JP2001317369A - ガスタービン運転監視装置 - Google Patents
ガスタービン運転監視装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】オンラインで実機の温度計測を行い、その情報
を基に高温部品の管理を行う、あるいはまた、所定の点
検時期までもたすため運転条件の制限を行うことのでき
るガスタービン運転監視装置を提供する。 【解決手段】単結晶合金あるいは一方向凝固合金を用い
表面にコーティング層を有するガスタービン高温部品の
運転中の表面温度を計測し出力する温度計測装置２と、
この温度計測装置２から出力された温度情報をもとに前
記高温部品のコーティング層および基材の温度および歪
み量を算出する温度・応力・歪み解析装置３と、前記温
度計測装置２より出力された温度データと前記温度・応
力・歪み解析装置３より出力された歪みデータを使用し
てその経時変化に基づいて高温部品の健全性を評価する
部品寿命判定装置５と、この部品寿命判定装置５の出力
を受けて高温部品の保守・廃却に関する判断を行う制御
装置７とを備えた構成とする。
を基に高温部品の管理を行う、あるいはまた、所定の点
検時期までもたすため運転条件の制限を行うことのでき
るガスタービン運転監視装置を提供する。 【解決手段】単結晶合金あるいは一方向凝固合金を用い
表面にコーティング層を有するガスタービン高温部品の
運転中の表面温度を計測し出力する温度計測装置２と、
この温度計測装置２から出力された温度情報をもとに前
記高温部品のコーティング層および基材の温度および歪
み量を算出する温度・応力・歪み解析装置３と、前記温
度計測装置２より出力された温度データと前記温度・応
力・歪み解析装置３より出力された歪みデータを使用し
てその経時変化に基づいて高温部品の健全性を評価する
部品寿命判定装置５と、この部品寿命判定装置５の出力
を受けて高温部品の保守・廃却に関する判断を行う制御
装置７とを備えた構成とする。
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運転監
視装置に係り、単結晶合金あるいは一方向凝固合金を用
い、表面に金属やセラミックスのコーティングを施した
動翼等のガスタービン高温部品のコーティング層剥離、
き裂発生あるいは再結晶化を監視するガスタービン運転
監視装置に関する。
視装置に係り、単結晶合金あるいは一方向凝固合金を用
い、表面に金属やセラミックスのコーティングを施した
動翼等のガスタービン高温部品のコーティング層剥離、
き裂発生あるいは再結晶化を監視するガスタービン運転
監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンは燃焼ガスを駆動流体とし
ており、非常に苛酷な条件で運転に供される。その動翼
等の高温部品は複雑な燃焼ガスの流れ場の中で用いられ
ており、また冷却構造を有する事から、その実体温度を
計測する事は非常に難しい。特に近年は、金属コーティ
ングの上からセラミックスの遮熱コーティングを施すに
至り、また、蒸気を用いた冷却技術の採用も行われるよ
うになってきたため、ますます実体温度を求めることは
難しくなっている。
ており、非常に苛酷な条件で運転に供される。その動翼
等の高温部品は複雑な燃焼ガスの流れ場の中で用いられ
ており、また冷却構造を有する事から、その実体温度を
計測する事は非常に難しい。特に近年は、金属コーティ
ングの上からセラミックスの遮熱コーティングを施すに
至り、また、蒸気を用いた冷却技術の採用も行われるよ
うになってきたため、ますます実体温度を求めることは
難しくなっている。
【０００３】現在行われているガスタービン高温部品の
メンテナンスのシステムを図７に示す。すなわち、ステ
ップＳ71において主として解析的に求めた温度および応
力値と材料データベースから設計寿命を設定し、ステッ
プＳ72において、同一機種、同一運転モードの先行機の
保守管理データベース31に基づき、実機の定期検査時の
部品の損傷状態に関する情報32を考慮して部品管理寿命
の修正を行い、ステップＳ73において保守間隔と部品交
換時期の設定をおこなっている。
メンテナンスのシステムを図７に示す。すなわち、ステ
ップＳ71において主として解析的に求めた温度および応
力値と材料データベースから設計寿命を設定し、ステッ
プＳ72において、同一機種、同一運転モードの先行機の
保守管理データベース31に基づき、実機の定期検査時の
部品の損傷状態に関する情報32を考慮して部品管理寿命
の修正を行い、ステップＳ73において保守間隔と部品交
換時期の設定をおこなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な部品管理では、初号機の管理寿命設定はできず、また
異なる運転モードを採用した場合には新たな寿命設定が
必要となる。特に、単結晶合金あるいは一方向凝固合金
を用いたガスタービンにおいては、現在の技術では、き
裂が生じた場合、応力を分担した形での補修はできない
ので、き裂を発生させないように部品管理を行う必要が
ある。
な部品管理では、初号機の管理寿命設定はできず、また
異なる運転モードを採用した場合には新たな寿命設定が
必要となる。特に、単結晶合金あるいは一方向凝固合金
を用いたガスタービンにおいては、現在の技術では、き
裂が生じた場合、応力を分担した形での補修はできない
ので、き裂を発生させないように部品管理を行う必要が
ある。
【０００５】加えて、再結晶が生じると特に単結晶合金
は基材寿命の顕著な低下が生じる事も報告されている。
また、遮熱コーティングが剥離した場合、基材の表面温
度は70℃〜100℃上昇する事から、ただちに破壊事故に
至る危険性もある。
は基材寿命の顕著な低下が生じる事も報告されている。
また、遮熱コーティングが剥離した場合、基材の表面温
度は70℃〜100℃上昇する事から、ただちに破壊事故に
至る危険性もある。
【０００６】しかしながら、これらの現象が生じるまで
の寿命を評価する事は、実機の温度を正確に把握できな
い現状では非常に難しい。そのため、実機の運転条件を
正確に把握し、リアルタイムでその状態を基にした寿命
管理を行い、開放点検を極力抑えた管理手法の確立が求
められている。
の寿命を評価する事は、実機の温度を正確に把握できな
い現状では非常に難しい。そのため、実機の運転条件を
正確に把握し、リアルタイムでその状態を基にした寿命
管理を行い、開放点検を極力抑えた管理手法の確立が求
められている。
【０００７】そこで本発明は、オンラインで実機の温度
計測を行い、その情報を基に設計値との差に基づく管理
寿命の補正を行い部品管理を行う、あるいはまた、所定
の点検時期までもたすため運転条件の制限を行うことの
できるガスタービン運転監視装置を提供することを目的
とする。
計測を行い、その情報を基に設計値との差に基づく管理
寿命の補正を行い部品管理を行う、あるいはまた、所定
の点検時期までもたすため運転条件の制限を行うことの
できるガスタービン運転監視装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、単結晶合金あるいは一方向凝固
合金を用い表面にコーティング層を有するガスタービン
高温部品の運転中の表面温度を計測し出力する温度計測
装置と、この温度計測装置から出力された温度情報をも
とに前記高温部品のコーティング層および基材の温度お
よび歪み量を算出する温度・応力・歪み解析装置と、前
記温度計測装置より出力された温度データと前記温度・
応力・歪み解析装置より出力された歪みデータを使用し
てその経時変化に基づいて高温部品の健全性を評価する
部品寿命判定装置と、この部品寿命判定装置の出力を受
けて高温部品の保守・廃却に関する判断を行う制御装置
とを備えたことを特徴とする。
に、請求項１の発明は、単結晶合金あるいは一方向凝固
合金を用い表面にコーティング層を有するガスタービン
高温部品の運転中の表面温度を計測し出力する温度計測
装置と、この温度計測装置から出力された温度情報をも
とに前記高温部品のコーティング層および基材の温度お
よび歪み量を算出する温度・応力・歪み解析装置と、前
記温度計測装置より出力された温度データと前記温度・
応力・歪み解析装置より出力された歪みデータを使用し
てその経時変化に基づいて高温部品の健全性を評価する
部品寿命判定装置と、この部品寿命判定装置の出力を受
けて高温部品の保守・廃却に関する判断を行う制御装置
とを備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、単結晶合金あるいは一方
向凝固合金を用い、表面に金属やセラミックスのコーテ
ィング層を有するガスタービン高温部品の表面温度を計
測し、その温度情報をもとに高温部品のセラミックスコ
ーティング層、金属コーティング層、基材の温度・応力
および歪み量を算出し、寿命を判定し、保守管理スケジ
ュールの策定を行うと共に、場合によっては運転温度あ
るいは起動停止回数を抑えることにより、所定の点検時
期まで運転することができるように、高温部品基材のき
裂発生あるいは再結晶による基材強度低下を来すことな
く運転する期間を判定することができる。
向凝固合金を用い、表面に金属やセラミックスのコーテ
ィング層を有するガスタービン高温部品の表面温度を計
測し、その温度情報をもとに高温部品のセラミックスコ
ーティング層、金属コーティング層、基材の温度・応力
および歪み量を算出し、寿命を判定し、保守管理スケジ
ュールの策定を行うと共に、場合によっては運転温度あ
るいは起動停止回数を抑えることにより、所定の点検時
期まで運転することができるように、高温部品基材のき
裂発生あるいは再結晶による基材強度低下を来すことな
く運転する期間を判定することができる。
【００１０】請求項２の発明は、温度計測装置は、光学
走査を用いてガスタービン高温部品からの放射エネルギ
ーを検出し、別にあらかじめ求められ経年変化による補
正を施された前記ガスタービン高温部品表面の放射率を
用いて温度に変換することを特徴とする。
走査を用いてガスタービン高温部品からの放射エネルギ
ーを検出し、別にあらかじめ求められ経年変化による補
正を施された前記ガスタービン高温部品表面の放射率を
用いて温度に変換することを特徴とする。
【００１１】請求項２の発明によれば、温度計測装置に
よって光学走査を用いて高温部品からの放射エネルギー
を検出し、これを温度に変換することによって連続的に
あるいは間歇的にオンラインで温度データを取り込むこ
とができる。
よって光学走査を用いて高温部品からの放射エネルギー
を検出し、これを温度に変換することによって連続的に
あるいは間歇的にオンラインで温度データを取り込むこ
とができる。
【００１２】請求項３の発明は、温度計測装置は、部品
内部を冷却している冷却媒体の冷却前後の温度変化、ま
たは排気した燃焼ガスの温度あるいは燃焼ガス成分の変
化からガスタービン高温部品の温度を求めることを特徴
とする。
内部を冷却している冷却媒体の冷却前後の温度変化、ま
たは排気した燃焼ガスの温度あるいは燃焼ガス成分の変
化からガスタービン高温部品の温度を求めることを特徴
とする。
【００１３】請求項３の発明によれば、高温部品内部を
冷却している冷却媒体の冷却前後の温度変化、排気した
燃焼ガスの温度あるいは燃焼ガス成分の変化から、高温
部品の温度を非接触で求めることができる。
冷却している冷却媒体の冷却前後の温度変化、排気した
燃焼ガスの温度あるいは燃焼ガス成分の変化から、高温
部品の温度を非接触で求めることができる。
【００１４】請求項４の発明は、温度・応力・歪み解析
装置は、温度計測装置から連続的にあるいは間歇的にオ
ンライン出力された温度データにより、あらかじめ高温
部品に対して行われた温度・応力解析から求めた結果を
補正しコーティング層および基材の温度・応力・歪み量
を求めることを特徴とする。
装置は、温度計測装置から連続的にあるいは間歇的にオ
ンライン出力された温度データにより、あらかじめ高温
部品に対して行われた温度・応力解析から求めた結果を
補正しコーティング層および基材の温度・応力・歪み量
を求めることを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明によれば、温度計測装置か
ら連続的にあるいは間歇的にオンライン出力された温度
データから、ガスタービン高温部品のコーティング層お
よび基材の温度・応力・歪み量を求めることができる。
ら連続的にあるいは間歇的にオンライン出力された温度
データから、ガスタービン高温部品のコーティング層お
よび基材の温度・応力・歪み量を求めることができる。
【００１６】請求項５の発明は、部品寿命判定装置は、
温度計測装置より連続的にあるいは間歇的にオンライン
出力された温度データをもとにセラミックスコーティン
グ層の焼結度と、金属コーティング層とセラミックスコ
ーティング層との接触部における酸化量の経時変化と、
温度・応力・歪み解析装置より出力された応力及び歪み
データとからセラミックスコーティング層の剥離寿命を
求めると共に、温度・応力・歪み解析装置より出力され
た基材の表面温度および蓄積歪み量から疲労あるいはク
リープによるき裂発生寿命および、基材表面の再結晶が
生じる寿命を判定することを特徴とする。
温度計測装置より連続的にあるいは間歇的にオンライン
出力された温度データをもとにセラミックスコーティン
グ層の焼結度と、金属コーティング層とセラミックスコ
ーティング層との接触部における酸化量の経時変化と、
温度・応力・歪み解析装置より出力された応力及び歪み
データとからセラミックスコーティング層の剥離寿命を
求めると共に、温度・応力・歪み解析装置より出力され
た基材の表面温度および蓄積歪み量から疲労あるいはク
リープによるき裂発生寿命および、基材表面の再結晶が
生じる寿命を判定することを特徴とする。
【００１７】請求項５の発明によれば、部品寿命判定装
置においてセラミックコーティング層の剥離寿命を求め
ると共に、疲労あるいはクリープによるき裂発生寿命、
基材表面の再結晶が生じる寿命を評価することができ
る。
置においてセラミックコーティング層の剥離寿命を求め
ると共に、疲労あるいはクリープによるき裂発生寿命、
基材表面の再結晶が生じる寿命を評価することができ
る。
【００１８】請求項６の発明は、制御装置は、部品寿命
判定装置より出力された情報をもとにコーティング層の
リコーティング時期および再生処理時期を決定し、保守
計画データベースに基づき保守時期の判定を行い、保守
・廃却あるいは保守時期までのガスタービン運転制御の
条件を決定することを特徴とする。
判定装置より出力された情報をもとにコーティング層の
リコーティング時期および再生処理時期を決定し、保守
計画データベースに基づき保守時期の判定を行い、保守
・廃却あるいは保守時期までのガスタービン運転制御の
条件を決定することを特徴とする。
【００１９】請求項６の発明によれば、制御装置におい
てコーティング層のリコーティング時期および再生処理
時期を決定し、保守計画データベースに基づき保守時期
の判定を行い、保守・廃却あるいは保守時期までの運転
制御の条件を決定することができる。
てコーティング層のリコーティング時期および再生処理
時期を決定し、保守計画データベースに基づき保守時期
の判定を行い、保守・廃却あるいは保守時期までの運転
制御の条件を決定することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本実施の形態のガスタービ
ン運転監視装置を概念的に示すブロック図である。すな
わち、本発明の実施の形態のガスタービン運転監視装置
１は、温度計測装置２と、温度・応力・歪み解析装置３
と、部品構造解析データベース４と、部品寿命判定装置
５と、部品寿命解析データベース６と、制御装置７とか
らなる。
参照して説明する。図１は、本実施の形態のガスタービ
ン運転監視装置を概念的に示すブロック図である。すな
わち、本発明の実施の形態のガスタービン運転監視装置
１は、温度計測装置２と、温度・応力・歪み解析装置３
と、部品構造解析データベース４と、部品寿命判定装置
５と、部品寿命解析データベース６と、制御装置７とか
らなる。
【００２１】温度計測装置２は、例えばガスタービンの
燃焼ガス入口部に設置され、セラミックスコーティング
を最外表面にコーティングし、その下に基材との接合と
耐高温腐食・酸化のための金属コーティングを施した単
結晶あるいは一方向凝固合金で作られたノズルや動翼の
表面温度を計測する。
燃焼ガス入口部に設置され、セラミックスコーティング
を最外表面にコーティングし、その下に基材との接合と
耐高温腐食・酸化のための金属コーティングを施した単
結晶あるいは一方向凝固合金で作られたノズルや動翼の
表面温度を計測する。
【００２２】温度・応力・歪み解析装置３は、前記の計
測した温度とあらかじめ流体解析及び構造解析により求
めた表面解析温度とを照合し、部品構造解析データベー
ス４によって補正することにより最外表面のセラミック
コーティング層、その下の金属コーティング層、および
基材の温度、応力、歪み量を求める。
測した温度とあらかじめ流体解析及び構造解析により求
めた表面解析温度とを照合し、部品構造解析データベー
ス４によって補正することにより最外表面のセラミック
コーティング層、その下の金属コーティング層、および
基材の温度、応力、歪み量を求める。
【００２３】部品寿命判定装置５は、前記の温度・応力
・歪み量に基づいて部品寿命解析データベース６の値を
修正し部品寿命を求める。制御装置７においては、前記
求められた部品寿命点検時期、保守時期、部品交換時期
の設定、及び規定検査時期まで寿命がないが継続して運
転する場合はその運転条件の制限値の設定を行う。
・歪み量に基づいて部品寿命解析データベース６の値を
修正し部品寿命を求める。制御装置７においては、前記
求められた部品寿命点検時期、保守時期、部品交換時期
の設定、及び規定検査時期まで寿命がないが継続して運
転する場合はその運転条件の制限値の設定を行う。
【００２４】温度計測装置２は、図２に示すように、放
射エネルギー計測装置８の計測値と運転時間・起動回数
計測装置９の計測値から、ガスタービン高温部品につい
てあらかじめ求めておいた放射率の経時変化特性図を内
蔵する放射率補正装置10によって放射率を補正し、放射
エネルギー値を温度変換装置11により求める。なお、放
射率の経時変化特性図におけるＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、放
射率の時間による変化を補正する補正曲線を求めるため
に行う試験温度を示している。すなわち、たとえば３温
度について放射率の時間による変化のデータを採取し、
これを元にして時間および温度依存性の補正式（回帰
式）を求めておく。
射エネルギー計測装置８の計測値と運転時間・起動回数
計測装置９の計測値から、ガスタービン高温部品につい
てあらかじめ求めておいた放射率の経時変化特性図を内
蔵する放射率補正装置10によって放射率を補正し、放射
エネルギー値を温度変換装置11により求める。なお、放
射率の経時変化特性図におけるＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、放
射率の時間による変化を補正する補正曲線を求めるため
に行う試験温度を示している。すなわち、たとえば３温
度について放射率の時間による変化のデータを採取し、
これを元にして時間および温度依存性の補正式（回帰
式）を求めておく。
【００２５】温度計測装置２によるガスタービン高温部
の温度計測は図３のようにしても行うことができる。す
なわち、図３（ａ）のように蒸気冷却通路13を設けたノ
ズル12の場合、蒸気冷却通路13の入口の蒸気の温度Ｔ
ＩＮと出口の蒸気の温度ＴＯＵ Ｔを蒸気冷却入口温度計
測器14あるいは蒸気冷却出口温度計測器15によって測定
し、その変化量からノズル本体冷却孔内面の平均的な温
度上昇量を求める。
の温度計測は図３のようにしても行うことができる。す
なわち、図３（ａ）のように蒸気冷却通路13を設けたノ
ズル12の場合、蒸気冷却通路13の入口の蒸気の温度Ｔ
ＩＮと出口の蒸気の温度ＴＯＵ Ｔを蒸気冷却入口温度計
測器14あるいは蒸気冷却出口温度計測器15によって測定
し、その変化量からノズル本体冷却孔内面の平均的な温
度上昇量を求める。
【００２６】また、図３（ｂ）のように燃焼器17、ノズ
ル12および動翼16が設けられているとき、燃焼器出口温
度ＴＣおよび排ガス温度ＴＥを測定しその変化量を算出
することにより、各段落毎の平均的なガス温度の上昇量
を求める。
ル12および動翼16が設けられているとき、燃焼器出口温
度ＴＣおよび排ガス温度ＴＥを測定しその変化量を算出
することにより、各段落毎の平均的なガス温度の上昇量
を求める。
【００２７】温度・応力・歪み解析装置３は、図４に示
すように、温度計測装置２により求めた温度および、あ
らかじめ流体解析と構造解析により求めた部品構造解析
データベース４から高温部品各部位における温度を算出
し、コーティング層・基材各部位の温度・応力・歪み値
を求めるものである。上記算出された温度および求めら
れた温度・応力・歪み値は、部品構造解析データベース
４に書き込まれ、データベース４が更新される。
すように、温度計測装置２により求めた温度および、あ
らかじめ流体解析と構造解析により求めた部品構造解析
データベース４から高温部品各部位における温度を算出
し、コーティング層・基材各部位の温度・応力・歪み値
を求めるものである。上記算出された温度および求めら
れた温度・応力・歪み値は、部品構造解析データベース
４に書き込まれ、データベース４が更新される。
【００２８】部品寿命判定装置５は、図５に示すよう
に、前記温度・応力・歪み解析装置３により解析され出
力された値を基に、コーティング層寿命解析データベー
ス19および基材寿命解析データベース20を使用して部品
各部位の損傷量の補正を行い、セラミックスコーティン
グ層の剥離寿命を判定し、基材の再結晶発生寿命を判定
し、また、基材のき裂発生寿命を判定する。
に、前記温度・応力・歪み解析装置３により解析され出
力された値を基に、コーティング層寿命解析データベー
ス19および基材寿命解析データベース20を使用して部品
各部位の損傷量の補正を行い、セラミックスコーティン
グ層の剥離寿命を判定し、基材の再結晶発生寿命を判定
し、また、基材のき裂発生寿命を判定する。
【００２９】また、制御装置７は、図６に示すように、
前記部品寿命判定装置５によって求めた各部位の寿命か
らコーティング層のリコーティングの時期を決定し、あ
るいは再生処理の時期を決定する。また、保守計画デー
タベース21を使用し、またあらかじめ設定された保守ス
ケジュールを考慮して保守時期の決定を行い、各々の決
定時期よりも前に適切な点検時期がある場合には、保守
あるいは部品交換を行うよう指示を出し、そうでない場
合は遅らせなければならない時期に応じて抑えた運転制
御条件を決定する。
前記部品寿命判定装置５によって求めた各部位の寿命か
らコーティング層のリコーティングの時期を決定し、あ
るいは再生処理の時期を決定する。また、保守計画デー
タベース21を使用し、またあらかじめ設定された保守ス
ケジュールを考慮して保守時期の決定を行い、各々の決
定時期よりも前に適切な点検時期がある場合には、保守
あるいは部品交換を行うよう指示を出し、そうでない場
合は遅らせなければならない時期に応じて抑えた運転制
御条件を決定する。
【００３０】このような本実施の形態のガスタービン運
転監視装置によれば、実機各部の負荷解析上最も重要な
実機温度を正確に把握することができることから、各部
位毎に受ける温度・応力・歪み履歴を正確にオンライン
で入手することができる。このため各部品部位毎の損傷
状況をリアルタイムで正確に把握でき、その損傷がある
しきい値以上となり、再結晶化あるいはき裂発生が生じ
る前に回復処理を施すことができ、あるいは回復処理時
の熱履歴で再結晶が生じるようになる前の状態で回復処
理を施すことが可能となる。こうして信頼性が大幅に向
上すると共に高価な単結晶部品の延命化を図ることが可
能となる。
転監視装置によれば、実機各部の負荷解析上最も重要な
実機温度を正確に把握することができることから、各部
位毎に受ける温度・応力・歪み履歴を正確にオンライン
で入手することができる。このため各部品部位毎の損傷
状況をリアルタイムで正確に把握でき、その損傷がある
しきい値以上となり、再結晶化あるいはき裂発生が生じ
る前に回復処理を施すことができ、あるいは回復処理時
の熱履歴で再結晶が生じるようになる前の状態で回復処
理を施すことが可能となる。こうして信頼性が大幅に向
上すると共に高価な単結晶部品の延命化を図ることが可
能となる。
【００３１】また、定検間隔を崩さずに経済効果のある
間隔で点検と回復処理を施すために、運転条件を制御す
ることが可能で、その間運転を継続するための運転条件
を決定することができる。
間隔で点検と回復処理を施すために、運転条件を制御す
ることが可能で、その間運転を継続するための運転条件
を決定することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明のガスタービン運転監視装置によ
れば、オンラインで実機の温度計測を行い、その情報を
基に設計値との差に基づく管理寿命の補正を行い高温部
品管理を行う、あるいはまた、所定の点検時期までもた
すためガスタービン運転条件の制限を行うことができ
る。
れば、オンラインで実機の温度計測を行い、その情報を
基に設計値との差に基づく管理寿命の補正を行い高温部
品管理を行う、あるいはまた、所定の点検時期までもた
すためガスタービン運転条件の制限を行うことができ
る。
【図１】本発明の実施の形態のガスタービン運転監視装
置を示すブロック図。
置を示すブロック図。
【図２】上記実施の形態のガスタービン運転監視装置に
おける温度計測装置を示すブロック図。
おける温度計測装置を示すブロック図。
【図３】上記実施の形態のガスタービン運転監視装置の
温度計測法を示し、（ａ）はノズルの場合、（ｂ）は動
翼の場合を示す図。
温度計測法を示し、（ａ）はノズルの場合、（ｂ）は動
翼の場合を示す図。
【図４】上記実施の形態のガスタービン運転監視装置の
温度・応力・歪み解析装置の動作を示す図。
温度・応力・歪み解析装置の動作を示す図。
【図５】上記実施の形態のガスタービン運転監視装置の
部品寿命判定装置の動作を示す図。
部品寿命判定装置の動作を示す図。
【図６】上記実施の形態のガスタービン運転監視装置の
制御装置の動作を示す図。
制御装置の動作を示す図。
【図７】従来のガスタービン運転監視システムを示す
図。
図。
【符号の説明】 １…ガスタービン運転監視装置、２…温度計測装置、３
…温度・応力・歪み解析装置、４…部品構造解析データ
ベース、５…部品寿命判定装置、６…部品寿命解析デー
タベース、７…制御装置、８…放射エネルギー計測装
置、９…運転時間・起動回数計測装置、10…放射率補正
装置、11…温度変換装置、12…ノズル、13…蒸気冷却通
路、14…蒸気冷却入口温度計測器、15…蒸気冷却出口温
度計測器、16…動翼、17…燃焼器、18…排ガス温度計測
器、19…コーティング層寿命解析データベース、20…基
材寿命解析データベース、21…保守計画データベース、
31…保守管理データベース、32…実機定検情報。
…温度・応力・歪み解析装置、４…部品構造解析データ
ベース、５…部品寿命判定装置、６…部品寿命解析デー
タベース、７…制御装置、８…放射エネルギー計測装
置、９…運転時間・起動回数計測装置、10…放射率補正
装置、11…温度変換装置、12…ノズル、13…蒸気冷却通
路、14…蒸気冷却入口温度計測器、15…蒸気冷却出口温
度計測器、16…動翼、17…燃焼器、18…排ガス温度計測
器、19…コーティング層寿命解析データベース、20…基
材寿命解析データベース、21…保守計画データベース、
31…保守管理データベース、32…実機定検情報。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤山 一成 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 近藤 卓久 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 石井 潤治 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (6)
- 【請求項１】 単結晶合金あるいは一方向凝固合金を用
い表面にコーティング層を有するガスタービン高温部品
の運転中の表面温度を計測し出力する温度計測装置と、
この温度計測装置から出力された温度情報をもとに前記
高温部品のコーティング層および基材の温度および歪み
量を算出する温度・応力・歪み解析装置と、前記温度計
測装置より出力された温度データと前記温度・応力・歪
み解析装置より出力された歪みデータを使用してその経
時変化に基づいて高温部品の健全性を評価する部品寿命
判定装置と、この部品寿命判定装置の出力を受けて高温
部品の保守・廃却に関する判断を行う制御装置とを備え
たことを特徴とするガスタービン運転監視装置。 - 【請求項２】 温度計測装置は、光学走査を用いてガス
タービン高温部品からの放射エネルギーを検出し、別に
あらかじめ求められ経年変化による補正を施された前記
ガスタービン高温部品表面の放射率を用いて温度に変換
することを特徴とする請求項１記載のガスタービン運転
監視装置。 - 【請求項３】 温度計測装置は、部品内部を冷却してい
る冷却媒体の冷却前後の温度変化、または排気した燃焼
ガスの温度あるいは燃焼ガス成分の変化からガスタービ
ン高温部品の温度を求めることを特徴とする請求項１記
載のガスタービン運転監視装置。 - 【請求項４】 温度・応力・歪み解析装置は、温度計測
装置から連続的にあるいは間歇的にオンライン出力され
た温度データにより、あらかじめ高温部品に対して行わ
れた温度・応力解析から求めた結果を補正しコーティン
グ層および基材の温度・応力・歪み量を求めることを特
徴とする請求項１記載のガスタービン運転監視装置。 - 【請求項５】 部品寿命判定装置は、温度計測装置より
連続的にあるいは間歇的にオンライン出力された温度デ
ータをもとにセラミックスコーティング層の焼結度と、
金属コーティング層とセラミックスコーティング層との
接触部における酸化量の経時変化と、温度・応力・歪み
解析装置より出力された応力及び歪みデータとからセラ
ミックスコーティング層の剥離寿命を求めると共に、温
度・応力・歪み解析装置より出力された基材の表面温度
および蓄積歪み量から疲労あるいはクリープによるき裂
発生寿命および、基材表面の再結晶が生じる寿命を判定
することを特徴とする請求項１記載のガスタービン運転
監視装置。 - 【請求項６】 制御装置は、部品寿命判定装置より出力
された情報をもとにコーティング層のリコーティング時
期および再生処理時期を決定し、保守計画データベース
に基づき保守時期の判定を行い、保守・廃却あるいは保
守時期までのガスタービン運転制御の条件を決定するこ
とを特徴とする請求項１記載のガスタービン運転監視装
置。
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|---|---|---|---|
| JP2000138557A JP4053211B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | ガスタービン運転監視装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US8510060B2 (en) | 2010-06-07 | 2013-08-13 | General Electric Company | Life management system and method for gas turbine thermal barrier coatings |
| WO2017073554A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン分析装置、タービン分析方法およびプログラム |
| CN108463616A (zh) * | 2016-01-14 | 2018-08-28 | 三菱日立电力系统株式会社 | 设备分析装置、设备分析方法以及程序 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138557A patent/JP4053211B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10883427B2 (en) | 2015-10-28 | 2021-01-05 | Mitsubishi Power, Ltd. | Turbine analysis device, turbine analysis method, and program |
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