JP2006029190A - Method for diagnosing life of high temperature part in gas turbine - Google Patents
Method for diagnosing life of high temperature part in gas turbine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006029190A JP2006029190A JP2004208558A JP2004208558A JP2006029190A JP 2006029190 A JP2006029190 A JP 2006029190A JP 2004208558 A JP2004208558 A JP 2004208558A JP 2004208558 A JP2004208558 A JP 2004208558A JP 2006029190 A JP2006029190 A JP 2006029190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- extracted
- gas temperature
- local gas
- local
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発電設備やジェットエンジン等のガスタービンにおける高温部品の寿命を診断する方法に関する。 The present invention relates to a method for diagnosing the lifetime of high-temperature components in a gas turbine such as a power generation facility or a jet engine.
一般に、ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、及びタービンを主な構成要素とし、互いに主軸で直結された圧縮機とタービンの間に燃焼器が配設されてなり、作動流体となる空気が主軸の回転により圧縮機に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が燃焼器に導入されて燃料とともに燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスがタービンに吐出されてタービンとともに主軸を回転駆動させる。このようなガスタービンは、主軸の前端に発電機等を接続することで発電設備の駆動源として活用され、また、タービンの前方に燃焼ガス噴射用の排気口を配設することでジェットエンジンとして活用される。 In general, a gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine as main components. A combustor is disposed between a compressor and a turbine that are directly connected to each other through a main shaft, and air serving as a working fluid is used as a main shaft. , And the compressed air is introduced into the combustor and combusted together with the fuel. The high-temperature and high-pressure combustion gas is discharged to the turbine to drive the main shaft together with the turbine. Such a gas turbine is used as a drive source for power generation equipment by connecting a generator or the like to the front end of the main shaft, and as a jet engine by disposing an exhaust port for combustion gas injection in front of the turbine. Be utilized.
具体的には、図5に示すように、ガスタービン1は、大きくは、圧縮機2、燃焼器3、及びタービン4から構成される。燃焼器3は、圧縮機2とタービン4の間に形成された空洞を有する車室5に取り付けられており、燃焼領域を有する内筒6、この内筒6の前端に連結された尾筒7、内筒6と同心状に配設された外筒8、内筒6の中心軸線上に後端から配設されたパイロット燃料ノズル9、このパイロット燃料ノズル9の周囲に円周方向で等間隔に配設された複数のメイン燃料ノズル10、尾筒7の側壁に連結され車室5に開口するバイパスダクト11、このバイパスダクト11に配設されたバイパス弁12、このバイパス弁12の開閉度合いを調整するバイパス弁可変機構13を備える。
Specifically, as shown in FIG. 5, the gas turbine 1 is mainly composed of a
タービン4では、主軸に、これと同軸状で複数段に亘ってロータディスク15が設けられ、各ロータディスク15の外周からは複数枚の動翼16が放射状に延出している。このロータディスク15と動翼16は、主軸と共に一体的に回転する。また、主軸に沿って動翼16と交互に配置される態様で、タービン4本体に対して固定の静翼17が設けられている。
In the turbine 4, a
このような構成のもと、圧縮機2で圧縮された圧縮空気は、車室5内に流入し(図中の白抜き矢印参照)、内筒6の外周面と外筒8の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ180度反転して(図中の実線矢印参照)、内筒6内に後端側から導入される。次いで、パイロット燃料ノズル9から噴出された燃料と混合されて拡散火炎となって燃焼し、これと同時に、メイン燃料ノズル10から噴出された燃料と混合されて拡散火炎に放出されることで主火炎となって燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが生成する。この燃焼ガスは、尾筒7内を経由してその前端から吐出され、タービン4に導入される。
Under such a configuration, the compressed air compressed by the
タービン4に送り込まれた燃焼ガスは、動翼16と静翼17とを交互に経て流動した後、外部へ排出される。その際、動翼16は燃焼ガスから揚力を受けてロータディスク15と共に軸回転し、これにより主軸が回転駆動される。なお、バイパスダクト11から尾筒7内へは車室5内の圧縮空気の一部が供給され、これにより内筒6内の燃焼ガス濃度が調整される。
The combustion gas sent to the turbine 4 flows through the
ところで、このようなガスタービン1においては、定期的な保守点検及びこれに伴う部品交換は欠かせない。高温高圧の燃焼ガスが流動するため、ガスタービン1を構成する種々の部品のうち、特に、燃焼ガスの流通経路に存在し燃焼ガスより熱が与えられて高温になる動翼16や静翼17等の高温部品は、運転の経過に連れて熱影響により損傷していくからである。
By the way, in such a gas turbine 1, periodic maintenance and inspection and accompanying parts replacement are indispensable. Since the high-temperature and high-pressure combustion gas flows, among the various components constituting the gas turbine 1, in particular, the moving
一方、高温部品の交換を含めた保守点検には莫大な費用がかかるため、長期的なコスト低減の観点から、安全性の確保を踏まえつつ的確なタイミングで保守点検を行うべく、高温部品の損傷の程度を見極め、その残り寿命を正確に判断することが重要である。また、高温部品の損傷の程度は、プラントごとの実際のガスタービン1の運転条件によって大きく変動するため、その損傷程度の見極めにあたっては、実際の運転条件を考慮することが重要である。ここでいう運転条件としては、圧縮機2へ吸入される空気の圧力(大気圧)や温度(大気温度)、車室5内の圧力(車室圧)、バイパス弁12の開閉度合い(バイパス弁開度)、車室圧と大気圧との比率(圧力比)、尾筒7の出口での燃焼ガス温度分布(燃焼器出口ガス温度分布)や燃焼ガス圧力分布(燃焼器出口ガス圧力分布)、タービン4の入口での燃焼ガス温度(タービン入口ガス温度)や出口での燃焼ガス温度(タービン出口ガス温度)、外部へ放出される燃焼ガスの温度(排ガス温度)等が相当する。
On the other hand, maintenance inspections including replacement of high-temperature parts are very expensive. From the viewpoint of long-term cost reduction, damage to high-temperature parts is required so that maintenance inspections can be performed at an appropriate timing while ensuring safety. It is important to determine the degree of the above and accurately determine the remaining life. In addition, since the degree of damage to the high-temperature parts varies greatly depending on the actual operating conditions of the gas turbine 1 for each plant, it is important to consider the actual operating conditions when determining the degree of damage. The operating conditions here include the pressure (atmospheric pressure) and temperature (atmospheric temperature) of the air sucked into the
高温部品の損傷程度を見極める手法としては、FEM(Finite Element Method:有限要素法)解析やCFD(Computational Fluid Dynamics:数値流体力学)解析を用いて、高温部品の寿命を診断する方法がある(例えば特許文献1)。この寿命診断方法では、ガスタービンの適所に設置したセンサからの情報と実際の運転条件とに基づいて境界条件を定め、その高温部品の損傷程度をFEM解析により推測するようになっている。
しかし、上記した従来の寿命診断方法によれば、高温部品に熱を与えるそもそもの根源である主流の燃焼ガスからの熱流れの算出方法を明示しておらず、最も重要な局所ガス温度の予測精度が問題となる。たとえば、高温部品によっては、局所ガス温度が解析値と実際値とでかけ離れる場合がある。実際のタービン4内を流通する流体には、主流の燃焼ガスの他に、意図的に混入される混入流体が在り、この混入流体の温度や流量の影響を無視できないからである。 However, according to the conventional life diagnosis method described above, the calculation method of the heat flow from the mainstream combustion gas, which originally heats the high-temperature parts, is not specified, and the most important local gas temperature is predicted. Accuracy is a problem. For example, depending on the high-temperature parts, the local gas temperature may vary widely between the analysis value and the actual value. This is because the fluid flowing through the actual turbine 4 includes a mixed fluid intentionally mixed in addition to the mainstream combustion gas, and the influence of the temperature and flow rate of the mixed fluid cannot be ignored.
その場合、実際値とはかけ離れた解析値の局所ガス温度に基づいて高温部品の損傷程度が推測されることになり、結果として実際の状況とは相違する損傷程度をもってして残り寿命が判断されることになる。従って、高温部品の寿命判断の正確性に欠けるという問題がある。 In that case, the extent of damage to the high-temperature parts is estimated based on the local gas temperature of the analysis value far from the actual value, and as a result, the remaining life is judged with the degree of damage different from the actual situation. Will be. Therefore, there is a problem that the life judgment of high temperature parts is not accurate.
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ガスタービンにおける高温部品の寿命判断を正確に行える寿命診断方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a life diagnosis method capable of accurately determining the life of high temperature components in a gas turbine.
上記目的を達成するため、本発明は、ガスタービンを構成する部品のうち主流の燃焼ガスより熱が与えられて高温になる高温部品についての寿命診断方法において、以下の第1〜第5ステップを含む。先ず事前準備として、第1、第2ステップを順に経る。第1ステップでは、主流の燃焼ガス及びこれに混入される混入流体について、実際の運転で想定される複数の運転条件に対応した複数の境界条件を与えてCFD解析を行い、想定の運転条件ごとに、各高温部品に伝達される局所ガス温度を算出する。続く第2ステップでは、第1ステップでのCFD解析の結果に基づき、高温部品ごとに、想定の各運転条件と局所ガス温度との相関図を作成する。 To achieve the above object, according to the present invention, in a life diagnosis method for a high-temperature part that is heated by heat from the mainstream combustion gas among the parts constituting the gas turbine, the following first to fifth steps are performed. Including. First, as a preliminary preparation, the first and second steps are sequentially performed. In the first step, CFD analysis is performed on the mainstream combustion gas and the mixed fluid mixed therein, by giving a plurality of boundary conditions corresponding to a plurality of operating conditions assumed in actual operation, and for each assumed operating condition. Next, the local gas temperature transmitted to each high temperature component is calculated. In the subsequent second step, a correlation diagram between each assumed operating condition and the local gas temperature is created for each high-temperature part based on the result of the CFD analysis in the first step.
続いて、実際の寿命評価の場面として、第3〜第5ステップを順に経る。第3ステップでは、所望の高温部品について、第2ステップで作成した相関図、及び実際の運転に伴って蓄積されている運転情報に基づき、相関図より実際の運転時の運転条件ごとに対応する局所ガス温度を抽出し、抽出した局所ガス温度ごとの運転時間を運転情報より抽出する。続く第4ステップでは、第3ステップで抽出した各運転時間を局所ガス温度ごとに定められた重み係数で重み付けし、重み付けした各運転時間を累積する。そして第5ステップでは、第4ステップでの累積運転時間を当該高温部品に定められた基準値と比較して残り寿命を判断する。 Subsequently, as the actual life evaluation scene, the third to fifth steps are sequentially performed. In the third step, for the desired high-temperature part, based on the correlation diagram created in the second step and the operation information accumulated with the actual operation, the correlation diagram corresponds to each operating condition during actual operation. The local gas temperature is extracted, and the operation time for each extracted local gas temperature is extracted from the operation information. In the subsequent fourth step, each operation time extracted in the third step is weighted with a weighting factor determined for each local gas temperature, and each weighted operation time is accumulated. In the fifth step, the remaining service life is determined by comparing the accumulated operation time in the fourth step with a reference value determined for the high temperature component.
これにより、CFD解析において、主流の燃焼ガスと共に混入流体の熱流れを解析対象としているため、高温部品を問わず、局所ガス温度の解析値が実際値と同等になる。従って、その局所ガス温度に基づいて推測される高温部品の損傷程度も実際の状況に近いものとなり、正確に高温部品の寿命判断を行うことが可能になる。この場合、高温部品に生じるクリープ変形や高温酸化に対して有効に寿命判断が行える。 As a result, in the CFD analysis, the heat flow of the mixed fluid is analyzed along with the mainstream combustion gas, so that the analysis value of the local gas temperature is equal to the actual value regardless of the high-temperature parts. Therefore, the degree of damage of the high-temperature component estimated based on the local gas temperature is also close to the actual situation, and it is possible to accurately determine the life of the high-temperature component. In this case, it is possible to determine the life effectively against creep deformation and high temperature oxidation occurring in the high temperature part.
また、実際の寿命評価の場面として、次のような第3〜第5ステップを順に経ても構わない。第3ステップでは、所望の高温部品について、第2ステップで作成した相関図、及び実際の運転に伴って蓄積されている運転情報に基づき、相関図より実際の運転時の運転条件ごとに対応する局所ガス温度を抽出し、抽出した局所ガス温度ごとの運転起動停止回数を運転情報より抽出する。続く第4ステップでは、第3ステップで抽出した各運転起動停止回数を局所ガス温度ごとに定められた重み係数で重み付けし、重み付けした各運転起動停止回数を累積する。そして第5ステップでは、第4ステップでの累積運転起動停止回数を当該高温部品に定められた基準値と比較して残り寿命を判断する。 In addition, as the actual life evaluation scene, the following third to fifth steps may be sequentially performed. In the third step, for the desired high-temperature part, based on the correlation diagram created in the second step and the operation information accumulated with the actual operation, the correlation diagram corresponds to each operating condition during actual operation. The local gas temperature is extracted, and the operation start / stop count for each extracted local gas temperature is extracted from the operation information. In the subsequent fourth step, each operation start / stop count extracted in the third step is weighted with a weighting factor determined for each local gas temperature, and each weighted operation start / stop count is accumulated. In the fifth step, the remaining life is determined by comparing the cumulative operation start / stop count in the fourth step with a reference value determined for the high temperature component.
このようにしても、CFD解析において、高温部品を問わず、局所ガス温度の解析値が実際値と同等になるため、正確に高温部品の寿命判断を行うことが可能になる。この場合、高温部品に生じる低サイクル疲労に対して有効に寿命判断が行える。 Even in such a case, in the CFD analysis, the analysis value of the local gas temperature becomes equal to the actual value regardless of the high temperature component, so that it is possible to accurately determine the life of the high temperature component. In this case, it is possible to determine the life effectively against the low cycle fatigue generated in the high temperature part.
本発明のガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法によれば、正確に高温部品の寿命判断を行うことが可能になるため、ガスタービンの保守点検のタイミングを的確に定めることができ、その結果として長期的なコスト低減を実現できる。 According to the life diagnosis method for high-temperature parts in the gas turbine of the present invention, it is possible to accurately determine the life of high-temperature parts, so that the timing of maintenance and inspection of the gas turbine can be accurately determined, and as a result Long-term cost reduction can be realized.
以下に、本発明の一実施形態であるガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法について、図1に示す手順に従って説明する。本実施形態の寿命診断の手順は、事前準備の段階と、実際に高温部品の寿命評価を行う段階とに大きく区分される。 Hereinafter, a life diagnosis method for high-temperature components in a gas turbine according to an embodiment of the present invention will be described according to the procedure shown in FIG. The life diagnosis procedure of the present embodiment is roughly divided into a preliminary preparation stage and an actual life evaluation stage for high-temperature components.
先ず、事前準備の段階について説明する。ステップ#5において、一般に入手が可能なCFD解析プログラムを用いてCFD解析を行う。ここでのCFD解析は、主流の燃焼ガス及びこれに混入される混入流体の熱流れを解析対象とする。混入流体としては、ディスクロータ15や動翼16や静翼17の過度の温度上昇を防止するためのいわゆるフィルム冷却空気、流通経路からの燃焼ガスの漏出を防止するためのいわゆるシール空気等が相当する。
First, the preliminary preparation stage will be described. In
例えば図2に示すように、フィルム冷却空気(図中の実線矢印参照)としては、動翼16の表面に設けられた複数の噴出孔16aから燃焼ガスの流通経路へ噴出され、動翼16の表面を覆いつつこれに沿って流動するもの、同様に、静翼17の表面に設けられた複数の噴出孔17aから燃焼ガスの流通経路へ噴出され、静翼17の表面を覆いつつこれに沿って流動するものがある。ロータディスク15の外周面に設けられた複数の噴出孔15aから燃焼ガスの流通経路へ噴出され、ロータディスク15の外周面を覆いつつこれに沿って流動するものもある。シール空気(図中の破線矢印参照)としては、ロータディスク15同士の隙間から燃焼ガスの流通経路へ噴出されるものがある。
For example, as shown in FIG. 2, as film cooling air (see solid arrows in the figure), the film cooling air is ejected from a plurality of ejection holes 16 a provided on the surface of the
また、CFD解析は、実際の運転で想定される種々の運転条件にそれぞれ対応した境界条件を与えて行う。ここでの運転条件としては、大気圧や大気温度、車室圧、バイパス弁開度、圧力比、燃焼器出口ガス温度分布や燃焼器出口ガス圧力分布、タービン入口ガス温度やタービン出口ガス温度、排ガス温度等が相当する。なお、混入流体の混入温度や混入流量は運転条件に対応して定められる。 The CFD analysis is performed by giving boundary conditions corresponding to various operating conditions assumed in actual driving. The operating conditions here are atmospheric pressure, atmospheric temperature, passenger compartment pressure, bypass valve opening, pressure ratio, combustor outlet gas temperature distribution and combustor outlet gas pressure distribution, turbine inlet gas temperature and turbine outlet gas temperature, This corresponds to the exhaust gas temperature. The mixing temperature and mixing flow rate of the mixed fluid are determined according to the operating conditions.
そして、CFD解析により、想定の各種運転条件ごとに、各高温部品(ディスクロータ15、動翼16、静翼17、尾筒7等)に伝達される局所ガス温度を算出する。
Then, the local gas temperature transmitted to each high-temperature component (the
次にステップ#10において、上記のCFD解析の結果に基づき、高温部品ごとに、想定の各運転条件と局所ガス温度との相関図を作成する。例えば図3に示すように、各高温部品について、縦軸に局所ガス温度を、横軸に圧力比をとり、この図上にタービン入口温度の等高線T1,T2,T3・・・、及びバイパス弁開度の等高線B1,B2,B3・・・を描く。これで、事前準備が整う。
Next, in
続いて、実際の高温部品の寿命評価について説明する。先ず、実際のプラント(ガスタービン1)において、これから寿命評価の対象とする所望の高温部品(ディスクロータ15、動翼16、静翼17、尾筒7等)を選定する。続いてステップ#15において、実際の運転に伴って蓄積されている運転情報、すなわち実際のガスタービン1で逐次計測・遠隔監視している履歴データに基づき、その実際の運転時の運転条件(圧力比、タービン入口温度、バイパス弁開度)ごとに対応する局所ガス温度を上記の相関図より抽出する。
Next, actual life evaluation of high-temperature parts will be described. First, in an actual plant (gas turbine 1), desired high-temperature components (
次いでステップ#20において、その抽出した局所ガス温度ごとのガスタービン1の運転時間を運転情報(履歴データ)より抽出する。ちなみに、このようにして抽出した各局所ガス温度ごとの運転時間をまとめると、例えば図4に示すようになる。
Next, in
次にステップ#25において、その抽出した各運転時間に局所ガス温度ごとに予め定められた重み係数を掛けて、各運転時間を重み付けする。その重み係数は、局所ガス温度が高いほど大きいものが定められる。実際に高温部品が受ける損傷の程度は、その高温部品に伝達される局所ガス温度の高低に依存して、顕著に変動するからである。ここで重み係数を局所温度ごとに予め定めておくわけであるが、その設定にあたっては、例えば、各高温部品について各局所温度を境界条件として予めFEM解析を行い、そのクリープ変形の度合いを数値化して重み係数としている。なお、クリープ変形の度合いに代えて、高温酸化の度合いを数値化して重み係数としても構わない。
Next, in
次にステップ#30において、その重み付けした各運転時間を累積する。そしてステップ#35において、累積運転時間を当該高温部品に定められた基準値と比較して、クリープ変形や高温酸化に対しての残り寿命を判断する。これで、実際の高温部品の寿命評価を終える。
Next, in
このような寿命診断方法によれば、CFD解析において、主流の燃焼ガスと共に混入流体の熱流れを解析対象としているため、高温部品を問わず、局所ガス温度の解析値が実際値と同等になる。従って、その局所ガス温度に基づいて推測される高温部品の損傷程度も実際の状況に近いものとなり、正確に高温部品の寿命判断を行うことが可能になる。本実施形態の場合、クリープ変形や高温酸化に対して有効に寿命判断が行える。そうすると、ガスタービン1の保守点検のタイミングを的確に定めることができ、その結果として長期的なコスト低減を実現できる。 According to such a life diagnosis method, in the CFD analysis, since the heat flow of the mixed fluid is analyzed together with the mainstream combustion gas, the analysis value of the local gas temperature becomes equal to the actual value regardless of the high temperature parts. . Therefore, the degree of damage of the high-temperature component estimated based on the local gas temperature is also close to the actual situation, and it is possible to accurately determine the life of the high-temperature component. In the case of this embodiment, the life can be judged effectively against creep deformation and high temperature oxidation. If it does so, the timing of the maintenance inspection of the gas turbine 1 can be determined exactly, and, as a result, long-term cost reduction is realizable.
しかも、CFD解析の結果を相関図に予めまとめ、この相関図を用いて実際の寿命判断を行えるため、実際の寿命判断の際には、本来長時間を必要とするCFD解析時間を要することなく、短時間で行える点で有利である。 In addition, since the results of CFD analysis are preliminarily summarized in a correlation diagram, and the actual lifetime can be determined using this correlation diagram, CFD analysis time that originally requires a long time is not required when determining the actual lifetime. This is advantageous in that it can be performed in a short time.
なお、CFD解析で用いる境界条件としての運転条件のうちで、燃焼器出口ガス温度分布や燃焼器出口ガス圧力分布は、予め試験的に行った燃焼実験でのデータに基づき、タービン入口ガス温度や圧力比等から算出することも可能である。このようにすると、より精度良く局所ガス温度を算出できる。 Of the operating conditions as boundary conditions used in the CFD analysis, the combustor outlet gas temperature distribution and the combustor outlet gas pressure distribution are based on data obtained in a combustion experiment conducted in advance on a trial basis. It is also possible to calculate from the pressure ratio or the like. In this way, the local gas temperature can be calculated with higher accuracy.
その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、ステップ#20〜#30において、抽出したり重み付けしたりする運転時間をガスタービン1の運転起動停止回数に置き換えてもよい。この場合、重み係数を高温部品の低サイクル疲労の度合いより設定しておくことで、高温部品の寿命評価を低サイクル疲労に対して有効に行える。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in steps # 20 to # 30, the operation time to be extracted or weighted may be replaced with the number of operation start / stop times of the gas turbine 1. In this case, by setting the weighting factor based on the degree of low cycle fatigue of the high temperature part, the life evaluation of the high temperature part can be effectively performed for the low cycle fatigue.
本発明は、ガスタービンにおける高温部品の寿命診断に有用である。 The present invention is useful for diagnosing the life of high-temperature components in a gas turbine.
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 車室
6 内筒
7 尾筒
8 外筒
9 パイロット燃料ノズル
10 メイン燃料ノズル
11 バイパスダクト
12 バイパス弁
13 バイパス弁可変機構
15 ロータディスク
16 動翼
17 静翼
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
主流の燃焼ガス及びこれに混入される混入流体について、実際の運転で想定される複数の運転条件に対応した複数の境界条件を与えてCFD解析を行い、想定の運転条件ごとに、各高温部品に伝達される局所ガス温度を算出する第1ステップと、
第1ステップでのCFD解析の結果に基づき、高温部品ごとに、想定の各運転条件と局所ガス温度との相関図を作成する第2ステップと、
所望の高温部品について、第2ステップで作成した相関図、及び実際の運転に伴って蓄積されている運転情報に基づき、相関図より実際の運転時の運転条件ごとに対応する局所ガス温度を抽出し、抽出した局所ガス温度ごとの運転時間を運転情報より抽出する第3ステップと、
第3ステップで抽出した各運転時間を局所ガス温度ごとに定められた重み係数で重み付けし、重み付けした各運転時間を累積する第4ステップと、
第4ステップでの累積運転時間を当該高温部品に定められた基準値と比較して残り寿命を判断する第5ステップと、
を含むことを特徴とするガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法。 In the life diagnosis method for high-temperature parts that are heated by the mainstream combustion gas among the parts that constitute the gas turbine,
For the mainstream combustion gas and the mixed fluid mixed in it, CFD analysis is performed by giving a plurality of boundary conditions corresponding to a plurality of operating conditions assumed in actual operation. A first step of calculating a local gas temperature transmitted to
A second step of creating a correlation diagram between each assumed operating condition and the local gas temperature for each high-temperature component based on the result of the CFD analysis in the first step;
Based on the correlation diagram created in the second step for the desired high-temperature parts and the operation information accumulated during actual operation, the corresponding local gas temperature is extracted for each operating condition during actual operation from the correlation diagram. A third step of extracting the operation time for each extracted local gas temperature from the operation information;
A fourth step of weighting each operation time extracted in the third step with a weighting factor determined for each local gas temperature, and accumulating each weighted operation time;
A fifth step of judging the remaining life by comparing the accumulated operation time in the fourth step with a reference value determined for the high temperature part;
A life diagnosis method for high-temperature components in a gas turbine, comprising:
主流の燃焼ガス及びこれに混入される混入流体について、実際の運転で想定される複数の運転条件に対応した複数の境界条件を与えてCFD解析を行い、想定の運転条件ごとに、各高温部品に伝達される局所ガス温度を算出する第1ステップと、
第1ステップでのCFD解析の結果に基づき、高温部品ごとに、想定の各運転条件と局所ガス温度との相関図を作成する第2ステップと、
所望の高温部品について、第2ステップで作成した相関図、及び実際の運転に伴って蓄積されている運転情報に基づき、相関図より実際の運転時の運転条件ごとに対応する局所ガス温度を抽出し、抽出した局所ガス温度ごとの運転起動停止回数を運転情報より抽出する第3ステップと、
第3ステップで抽出した各運転起動停止回数を局所ガス温度ごとに定められた重み係数で重み付けし、重み付けした各運転起動停止回数を累積する第4ステップと、
第4ステップでの累積運転起動停止回数を当該高温部品に定められた基準値と比較して残り寿命を判断する第5ステップと、
を含むことを特徴とするガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法。 In the life diagnosis method for high-temperature parts that are heated by heat from the mainstream combustion gas among the parts constituting the gas turbine,
For the mainstream combustion gas and the mixed fluid mixed in it, CFD analysis is performed by giving a plurality of boundary conditions corresponding to a plurality of operating conditions assumed in actual operation. A first step of calculating a local gas temperature transmitted to
A second step of creating a correlation diagram between each assumed operating condition and the local gas temperature for each high-temperature component based on the result of the CFD analysis in the first step;
Based on the correlation diagram created in the second step for the desired high-temperature parts and the operation information accumulated during actual operation, the corresponding local gas temperature is extracted for each operating condition during actual operation from the correlation diagram. A third step of extracting the number of operation start / stop times for each extracted local gas temperature from the operation information;
A fourth step of weighting each operation start / stop frequency extracted in the third step with a weighting factor determined for each local gas temperature, and accumulating each weighted operation start / stop frequency;
A fifth step of judging the remaining life by comparing the cumulative operation start / stop count in the fourth step with a reference value determined for the high temperature part;
A life diagnosis method for high-temperature components in a gas turbine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004208558A JP4354358B2 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Life diagnosis method for high temperature components in gas turbines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004208558A JP4354358B2 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Life diagnosis method for high temperature components in gas turbines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006029190A true JP2006029190A (en) | 2006-02-02 |
JP4354358B2 JP4354358B2 (en) | 2009-10-28 |
Family
ID=35895850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004208558A Expired - Fee Related JP4354358B2 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Life diagnosis method for high temperature components in gas turbines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4354358B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101614138A (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 通用电气公司 | In turbo machine, set up method, system and the controller of wheel space temperature alarm |
JP2011256734A (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Hitachi Ltd | Diagnosis method and diagnosis apparatus for service life of high temperature component |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02294525A (en) * | 1989-05-08 | 1990-12-05 | Hitachi Ltd | Service line monitoring system for gas turbine |
WO2001023725A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Hitachi, Ltd. | Service life management system for high-temperature part of gas turbine |
JP2002108440A (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-10 | Hitachi Ltd | Damage diagnosing device for power generation facilities |
WO2002103177A1 (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-27 | Hitachi, Ltd. | Method and system for diagnosing state of gas turbine |
JP2003013744A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Ebara Corp | Gas turbine control device and cogeneration system |
JP2004108291A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Part deterioration prediction method and performance deterioration prediction method for gas turbine engine |
JP2004176723A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | General Electric Co <Ge> | Row turbine blade having long and short chord length and high and low temperature performance |
-
2004
- 2004-07-15 JP JP2004208558A patent/JP4354358B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02294525A (en) * | 1989-05-08 | 1990-12-05 | Hitachi Ltd | Service line monitoring system for gas turbine |
WO2001023725A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Hitachi, Ltd. | Service life management system for high-temperature part of gas turbine |
JP2002108440A (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-10 | Hitachi Ltd | Damage diagnosing device for power generation facilities |
WO2002103177A1 (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-27 | Hitachi, Ltd. | Method and system for diagnosing state of gas turbine |
JP2003013744A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Ebara Corp | Gas turbine control device and cogeneration system |
JP2004108291A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Part deterioration prediction method and performance deterioration prediction method for gas turbine engine |
JP2004176723A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | General Electric Co <Ge> | Row turbine blade having long and short chord length and high and low temperature performance |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101614138A (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 通用电气公司 | In turbo machine, set up method, system and the controller of wheel space temperature alarm |
JP2010007663A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | General Electric Co <Ge> | Method, system and controller for establishing wheel space temperature alarm in turbomachine |
JP2011256734A (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Hitachi Ltd | Diagnosis method and diagnosis apparatus for service life of high temperature component |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4354358B2 (en) | 2009-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2253804B1 (en) | System and method of assessing thermal energy levels of a gas turbine engine component | |
EP3260656B1 (en) | Method and system for repairing an airfoil of a compressor blade of a gas turbine engine | |
US20120266601A1 (en) | System and method for removing heat from a turbomachine | |
JP2017150485A (en) | Detectable datum markers for gas turbine engine components for measuring distortion | |
JP2007138938A (en) | Method and device for cooling component of combustion turbine engine | |
US10684149B2 (en) | System and method of measuring turbine vane cooling air consumption during engine operation | |
JP2018204604A (en) | Systems and methods for icing detection of compressors | |
US10024172B2 (en) | Gas turbine engine airfoil | |
US20150377032A1 (en) | Gas turbine engine component with combined mate face and platform cooling | |
EP3597875A1 (en) | Debris separator for a gas turbine engine | |
JP2009501860A (en) | Impingement cooling of turbine shroud segment in vane outer shroud | |
US9856748B2 (en) | Probe tip cooling | |
EP2881550A1 (en) | Method of controlling purge flow in a gas turbomachine and a turbomachine control system | |
US11568099B2 (en) | System and process for designing internal components for a gas turbine engine | |
US20170175568A1 (en) | Acoustic Cleaning of Gas Turbine Engine Components | |
JP4354358B2 (en) | Life diagnosis method for high temperature components in gas turbines | |
US11340184B2 (en) | Engine component performance inspection sleeve and method of inspecting engine component | |
EP3008309A1 (en) | Gas turbine engine flow control device | |
US10668654B2 (en) | Method for disposing a blocking material | |
EP3043030A1 (en) | Anti-rotation vane | |
US20210404348A1 (en) | Turbine engine sealing and method | |
CN109115370B (en) | Air temperature sensor and method for reducing error | |
EP3647563B1 (en) | Gas turbine engine control based on characteristic of cooled air | |
US11255267B2 (en) | Method of cooling a gas turbine and apparatus | |
US20140060003A1 (en) | Turbomachine having a flow monitoring system and method of monitoring flow in a turbomachine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060605 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20071010 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080722 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090406 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090410 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090707 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090729 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120807 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130807 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |