JP2001207803A - ガスタービン静翼の補修方法及びガスタービン静翼の補修部品管理方法並びにガスタービン静翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応力の低減化に有効なガスタービン静翼の
補修方法を提供すること。 【解決手段】 図１(a) に示すように、シュラウド１に
亀裂Ｋが発生した場合、この亀裂Ｋをそのまま補修する
のではなくて、亀裂Ｋが発生した部位３全体を、矢印し
で示すように、シュラウド１から切り取り、予備品４で
置き換え、溶接部分Ｗで接合して補修するようにしたも
の。ここで、この予備品４は、予めガスタービン静翼で
亀裂が発生する頻度の高い部位を求めておき、その部位
と同形状の部材として用意してあるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンにお
けるタービンの静翼に係り、特に高温の燃焼ガスの流路
に位置し、熱疲労やクリープによる損傷を受け易くて、
定期的な保守点検を必要とするガスタービン静翼の補修
方法及びガスタービン静翼の補修部品管理方法並びにガ
スタービン静翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンは、他の火力発電用の原動
機と比較して運用性に優れているという特長があり、こ
のため、ガスタービン発電プラントによれぱ、ＤＳＳ
(毎日起動停止：Daily Start-up and Shutdown)やＷＳ
Ｓ(毎週起動停止：Weekly Start-up and Shutdown)が可
能である反面、タービンの構成部品については厳しい条
件になっている。

【０００３】何故なら、ガスタービンには、燃焼器やタ
ービン羽根車の動翼、静翼など、燃焼ガスの流路に位置
し高温に曝される部品が多数存在し、これらの部品は、
運転の起動停止に伴って熱ひずみの繰返しを受け、定常
運転中は高温環境下でクリープ変形を受けるからであ
る。

【０００４】そこで、これら高温に曝されるガスタービ
ンの部品については、従来から耐熱性に優れたニッケル
やコバルトを基材とする合金、いわゆる耐熱超合金が用
いられている。

【０００５】しかしながら、このような耐熱超合金を用
いても、ガスタービンの場合は、ほとんど限界使用温度
に近い高温で使用され、更に上記した運用のもとでは、
他の部品に比較して、かなり早期に損傷することがあ
る。

【０００６】特に、タービン静翼の初段にあるものは熱
疲労による損傷を受け易く、早めに亀裂が発生して進展
する事例が報告されており、従って、ガスタービンの運
用に際しては、定期的な点検による適切な部品の補修や
交換が不可欠で、このため、運用コストの低減は点検保
守コストの抑制に依存するところが大きい。

【０００７】特にタービン静翼は高価な耐熱超合金製な
ので、その交換に要するコストが大で、運用コスト全体
に占める割合が著るしくなっており、このため、それに
掛かる熱応力の低減させ、損傷を抑えるのが重要な課題
になる。

【０００８】そこで、例えば特開平８−１３５４０２号
公報では、静翼翼部の冷却側に、翼の高さ方向に補強材
を配設して、翼部の板厚を減らしても剛性が確保でき、
熱応力による損傷が抑えられるようにした発明について
提案しており、特開平８−１３５４０３号公報では、シ
ュラウドを、翼を有するシュラウドと、そうでないシュ
ラウトに分割することにより、構造的に与えられてしま
う拘束を抑え、熱応力を緩和する発明について提案して
いる。

【０００９】また、特開平１１−９３６０９号公報で
は、単体の翼を何枚か連結した綴り静翼において、ピン
を介して翼が連結されるようにした上で、そのピンを、
静翼材より線膨張係数の大きな材料で作ることにより、
シュラウドの剛性を下げる方法について提案し、更に特
開平１０−６１４０６号公報では、冷却孔をスリット状
にして、冷却孔周辺での応力集中を低減させる方法につ
いて提案している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、静翼
とシュラウドの境界部分での応力集中について配慮がさ
れておらず、応力集中による静翼の損傷に問題があっ
た。すなわち、従来技術は、翼とシュラウドの各個別に
ついての応力の緩和については配慮がされているが、実
際に亀裂が発生するのは静翼とシュラウドの境界部分な
ので、従来技術では、この境界部分での亀裂の発生を抑
えることができず、従って、上記の問題が生じてしまう
のである。

【００１１】ガスタービンの静翼は高温のガスに曝され
ているが、このときの熱的境界条件は全ての翼で必ずし
も均等にはならず、各翼毎に異なった熱的境界条件のも
とにあり、従って、亀裂が発生する部位も各翼毎に異な
っていることが多く、各翼毎に特に高温に曝されている
部位に集中して現れるものと考えられ、従って、ガスタ
ービン静翼の長寿命化には個々の静翼で亀裂が発生する
部位における熱応力、すなわち熱変形による応力の低減
化に有効な構成を見出し、それを採用する必要がある。

【００１２】まず本発明の第１の目的は、熱応力の低減
化に有効なガスタービン静翼の補修方法を提供すること
にある。次に本発明の第２の目的は、熱応力の低減に必
要なガスタービン静翼の補修のための部品の管理方法を
提供することにある。更に本発明の第３の目的は、熱応
力の低減化に有効な構成を備えたガスタービン静翼を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ガスタービン静翼におけ
る亀裂は、主として起動停止に伴って生じる熱応力の繰
返しにより発生し、進展して行くが、このときの熱応力
は、温度変化或いは部材内の温度分布による熱変形が構
造的に拘束されることにより発生する、いわゆる変位制
御型の負荷である。

【００１４】従って、この熱応力の低減には、その部材
の変形が容易に起るように、すなわち剛性が低い構造に
するのが有効な手段となり、このための最も簡単な構造
の変更は、部材の板厚を抑えることであり、また、この
方法は、冷却性能の向上にも有効である。しかし、部材
の剛性を落すことは、部材のクリープ変形など永久変形
に対する信頼性の低下を伴ってしまう。

【００１５】そこで、まず上記第１の目的は、ガスター
ビン静翼の亀裂が発生する頻度が高い部位を予め構造解
析や過去の実機損傷データから求め、その部位と同形状
の部材を用意して予備品とし、対象となる静翼の亀裂が
発生した部位をそっくり切り取り、この切り取った部位
と交換する形で予備品を接合させることにより達成され
る。

【００１６】このとき、前記部材を、その冷却側から薄
肉化した後、この薄肉化した部分を塞ぐようにして、冷
却孔を有する平板状の補強材を取付けて予備品するよう
にしてもよい。

【００１７】これにより、亀裂が発生した部位が取り除
かれるので、補修後に亀裂が進展する虞れはなく、交換
した予備品では、薄肉化により低剛性化と冷却効率の向
上が得られた結果、熱応力が低減され、且つ冷却孔を設
けた平板状補強材の取付けにより、冷却性の阻害を伴う
こと無く、局部的な塑性変形に対する抵抗力の向上が得
られることになる。

【００１８】また、この第１の目的は、亀裂が発生した
ガスタービン静翼において、その亀裂が発生した部分を
裏側から薄肉化した後、この薄肉化した部分に、そこを
塞ぐようにして、冷却孔を有する平板状部材を接合する
ことによっても達成される。

【００１９】これにより、亀裂が発生した部位が取り除
かれるので、補修後に亀裂が進展する虞れはなく、薄肉
化により低剛性化と冷却効率の向上が得られた結果、熱
応力が低減され、且つ冷却孔を設けた平板状補強材の取
付けにより、冷却性の阻害を伴うこと無く、局部的な塑
性変形に対する抵抗力の向上が得られることになる。

【００２０】次に上記第２の目的は、ガスタービン静翼
の亀裂が発生する頻度が高い部位を予め構造解析や過去
の実機損傷データから求め、その部位と同形状の部材を
用意し、この部材をその冷却側から薄肉化した後、この
薄肉化した部分に、そこを塞ぐようにして、冷却孔を有
する平板状補強材を取付けて予備品とし、対象となる静
翼の亀裂が発生した部位をそっくり切り取り、この切り
取った部位と交換する形で予備品を接合して修復する
際、管理対象となる個々のガスタービン静翼各々につい
ての損傷データを作成し、予めデータベース化して前記
予備品の員数管理をおこなうようにして達成される。

【００２１】これにより、ガスタービン静翼の損傷発生
に際して、その損傷に合った予備品が常に用意されてい
るようにでき、修復によるロスタイムを最小限に抑える
ことができる。

【００２２】更に上記第３の目的は、予めガスタービン
静翼の熱応力が集中する部位を薄肉化した上で、別部材
による補強を行うようにして達成される。また、この第
３の目的は、予めガスタービン静翼の熱応力が集中する
部位については、複数の部材に分離した上で相互に嵌め
合わせることにより、応力の分担が与えられるようにし
ても達成される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるガスタービン
静翼の補修方法及びガスタービン静翼の補修部品管理方
法並びにガスタービン静翼について、図示の実施の形態
により詳細に説明する。

【００２４】まず、本発明によるガスタービン静翼の補
修方法について説明する。図１(a)、(b)は、本発明によ
るガスタービン静翼の補修方法の一実施形態で、これら
の図において、１は静翼ケーシング側のシュラウドで、
２は静翼の翼部であり、ここで３は熱疲労による亀裂Ｋ
が発生している部位を表わし、４は補修用の予備品であ
る。なお、静翼ケーシング側(外周側)のシュラウド１
は、エンドウォールと呼ばれることもある。

【００２５】ここで、ガスタービン静翼において発生す
る亀裂Ｋは、例えば図１(a)に示すように、シュラウド
１が翼部２と接合している部分に発生することが多い。
そこで、この実施形態では、予め構造解析や過去の実機
損傷データなどに基いて、例えば上記したシュラウド１
が翼部２と接合している部分など、ガスタービン静翼で
亀裂が発生する頻度の高い部位を求めておき、その部位
と同形状の部材を予備品４として用意してある。

【００２６】そして、シュラウド１に亀裂Ｋが発生し、
補修が必要になったとき、この実施形態では、同図(b)
に示すように、まずシュラウド１の亀裂Ｋを囲む領域に
ついて、これを亀裂が発生した部位３とした上で、図の
矢印で示すように、これをシュラウド１から切り取る。

【００２７】次に、シュラウド１から部位３が取り除か
れた後にできた空所に予備品４を嵌め込み、部位３とシ
ュラウド１及び翼部２の間を溶接し、修復するのであ
る。ここで、Ｗが溶接による接合部分を表わす。このと
きの予備品４は、図２に示すように、予め用意してある
部位３と同じ外形の部材について、その一部４Ａを、図
では上側になる冷却側から削って薄肉化した後、この薄
肉化した部分４Ｂに、そこを塞ぐようにして、冷却孔５
を有する平板状部材６を取付けることにより中空部が形
成されているものである。

【００２８】従って、この実施形態によれば、シュラウ
ド１に亀裂Ｋが発生した場合、この亀裂Ｋを含む領域が
そっくり除かれ、その後に新しく予備品４が取付けられ
るので、亀裂Ｋが更に進展してしまう虞れが確実に抑え
られる上、予備品４では、亀裂が発生し易い部分が薄肉
化され、これにより低剛性化と冷却性の向上により熱応
力が低減されており、且つ平板状部材６の付加により、
強度の低下を抑えながら冷却孔５による冷却性の向上が
得られている。

【００２９】この結果、この実施形態によれば、ガスタ
ービン静翼の補修作業が予備品１による置換作業になっ
ているので、補修作業が容易で修復結果にバラツキが少
なくでき、しかも予備品１による熱応力の低下と強度の
増強が加わるので、補修によりかえって信頼性の向上が
得られると共に、耐用期間の延長によるコストダウンが
充分に得られるという利点がある。

【００３０】ところで、このように、予備品を用いた修
復方法では、ガスタービン静翼の補修に際して直ちに対
応する予備品が与えられるようにすることが要件とな
る。そこで、本発明によるガスタービン静翼の補修部品
管理方法について説明すると、まず、その一実施形態で
は、以下に説明するようにして、予備品の員数管理を行
うようにしている。

【００３１】まず、この実施形態では、図３に示すよう
に、ケーシング側シュラウド１について、全体をＡ〜Ｆ
の６個の部位として区分けし、これにより、図４に示す
ように、各部位Ａ〜についてについての亀裂発生状況を
表わすデータを求め、これをデータベース化し、部品管
理システムを構築しておく。

【００３２】ここで、この図４は、例えばガスタービン
静翼について定期検査を行い、その結果から亀裂発生状
況を表わすデータを求めたものであり、ここで、縦軸
は、デフォルト値としては、補修が必要となる亀裂の長
さが設定されるもので、セグメントとは、円周方向に複
数の単位部分に分割されているガスタービン静翼の各部
分のことである。

【００３３】通常、このようなガスタービンでは、その
静翼について、円周方向に複数枚、例えば図３に示すよ
うに、２枚づつの翼部を外側と内側のシュラウドと共に
まとめた部分として作成し、これを周方向に配列して組
立てるようになっており、この部分をセグメントと呼ん
でいるのである。そして、予備品を作成用意する際、図
５のフローチャートに示す処理を実行して作成用意すべ
き予備品の個数を設定するのである。

【００３４】図５のフローチャートにおいて、まず、或
る予備品による補修が予定されているガスタービンの運
転時間や起動停止回数などの使用履歴に近い条件で使用
された他のガスタービンから過去に得られたデータを参
照する(Ｓ１)。そして、これから上記データベースを検
索し(Ｓ２)、検索結果(Ｓ３)から、部位Ａ〜部位Ｆの夫
々に、どの程度の頻度で亀裂が発生しているかを求める
(Ｓ４)。

【００３５】そして、この頻度から比率を求めた上で、
この時点で評価対象となっている予備品の点数に乗算し
(Ｓ５)、作成用意すべき各予備品の個数を設定するので
ある(Ｓ６)。

【００３６】従って、この実施形態によれば、常に予備
品員数の的確な管理が得られ、予備品を用いた修復方法
において、補修に際して直ちに対応する予備品が与えら
れることになり、補修によるロスタイムを最小限に抑
え、ランニングコストの低減化を充分に図ることができ
る。

【００３７】次に、本発明によるガスタービン静翼の補
修方法の他の一実施形態について、図６により説明す
る。この実施形態は、ガスタービン静翼の補修に予備品
を用いないで対処するようにした方法に関するもので、
図６において、２Ａは、シュラウド１に対して翼部２の
端部が接合されている部分(図１を参照)を示したもので
あり、ここでは、図６(a)に示すように、部分２Ａの先
端部とシュラウド１の接合部に接した部位１Ａに亀裂Ｋ
が発生した場合を示したものである。

【００３８】この図６(a)の亀裂Ｋの場合、まず、最
初、部位１Ａ内にある亀裂Ｋを溶接又はろう付けにより
埋めて補修する。次に、図６(b)に示すように、補修後
の亀裂Ｋに沿って、それを含むようにしてシュラウド１
の面を切削し、部位１Ａに薄肉化部分１Ｂを形成させ、
この後、図６(c)に示すように、薄肉化部分１Ｂを塞
ぎ、部位１Ａの全体を含むようにして、冷却孔８を有す
る平板状部材７を補強材としてシュラウド１の面に溶接
し、ガスタービン静翼を修復するのである。

【００３９】ここで、亀裂Ｋが発生した部位１Ａは、ガ
スタービンの運転中に高応力に曝された部位に対応する
ものと考えて良く、従って、この部位１Ａに、図６(c)
に示すようにして補修を施すことにより、運転中、厳し
い動作条件のもとにある部位での低熱応力化が達成でき
ることになる。

【００４０】また、ガスタービンの静翼は、タービン内
では円周に沿って円弧状に配置されるため、そのシュラ
ウド部分も円弧に合わせた曲率を持っており、このた
め、ケーシング側(外周側)にあるシュラウドでは、運転
中、内周側の方が高温になるため、熱により曲率が小さ
くなる方向に変形しようとし、ロータ側(内周側)にある
シュラウドでは、外周側が高温になるため、変形方向は
反対になる。

【００４１】このようなシュラウド部材に現れる熱変形
と、構造的剛性による拘束の結果、熱応力が発生し、従
って図６に示した実施形態で局部的な薄肉化部分１Ｂが
存在した場合、この部分に変形が集中して現れる可能性
を生じるが、ここで、上記した実施形態では、補強材と
なる平板状部材７が設けられているので、変形の虞れを
充分に抑えることができる。

【００４２】一方、ガスタービン静翼では冷却構造が採
られているため、部材の内部に強い温度勾配が現れ、応
力にも強度勾配が生じて曲げ応力に近い状態になる。従
って、この曲げ応力に対応するため、補強材となる平板
状部材７は、主応力の発生方向に沿って取付ける必要が
ある。ここで、この主応力については、一般的には、亀
裂Ｋが伸びている方向と垂直な方向に働くので、上記図
６の実施形態では、平板状部材７の長手方向が亀裂Ｋが
伸びている方向に合わせてあり、上記の要件が満足され
ていることが判る。

【００４３】次に、この図６の実施形態では、薄肉化部
分１Ｂが設けてある結果、上記した亀裂Ｋの溶接又はろ
う付けによる補修についても、良好な結果が容易に得ら
れることになっているが、以下、この点について説明す
る。まず、このような亀裂Ｋの断面形状は、図７(a)に
示すように、部材(この場合はシュラウド１)の表面から
略垂直に内部に入った形になっており、従って、その補
修に際しては、亀裂内への溶接金属の流入を容易にする
ため、図７(b)に示すように、部材の表面側に開先加工
１０を施すのが通例である。

【００４４】この場合、この開先加工１０の加工量、特
に深さが少ないと、図７(b)に示すように、溶接金属１
１により埋められないままになった残存欠陥Ｋ’が生じ
てしまい、充分な補修が得られない。反対に開先加工１
０が大きすぎると溶接による熱変形が大きく現れ、不具
合が生じてしまう。

【００４５】一方、図６の本発明の実施形態では、図７
(a)に示す亀裂Ｋが生じた場合、まず同図(b)に示すよう
に、薄肉化部分１Ｂが形成されるので、図示のように、
亀裂Ｋが生じている面の裏側にも、亀裂Ｋの先端が現れ
るようにでき、この結果、図７(c)に示すように、裏側
からも開先加工１０’を施すことができる。

【００４６】従って、図６(d)に示すように、亀裂Ｋの
両側から溶接金属１１、１１’を埋めることができ、残
存欠陥が残ってしまう虞れを確実にに無くすことがで
き、信頼性の高い補修が容易に得られることになる。ま
た、このときは、薄肉化部分１Ｂが形成されているの
で、開先加工１０、１０’を溶接金属１１、１１’で埋
めたときでの熱変形の虞れも充分に抑えることができ
る。

【００４７】次に、本発明によるガスタービン静翼につ
いて説明する。まず、図９は本発明によるガスタービン
静翼の一実施形態を示す概念図で、図では、中空になっ
ている翼部２(図１参照)の一方の表面部材２Ａだけが断
面として現れている状態を示してあり、その長さ方向の
一方の端部は一方の側のシュラウド、例えばケーシング
側のシュラウド１に一体化され、他方の端部は他方側の
シュラウド、つまりロータ側のシュラウド１’に一体化
されている様子が示されている。

【００４８】従って、この図９では、表面部材２Ａの左
側が翼部２の中空になっている側、つまり内側で、ここ
に冷却用の空気が通流されることになっており、そし
て、この実施形態では、この表面部材２Ａの内側、すな
わち冷却側に、応力が発生する部位であるコーナー部１
５を挟むようにして、一方のシュラウド１から他方のシ
ュラウド１’にわたり、表面部材２Ａに沿って補強部品
１４を取付け、表面部材２Ａの補強材としたものであ
る。

【００４９】本発明の実施形態が対象としているガスタ
ービン静翼のように、動翼２が中空になっていて、両端
がシュラウド１、１’に一体化されている構造の場合、
最大の応力は、図示のコーナー部１５に現れるが、この
ときの応力について、有権要素法により解析した結果の
一例を示したのが図１０で、図中、白丸点による特性が
従来技術による補強材を持たない翼構造の場合の応力特
性で、黒丸点が、この図９の実施形態による場合の応力
特性である。

【００５０】この図１０は、ガスタービンの或る想定さ
れた運転条件における部材表面の熱伝導率とガス温度、
それに、これらの起動停止に伴う変化パターンを負荷条
件として解析し、その結果を翼部２のコーナー部１５で
の温度−応力のヒステリシスとして示したもので、この
とき、図９の実施形態では、表面部材２Ａの厚さを従来
技術の翼部の厚さの２／３とし、補強部材１４の厚さは
１／３になるようにして、合計では従来技術の翼部に於
ける厚さと同じになるようにしてある。

【００５１】この図１０から明らかなように、図９の本
発明の実施形態の場合、従来技術に比較して、応力の変
動幅は約２０％に低減され、定常時での応力値は約５０
％も低減されてることが判る。これは、図９の実施形態
の場合、板厚が小さくされた結果、低剛性化されたこと
と、表面積が増加された結果、冷却が良好になって熱応
力が低減されたことによるものと考えられる。

【００５２】この図９に示した実施形態の具体的な一例
が図１１で、翼部２は、構成上は閉ループ状になってる
ので、図９に示すように、補強部材１４が一体構成にな
っていた場合には、取付けられない。そこで、この図１
１に示すように、補強部材１４を複数の部分１４Ａ、１
４Ｂに分割し、これらを溶接部１６により接合して取付
けるようになっている。

【００５３】このとき、補強部材１４には、図示のよう
に、複数の冷却孔８が設けてあり、これにより冷却空気
の流通と伝熱面積の増加が得られるようにしてあるが、
ここで、この実施形態の場合、補強部材１４を取付けた
ことにより、静翼部分全体の剛性を高めてしまうことが
無いように構成する必要がある。従って、この実施形態
によれば、熱応力の低減化が充分に得られ、信頼性の高
いガスタービン静翼を容易に得ることができる。

【００５４】ところで、図９と図１１の実施形態では、
一方のシュラウド１から他方のシュラウド１’に達する
ようにして、翼部２の全体にわたる補強部材１４を取付
けた場合について示したが、本発明によるガスタービン
静翼は、図１２及び図１３に示すように、応力発生部で
あるコーナー部１５にだけ補強部材を取付けた形で実施
してもよい。

【００５５】ここで、図１２は、コーナー部１５におい
て、翼部２の板厚を小さくした上で補強部材１４Ｃを取
付けた場合の一実施形態で、図１３は、シュラウド１又
はシュラウド１’の板厚を小さくした上で補強部材１４
Ｄを取付けた場合の一実施形態であり、何れの実施形態
を採用するかは、板厚を小さくするための機械化工の難
易により決めれば良く、このときも、補強部材１４Ｃ、
１４Ｄを取付けたことにより、静翼部分全体の剛性を高
めてしまうことが無いよう、板厚の削減量との兼ね合い
を図る必要がある。

【００５６】次に、本発明によるガスタービン静翼の他
の実施形態について説明する。既に、例えば図３にも示
されているように、ガスタービン静翼では、複数枚の翼
部を１個のセグメントとして構成することが多く、この
ような１個のセグメントに複数枚の翼部を有する構造を
綴り翼構造と呼ぶが、この場合、図３に示したように、
シュラウド１の翼部２と翼部２の間が高応力部位にな
り、この部位で応力集中部となる翼部２の後縁とシュラ
ウド１のコーナー部１５(図９参照)が亀裂発生の起点に
なることが多い。

【００５７】そこで、このような綴り構造のガスタービ
ン静翼を対象とした本発明の一実施形態について、図１
４により説明する。この図１４は、シュラウドの裏側、
例えばケーシング側シュラウド１では円周の外側、ロー
タ側シュラウド１’では円周の内側から見た図で、翼部
２の中空部が２Ｃとして見えている部分である。

【００５８】この図１４の実施形態では、シュラウド１
が一様な板厚に作られているのではなく、同図(a)に示
されているように、裏側の主な部分１Ａが周辺部１Ｂを
残して板厚が小さくされており、更に、上記した亀裂発
生の起点となる確率の高い部分を含むようにして、部分
１Ａと周辺部１Ｂの一部を薄肉化した部位１７が、例え
ば機械化工などにより形成してあり、更に、同図(b)に
示すように、この部位１７を覆うようにして平板状の補
強材１８を溶接したものである。

【００５９】このとき、この部位１７を形成したことに
より周辺部１Ｂが失われている部分については、補強材
１８の一部１８Ａが嵌め合う構造にしてあり、これによ
り、冷却用空気の漏洩を抑えると共に、静翼をケーシン
グに取付ける際に障害とならないようにしてある。

【００６０】そして、この図１４の実施形態でも、補強
材１８には冷却孔１９が形成してあり、これにより冷却
用空気の流通を図り、伝熱面積の増加が得られるように
してある。従って、この図１４の実施形態によれば、熱
応力の低減化が充分に得られ、信頼性の高いガスタービ
ン静翼を容易に得ることができる。

【００６１】ところで、このようなセグメント形式のガ
スタービン静翼では、静翼セグメントのケーシングに対
する取付けに際して、その取付け位置までケーシングに
沿ってスムーズに移動できるようにするため、図１５に
示すように、シュラウド１の裏側にガイド部２１を形成
しておくのが一般的である。

【００６２】しかし、この場合、ガイド部２１が形成さ
れている部分では、シュラウド１の板厚が増しているの
で、この部分ではシュラウド１の剛性が局部的に高くな
って熱応力の低減の見地からは望ましくないが、しか
し、セグメントの取付けと取外しの見地では必要な構成
である。

【００６３】そこで、図１６は、このようなガイド付き
のガスタービン静翼に本発明を適用した場合の一実施形
態で、図示のように、従来技術におけるガイド部２１に
代えて、底部の両側端に耳部２３Ａ、２３Ｂが形成され
ているガイド部材２２としてシュラウド１とは別体に作
ると共に、シュラウド１には、その周辺部に取付部２４
Ａ、２４Ｂを形成し、これらシュラウド１の取付部２４
Ａ、２４Ｂにガイド部材２２の耳部２３Ａ、２３Ｂを嵌
め合わせることにより、ガイド部材２２がシュラウド１
に固定されるようにしたものである。

【００６４】そして、このとき、ガイド部材２２の一方
の端部と取付部２４Ａには、夫々ピン孔２５、２６を設
けておき、シュラウド１にガイド部材２２を挿入嵌合さ
せた後、ガイド側のピン孔２５からシュラウド側のピン
孔２６内にピン(図示してない)を挿入固定し、ガイド部
材２２がシュラウド１に対して移動しないようにする。

【００６５】このとき、他方の取付部２４Ｂでは、ガイ
ド部材２２が固定されないで摺動が可能な状態にしてお
くのが肝心であり、これにより、ガイド部材２２の熱変
形による応力がシュラウド１側に伝達されないようにす
ると共に、シュラウド１にガイド部材２２による剛性が
付加されないようにすることができる。

【００６６】従って、この図１６の実施形態によって
も、熱応力の低減化が充分に得られ、信頼性の高いガス
タービン静翼を容易に得ることができる。なお、この図
１６では、シュラウド１から翼部２の内部(中空部)が見
えている部分の記載は省略してある。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で熱応力の
低減が得られるので、ガスタービン静翼の長寿命化が可
能になり、ガスタービンシステムの信頼性の向上と共
に、メンテナンスコストの低減を充分に図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガスタービン静翼の補修方法の一
実施形態の説明図である。

【図２】本発明によるガスタービン静翼の補修方法の一
実施形態の説明図である。

【図３】本発明によるガスタービン静翼の補修方法の一
実施形態の説明図である。

【図４】ガスタービン静翼に現れる亀裂発生部位の説明
図である。

【図５】ガスタービン静翼における亀裂発生部位の統計
図である。

【図６】本発明によるガスタービン静翼の補修部品管理
方法の一実施形態を説明するための流れ図である。

【図７】本発明によるガスタービン静翼の補修方法の他
の一実施形態の説明図である。

【図８】ガスタービン静翼の補修方法における溶接の説
明図である。

【図９】本発明によるガスタービン静翼の一実施形態を
示す説明図である。

【図１０】本発明によるガスタービン静翼の一実施形態
における応力特性を従来技術の場合と比較して示した特
性図である。

【図１１】本発明によるガスタービン静翼の他の一実施
形態を示す説明図である。

【図１２】本発明によるガスタービン静翼の別の一実施
形態を示す説明図である。

【図１３】本発明によるガスタービン静翼の更に別の一
実施形態を示す説明図である。

【図１４】本発明によるガスタービン静翼を綴り翼に適
用した場合の一実施形態を示す説明図である。

【図１５】従来技術によるガスタービン静翼の一例を示
す説明図である。

【図１６】本発明によるガスタービン静翼を綴り翼に適
用した場合の他の一実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ケーシング側のシュラウド １’、２０ ロータ側のシュラウド ２ 静翼の翼部 ３ 熱疲労による亀裂が発生した部位 ４ 補修時に適用される予備品 ５、８、１９ 冷却孔 ６、７ 平板状部材 １０ 開先 １１、１６ 溶接部 １４ 補強部材 １５ コーナー部 ２１ ガイド部 ２２ ガイド部材 ２３Ａ、２３Ｂ 耳部 ２４Ａ、２４Ｂ 取付部 ２５、２６ ピン孔 Ｋ 亀裂 Ｋ’残留欠陥 Ｗ 溶接による接合部分

フロントページの続き (72)発明者 桜井 茂雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 市川 国弘 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所火力・水力事業部内 Ｆターム(参考） 3G002 GA08 GB00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補修対象となるガスタービン静翼につい
   て、 予め亀裂が発生する確率が高い部位を想定して予備品を
   用意しておき、 当該部位に亀裂が発生したとき、前記予備品により当該
   部位を置換して補修することを特徴とするガスタービン
   静翼の補修方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、 前記予備品は、応力集中部に中空部が形成され、かつ該
   中空部が冷却用の孔を有することを特徴とするガスター
   ビン静翼の補修方法。
3. 【請求項３】 ガスタービン静翼に亀裂が発生した際、 該亀裂が発生した面の裏側を切削し、 該切削した部位を覆う平板状部材の接合により前記亀裂
   が補修されるようにしたことを特徴とするガスタービン
   静翼の補修方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の発明において、 前記平板状部材が冷却孔を有することを特徴とするガス
   タービン静翼の補修方法。
5. 【請求項５】 補修対象となるガスタービン静翼の予め
   亀裂が発生する確率が高い部位を想定して予備品を用意
   しておき、当該部位に亀裂が発生したとき、前記予備品
   により当該部位を置換して補修する際、 前記ガスタービン静翼につして複数の部位を想定し、 これらの部位に対する定期検査結果から、各部位毎の亀
   裂発生予想量を算定してデータベースを作成し、 前記ガスタービン静翼を備えたガスタービンの運用条件
   に基いて前記データベースを参照し、過去の同じ運用条
   件で運転されたガスタービン静翼における前記各部位毎
   の亀裂発生率を求め、 該亀裂発生率に基いて前記予備品の製造個数と保管個数
   の少なくとも一方を管理するようにしたことを特徴とす
   るガスタービン静翼の補修部品管理方法。
6. 【請求項６】 内部に中空部を備えた静翼翼部の端部に
   シュラウドを有するガスタービン静翼において、 前記静翼翼部の前記中空部の中から前記端部を挟み、前
   記シュラウドに達する補強部材が設けられていることを
   特徴とするガスタービン静翼。
7. 【請求項７】 静翼翼部の端部にシュラウドを有し、綴
   り翼形式によりセグメント化されたガスタービン静翼に
   おいて、 前記シュラウドのケーシング側の面の一部に形成した薄
   肉部と、該薄肉部を覆って接合された平板状部材とが設
   けられていることを特徴とするガスタービン静翼。
8. 【請求項８】 綴り翼形式によりセグメント化され、ケ
   ーシングに対する取付用のガイドを備えたガスタービン
   静翼において、 前記ガイドが前記ガスタービン静翼の本体とは別の部材
   として作られ、 この別の部材からなるガイドが前記ガスタービン静翼の
   本体に、その長手方向に摺動可能に保持されていること
   を特徴とするガスタービン静翼。