JP2003501577A - ガスタービンの環状燃焼室の点検装置およびガスタービンの環状燃焼室の点検方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はガスタービン（１）の環状燃焼室（５）の遠隔制御式点検装置（２１）に関する。その点検はビデオカメラ（３３）によって行われる。点検装置（２１）による点検によれば、点検時間が著しく短縮され、環状燃焼室（５）の摩耗が精確に記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はガスタービンの環状燃焼室の遠隔制御式点検装置に関する。また本発
明はガスタービンの環状燃焼室の点検方法に関する。

【０００２】 米国特許第４２５５７６２号明細書により管の点検装置が知られている。その
点検装置の検査ヘッドに、管の内面の検査画像を撮影するための光学系が取り付
けられている。その検査装置は、検査ヘッドを並進運動および回転運動させる位
置決め機構を有している。管表面のビデオ画像は、管の外にある評価装置によっ
て表示される。その検査ヘッドは、間隔センサによって、管内を非接触で導かれ
る。

【０００３】 ドイツ特許出願公開第４１３２２８１号明細書に、配管内を通過させるための
駆動ユニットが示されている。その駆動ユニットは、駆動機と、この駆動機で回
転駆動される複数の太陽歯車と、各太陽歯車にかみ合う少なくとも２つの遊星歯
車と、踏み面（走行面）付きの複数の駆動輪とを有している。その踏み面は、遊
星歯車の周回回転によって、管の内面に押し付けられる。上述の２つの駆動ユニ
ットを連結して、走行プローブが点検装置として構成されている。その走行プロ
ーブは、曲がり部と分岐部を有する配管系を通過して走行するために駆動される
。その両駆動ユニットは、曲がり易い装置の前端と後端に取り付けられている。
これによって、配管系内を衝撃なしに通過走行することができる。

【０００４】 本発明の課題は、ガスタービンの環状燃焼室の点検が、迅速に、安価にかつ確
実な欠陥認識について特に効果的に実施できるようにすることにある。

【０００５】 この課題は、本発明に基づいて、ガスタービンの環状燃焼室の遠隔制御式点検
装置において、この点検装置が、遠隔操作可能な駆動機構と、可動のビデオカメ
ラと、照明装置と、ビデオカメラ、駆動機構および照明装置に対する支持台と、
ビデオカメラのビデオ画像を評価装置に伝送する手段とを有していることによっ
て解決される。

【０００６】 ガスタービンの燃焼室は熱的に極めて大きく負荷される範囲である。そのよう
な燃焼室は耐火性内張り（ライニング）を有している。この内張りはかなりの酸
化作用および腐食作用を受ける。このために摩耗が生じてしまい、その摩耗は、
それによって破損がひき起こされる前に、早期に検出されねばならない。極めて
大きな熱的負荷に対して設計された内張りの場合、しばしば、内張りを保護する
ためにその上に、複雑な被覆層が設けられている。その被覆層の局所的な剥離は
早期に且つ確実に検出されねばならない。燃焼室にバーナが開口し、このバーナ
も同様に極めて高い熱的負荷に曝される。特に、そのようなバーナの燃焼を安定
させる逆流を発生するために使用する旋回羽根は、摩耗について定期的に検査さ
れねばならない。また、燃焼室に続いて存在するガスタービンの第１静翼列も、
極めて大きな熱的負荷を受ける。ここでも、静翼表面の定期的で精確な検査が必
要である。

【０００７】 従来、ガスタービンの燃焼室は燃焼室状態の直接検査によって検査されていた
。その場合、ガスタービン燃焼室は、すべての被検査範囲に近づけるようにする
ため、かなりの手間をかけて開けられたか、（大形の定置形ガスタービンの場合
には）燃焼室の少なくとも１つの部分範囲がマンホール入口を通して検査されて
いた。実際の摩耗状態を評価し、特に恐らく危険で保守を必要とする範囲を認識
するには、非常に熟練した作業員が必要である。検査が非常に危険であり、ガス
タービン燃焼室の直接的な目視検査が基本的にやり易いことから、遠隔制御され
る光学式認識装置によって検査を行うことは、従来では考慮されていなかったし
、一般に技術で置き換えることも考えられていなかった。しかも、環状燃焼室の
場合正に複雑な幾何学形状をしているので、遠隔制御式装置がすべての被検査範
囲を確実に検査することは非常に困難である。

【０００８】 本発明によればこの欠点は解消される。本発明は、そのようなビデオカメラ付
き遠隔制御式点検装置によって、直接検査に比べて、従来において一般に得られ
なかった大きな追加的な利点が得られる、という認識に基づいている。一方では
、遠隔制御式点検装置によって、複雑な環状燃焼室でも、環状燃焼室を開ける必
要なしに、マンホール入口を通して点検できる。これによって作業時間がかなり
短縮される。更に、ビデオ系によって、燃焼室の状態が精確に記録できる。その
場合、例えば以前の点検と比較し、従って例えば摩耗進行速度を監視することが
でき、またそれを量化することができる。ビデオ検出によって、ガスタービンの
所在場所と無関係に、燃焼室状態を評価することができる。従って、例えばその
点検は自動化された過程で行われ、そして個々の範囲における摩耗状態の判断は
例えばノウ・ハウ−センターにおいて中央で下される。これによって、場合によ
って存在する問題範囲は同一型式の他のガスタービンにおいても同定できる。ま
た必要な場合には、遠隔制御式点検装置は、位置を監視することによって、欠陥
範囲の位置を精確に指定できる。これによって、例えば将来の保守作業時に、点
検データを参照して、欠陥を的確に除去することができる。

【０００９】 好適には、駆動機構は電動機と複数の車輪とを有し、その車輪の少なくとも１
つが電動機で駆動される。これによって、点検装置は車両として形成され、その
車両は車輪で自走して環状燃焼室を移動する。

【００１０】 好適には、駆動機構は特にＣ状レールを有し、このＣ状レールで支持台が走行
できる。即ち、この実施態様において、支持台に取り付けられたビデオカメラは
照明装置と共に、Ｃ状レールを介して燃焼室内に挿入される。このレールは例え
ば入り子式に形成される。このレールをマンホールを通して環状燃焼室内に挿入
することによって、レールに取り付けられたビデオカメラによって、環状燃焼室
を点検することができる。

【００１１】 好適には、駆動機構は自在アームを有し、この自在アームに支持台が取り付け
られる。この実施態様は、その機能において、ビデオカメラおよび照明装置が適
当な個所（例えばマンホール）を通して環状燃焼室内に挿入され、そこから遠隔
操作で環状燃焼室を通して導かれる、という点ではレールに相当している。この
場合も、環状燃焼室の覆いを外して開ける必要はない。

【００１２】 方法に関する課題は、ビデオカメラが、遠隔操作で環状燃焼室の中に挿入され
、環状燃焼室の内壁範囲のビデオ画像を撮影するように揺動され、そのビデオ画
像が環状燃焼室の外に置かれた評価装置に伝送されることによって解決される。
本発明に基づく方法の利点は、本発明に基づく点検装置の上述した利点に相当す
る。

【００１３】 以下において図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。各図にお
いて同一部分には同一符号が付されている。

【００１４】 図１には、圧縮機３と環状燃焼室５とタービン部分７とが互いに連続して配置
されているガスタービン１が示されている。環状燃焼室５は内側内壁９と外側内
壁１１とによって、タービン部分７に向けて狭まっている環状室１０を形成して
いる。環状燃焼室５の圧縮機側端において、この環状燃焼室５にバーナ１３が開
口している。環状燃焼室５のタービン部分側端に、タービン部分７の第１静翼列
１５が配置されている。

【００１５】 圧縮機３によって空気１７が圧縮され、バーナ１３に導入される。バーナ１３
において圧縮空気１７に燃料が混合され、環状燃焼室５内で点火される。そのよ
うにして生じた高温ガス１９はタービン部分７に導入される。その際に生ずる１
０００℃以上の温度は、環状燃焼室５のすべての構造部品を熱的に極めて大きく
負荷する。そのために、環状燃焼室５には、高温ガス１９による熱的負荷を引き
受ける内張り（図示せず）が設けられている。この内張りは例えば耐火れんがか
ら成り、補助的に、腐食保護層、酸化保護層およびセラミック断熱層が付けられ
る。第１静翼列１５およびバーナ１３の開口範囲も、熱的に極めて大きく負荷さ
れる。その大きな熱的負荷は酸化および腐食を生じさせ、その結果、例えば材料
摩耗、亀裂、変形、炭化あるいは剥離が生ずる。排気ガス内を一緒に運ばれる異
物による腐食も考えられる。従って環状燃焼室５は、そのような摩耗現象につい
て定期的に検査しなければならない。そのために、環状燃焼室５の中に遠隔制御
式点検装置２１が入れられる。この点検装置２１は支持台２４を有し、この支持
台２４は内側枠２３と外側枠２５とによって形成されている。内側枠２３と外側
枠２５にそれぞれ４個の車輪２９が取り付けられている。点検装置２１の端面に
並進レール３１が取り付けられている。この並進レール３１上に、ビデオカメラ
３３が照明装置３５と共に、環状燃焼室５のバーナ側端からタービン側端まで移
動できるように取り付けられている。ビデオカメラ３３および照明装置３５は自
在継手ヨーク３７に揺動可能に保持されている。自在継手ヨーク３７は軸３９上
に回転可能に保持されている。並進レール３１上の並進運動を、軸３９の回転運
動および自在継手ヨーク３７における揺動運動と組み合わせることによって、バ
ーナ１３の開口範囲の内壁９、１１および第１静翼列１５を完全に点検すること
ができる。軸３９に配置された制御・供給装置４１は、ビデオカメラ３３を移動
するためおよびビデオカメラ３３ないしは照明装置３５に給電するために使われ
る。更に、制御・供給装置４１においてビデオ信号の前置増幅が行われる。ビデ
オ信号は導線４３を介して環状燃焼室５から導き出される。その導線４３を介し
て制御・供給装置４１への給電も行われる。

【００１６】 環状燃焼室５の覆いを手間をかけて外すことなしに、遠隔制御式点検装置２１
によって、環状燃焼室５を完全に点検することができる。これにより、作業時間
が著しく短縮される。更に、燃焼室状態のビデオ検出によって、設置場所に無関
係に、実感をもって理解でき、記憶可能に記録できる。これによって、熟練作業
員は、ガスタービン１の所在場所に無関係に、環状燃焼室５の状態を評価できる
。更に、以前の点検と比較することによって、摩耗の進行を認識し、摩耗進行速
度を量化することができる。従って、遠隔制御式点検装置２１はいわば、環状燃
焼室状態の立体的および時間的な地図を作成できる。これによって、従来の直接
検査による点検と異なって、環状燃焼室５において熱的にひき起こされた摩耗を
量化する全く新たな方式が生ずる。

【００１７】 図２には、点検装置２１が正面図で示されている。点検装置２１は電動機４５
を有している。この電動機４５は軸４７を介して２個の車輪２９を駆動する。電
動機４５への給電は供給導線４９を介して行われる。ビデオ画像の伝送は図１に
おけるように導線４３を介して行われ、その導線４３は評価装置５１に接続され
ている。評価装置５１は、ビデオ画像が直接表示されるモニター５３を有してい
る。評価装置５１はまた、ビデオ画像を記憶する記憶装置５５を有している。更
にこの記憶装置５５によって、以前の点検時のビデオ画像が読み出せる。その場
合、場所に同期して、現時点の点検画像と以前の点検画像が並行して表示される
ので、摩耗状態の変化を直接認識することができる。給電装置５７は、電動機４
５への給電に使われる。

【００１８】 図３には、遠隔制御式点検装置２１の異なった実施例が示されている。入り子
式に繰り出せるレール６１を介して、ビデオカメラ３３および照明装置３５が環
状燃焼室５の中に挿入される。入口としてマンホール６３が利用される。レール
６１はＣ状に延び、環状燃焼室５の半周をめぐれる。ビデオカメラ３３および照
明装置３５に対する支持台２４は、レール６１によって環状燃焼室５を通して移
動されるか、あるいは支持台２４がレール６１上に走行可能に支持されている。

【００１９】 図４には、点検装置２１の更に異なった実施例が示されている。ビデオカメラ
３３および照明装置３５に対する支持台２４は、自在アーム７１によって環状燃
焼室５を通して移動される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ガスタービンの縦断面図。

【図２】 車両として形成された点検装置の正面図。

【図３】 入り子式レール上に配置された点検装置の平面図。

【図４】 自在アーム付き点検装置の正面図。

【符号の説明】

１ ガスタービン ５ 環状燃焼室 ９ 内側内壁 １１ 外側内壁 ２１ 点検装置 ２４ 支持台 ２９ 車輪 ３３ ビデオカメラ ３５ 照明装置 ４５ 電動機 ６１ レール ７１ 自在アーム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠隔操作可能な駆動機構（２９、４５、６１、７１）と、 可動のビデオカメラ（３３）と、 照明装置（３５）と、 ビデオカメラ（３３）、駆動機構（２９、４５、６１、７１）および照明装置
   （３５）に対する支持台（２４）と、 ビデオカメラ（３５）のビデオ画像を評価装置（５１）に伝送する手段と を有しているガスタービン（１）の環状燃焼室（５）の点検装置（２１）。
2. 【請求項２】 駆動機構（２９、４５、６１、７１）が電動機（４５）と複
   数の車輪（２９）とを有し、その車輪（２９）の少なくとも１つが電動機（４５
   ）で駆動される請求項１記載の点検装置（２１）。
3. 【請求項３】 駆動機構（２９、４５、６１、７１）がＣ状レール（６１）
   を有し、このＣ状レール（６１）で支持台（２４）が走行できる請求項１又は２
   記載の点検装置（２１）。
4. 【請求項４】 駆動機構（２９、４５、６１、７１）が自在アーム（７１）
   を有し、この自在アーム（７１）に支持台（２４）が取り付けられている請求項
   １記載の点検装置（２１）。
5. 【請求項５】 ビデオカメラ（３３）が、遠隔操作で環状燃焼室（５）の中
   に挿入され、環状燃焼室（５）の内壁（９、１１）範囲のビデオ画像を撮影する
   ように揺動され、そのビデオ画像が環状燃焼室（５）の外に置かれた評価装置（
   ５１）に伝送されるガスタービン（１）の環状燃焼室（５）の点検方法。