】図21のA−A矢視方向から切断した断面
図。
FIG. 22 is a sectional view taken in the direction of arrows AA in FIG. 21;

【図23】タービンノズルからタービン動翼に流れる蒸
気によりタービン動翼に加振力が加えられることを説明
するために用いた図。
FIG. 23 is a view used to explain that an exciting force is applied to the turbine blade by steam flowing from the turbine nozzle to the turbine blade.

【図24】蒸気加減弁の弁開度順序を説明するために用
いた図。
FIG. 24 is a view used to explain a valve opening order of the steam control valve.

【図25】タービンロータのフック部に亀裂が発生した
ことを説明するために用いた図。
FIG. 25 is a view used to explain that a crack has occurred in a hook portion of the turbine rotor.

【図26】基台部に隣接して部材を設置した場合、加振
力により亀裂が発生したことを説明するために用いた
図。
FIG. 26 is a view used to explain that a crack is generated by an exciting force when a member is installed adjacent to a base.

【図27】材料に加振力が繰り返し与えられた場合、通
常の疲労強度とフレッティング疲労強度とを比較する
図。
FIG. 27 is a diagram comparing normal fatigue strength with fretting fatigue strength when a vibration force is repeatedly applied to a material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外部ケーシング 2 内部ケーシング 3 タービンケーシング 4 軸受 5 タービンロータ 6 タービンノズル 7 タービン動翼 8 タービン段落 9 植込み部 10 植込み溝 11 フック部 12 ノズルボックス 13 蒸気入口 14a,14b 電極 15 被検体 16 パルス発生器 17 増幅器 18 センサ 19 増幅器 20 フィルタ 21 周波数解析装置 22 動翼カバー 23 テノン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer casing 2 Inner casing 3 Turbine casing 4 Bearing 5 Turbine rotor 6 Turbine nozzle 7 Turbine rotor blade 8 Turbine paragraph 9 Implantation part 10 Implantation groove 11 Hook part 12 Nozzle box 13 Steam inlet 14a, 14b Electrode 15 Subject 16 Pulse generator 17 amplifier 18 sensor 19 amplifier 20 filter 21 frequency analyzer 22 bucket cover 23 tenon

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 俊博 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 藤山 一成 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 2G024 AD05 BA12 CA11 CA23 3G071 BA26 CA00 FA00 FA09 GA02 HA00 JA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiro Matsuura 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Within Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Inventor Kazunari Fujiyama 2-chome, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 4 F-term in Toshiba Keihin Works (reference) 2G024 AD05 BA12 CA11 CA23 3G071 BA26 CA00 FA00 FA09 GA02 HA00 JA02

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 運転実績を記録する第1ステップ、モデ
ル化した蒸気タービンから有限要素法により振動応力を
求める第2ステップ、タービンロータの表層部の硬さを
求める第3ステップ、タービンロータの硬さ、亀裂長
さ、応力比を乗算して亀裂進展下限界値を求める第4ス
テップ、上記第2ステップで求めた振動応力を基に影響
関数法で算出する応力拡大係数範囲と上記第4ステップ
で求めた亀裂進展下限界値とを比較し、応力拡大係数範
囲が亀裂進展下限界値を超えると亀裂が進展する負荷帯
を決定する第5ステップ、この第5ステップで決定した
亀裂進展負荷帯における亀裂進展特性を求める第6ステ
ップ、この第6ステップで求めた亀裂進展負荷帯におけ
る亀裂進展特性から寿命消費率を算出する第7ステッ
プ、この第7ステップで算出した寿命消費率と実亀裂長
さとから予め定められた許容亀裂長さまでに達する時間
を算出する第8ステップ、第8ステップで求めた許容亀
裂長さまでに達する時間が次回の定期検査まで維持でき
ないとき、タービンロータの補修および交換を検討する
第9ステップを備えることを特徴とするタービンロータ
の亀裂進展予測方法。
1. A first step for recording operation results, a second step for obtaining vibration stress from a modeled steam turbine by a finite element method, a third step for obtaining hardness of a surface portion of a turbine rotor, and a hardness of a turbine rotor. A fourth step of obtaining a lower limit value for crack growth by multiplying the crack length and the stress ratio, a stress intensity factor range calculated by the influence function method based on the vibration stress obtained in the second step, and the fourth step 5th step of determining the load zone in which the crack grows when the stress intensity factor range exceeds the crack growth lower limit value by comparing with the crack growth lower limit value obtained in In the sixth step of calculating the crack growth characteristic in the above, the seventh step of calculating the life consumption rate from the crack growth characteristic in the crack growth load zone obtained in the sixth step, and the seventh step Eighth step of calculating a time to reach a predetermined allowable crack length from the calculated life consumption rate and actual crack length, and a time to reach the allowable crack length obtained in the eighth step cannot be maintained until the next periodic inspection. And a ninth step of examining repair and replacement of the turbine rotor.
【請求項2】 第3ステップにおけるタービンロータの
表層部の硬さは、運転実績で記録した温度、運転時間か
ら予め作成した応力−硬さ線図を用いて求めることを特
徴とする請求項1記載のタービンロータの亀裂進展予測
方法。
2. The hardness of the surface layer portion of the turbine rotor in the third step is obtained by using a stress-hardness diagram prepared in advance from a temperature and an operation time recorded in operation results. The crack growth prediction method of the turbine rotor described in the above.
【請求項3】 第3ステップにおけるタービンロータの
表層部の硬さは、亀裂深さから予め作成したタービンロ
ータ表層部硬さ変化曲線を用いて求めることを特徴とす
る請求項1記載のタービンロータの亀裂進展予測方法。
3. The turbine rotor according to claim 1, wherein the hardness of the surface portion of the turbine rotor in the third step is obtained by using a hardness change curve of the surface portion of the turbine rotor prepared in advance from the crack depth. Crack growth prediction method.
【請求項4】 亀裂深さは、該当部位の電位差を検出す
る電位差検出法、レプリカで検出する方法、予めデータ
ベース化した亀裂深さ−亀裂長さ線図、予めデータベー
ス化した等応力分布線図、予めデータベース化した亀裂
深さ−亀裂開口量線図のうち、いずれかを選択して求め
たことを特徴とする請求項3記載のタービンロータの亀
裂進展予測方法。
4. A crack depth is determined by a potential difference detection method for detecting a potential difference of a corresponding portion, a method for detecting by a replica, a crack depth-crack length diagram prepared in a database in advance, and an equal stress distribution diagram prepared in a database in advance. 4. The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to claim 3, wherein any one of a crack depth-crack opening amount diagram prepared in a database in advance is selected and obtained.
【請求項5】 レプリカは、ビデオフィルムおよび紫外
線により硬化するプラスチック材のうち、いずれかを選
択することを特徴とする請求項4記載のタービンロータ
の亀裂進展予測方法。
5. The method according to claim 4, wherein the replica selects any one of a video film and a plastic material which is cured by ultraviolet rays.
【請求項6】 第3ステップにおけるタービンロータの
表層部の硬さは、該当部位にパルスを与え、発生する磁
気変化からバルクハウゼンノイズを演算し、その演算信
号から表層部の硬さを求めるバルクハウゼンノイズ法を
用いたことを特徴とする請求項1記載のタービンロータ
の亀裂進展予測方法。
6. The hardness of the surface portion of the turbine rotor in the third step is determined by applying a pulse to a corresponding portion, calculating Barkhausen noise from a generated magnetic change, and calculating the hardness of the surface portion from the calculation signal. The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to claim 1, wherein the Hausen noise method is used.
【請求項7】 第5ステップにおける亀裂が進展する負
荷帯は、第2ステップで求めた振動応力と第4ステップ
で求めた亀裂進展下限値に相当する亀裂進展最小応力値
との交点から算出することを特徴とする請求項1記載の
タービンロータの亀裂進展予測方法。
7. The load zone in which the crack propagates in the fifth step is calculated from the intersection of the vibration stress obtained in the second step and the minimum crack growth stress value corresponding to the lower limit of the crack growth obtained in the fourth step. The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to claim 1, wherein:
【請求項8】 第6ステップにおける亀裂進展特性のう
ち、亀裂進展速度は、応力拡大係数範囲、応力比、亀裂
進展下限値を関数として求めることを特徴とする請求項
1記載のタービンロータの亀裂進展予測方法。
8. The crack of the turbine rotor according to claim 1, wherein, among the crack growth characteristics in the sixth step, the crack growth rate is determined as a function of a stress intensity factor range, a stress ratio, and a crack growth lower limit. Progress prediction method.
【請求項9】 第6ステップにおける亀裂進展特性のう
ち、許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命は、応力拡大係数
範囲、応力比、亀裂進展下限値の逆数を関数にし、積分
して求めることを特徴とする請求項1記載のタービンロ
ータの亀裂進展予測方法。
9. The crack growth life up to an allowable crack length among the crack growth characteristics in the sixth step is obtained by integrating a function of a stress intensity factor range, a stress ratio, and a reciprocal of a crack growth lower limit, and integrating them. The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to claim 1.
【請求項10】 第7ステップにおける寿命消費率は、
第6ステップで求めた許容亀裂長さまでの亀裂進展寿命
を単位時間に換算することを特徴とする請求項1記載の
タービンロータの亀裂進展予測方法。
10. The life consumption rate in the seventh step is:
The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to claim 1, wherein the crack growth life up to the allowable crack length obtained in the sixth step is converted into a unit time.
【請求項11】 第9ステップにおけるタービンロータ
の補修の際、補修幅領域を一方のタービン動翼のフック
部と隣のタービン動翼のフック部とに跨って削除するこ
とを特徴とする請求項1記載のタービンロータの亀裂進
展予測方法。
11. The repair of the turbine rotor in the ninth step, wherein a repair width region is deleted across a hook portion of one turbine rotor blade and a hook portion of an adjacent turbine rotor blade. 2. The method for predicting crack growth of a turbine rotor according to item 1.
【請求項12】 第9ステップにおけるタービンロータ
の補修は、使用温度および運転時間から硬さを求め、そ
の硬さを予め作成した応力−硬さ線図にプロットし、そ
の硬さが許容硬さ限界値よりも下廻ったとき、開始する
ことを特徴とする請求項1記載のタービンロータの亀裂
進展予測方法。
12. In the repair of the turbine rotor in the ninth step, the hardness is determined from the operating temperature and the operating time, and the hardness is plotted on a stress-hardness diagram prepared in advance, and the hardness is determined as the allowable hardness. The method according to claim 1, wherein the method is started when the value falls below a limit value.
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