JP2006078305A - Turbine temperature measuring device and temperature measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン内ガス流体の温度を測定するタービン温度測定器および温度測定器に関するものである。 The present invention relates to a turbine temperature measuring device and a temperature measuring device for measuring the temperature of a gas fluid in a turbine.
図2に、タービン内のガス流体の温度を測定する従来の代表的なタービン温度測定器を示す。 FIG. 2 shows a conventional typical turbine temperature measuring device for measuring the temperature of the gas fluid in the turbine.
1はシース型熱電対2を保護するための金属製保護管である。シース型熱電対2は熱電対芯線を酸化マグネシウム(MgO)等の無機絶縁材を介在させてSUS316等の金属シースに収容する。リング3はシース型熱電対2に溶接により固定され、シース型熱電対2を金属製保護管1に固定し、かつタービン内とタービン外側雰囲気を遮断する。この温度測定器をタービン壁に設置するためのアダプター4は、金属製保護管1と溶接される。ネジ5はリング3をアダプター4に押し付ける。端子箱6はシース型熱電対2の末端に取付けられた熱電対芯線を外部のケーブルと接続する。
Reference numeral 1 denotes a metal protective tube for protecting the
本温度測定器は、リング3のアダプター4の外側に刻設した雄ネジをタービン壁に刻設した雌ネジに螺着する。アダプター4より下方がタービン内部に挿入されて高流速ガスの温度を測定する。挿入長はおよそ1mである。
In this temperature measuring device, a male screw engraved on the outside of the adapter 4 of the
シース型熱電対2のシース熱電対と金属製保護管1とはリング3により固定されている。リング3より先の部分は測定時の温度差及び材質の違いによる熱膨張の差を吸収するために、シース型熱電対2と金属製保護管1は固定されていない。
上記のような従来の温度測定器には、以下の問題点があった。 The conventional temperature measuring device as described above has the following problems.
金属製保護管1は厚肉の金属で作り、また径を太くすることによって測定対象である高流速ガスによる振動を微小に抑えることができるが、シース型熱電対2については振動を抑えるために強度部品であるシース金属を厚肉にして径を大きくすると、熱容量が増して測定対象であるガスの温度変化に対する測定の応答速度が遅くなるため、応答速度を確保し、かつ振動を抑制することは困難であった。
The metal protective tube 1 is made of a thick metal, and by increasing the diameter, vibration due to the high flow velocity gas to be measured can be suppressed to a small extent, but the
シース型熱電対2に振動が生じると、前記の構造上、リング3を支点として振動するため、金属製保護管1先端部とシース型熱電対2との接触により、シース型熱電対2外表面のシースが磨耗して終には破損し、ガスがシース内に侵入して絶縁が破壊され、センサーとしての機能を失う。このため、測定器としての寿命は短いものとなる。
When vibration is generated in the
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制すべく、シース型熱電対を金属製保護管に挿入し、シース型熱電対の先端部を金属製保護管の先端から突出させたタービン内蒸気の温度を測定するタービン温度測定器において、シース型熱電対のシース表面の金属製保護管先端相当位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方50mmから100mmの長さ方向のうちのいずれかの位置を終点とする範囲の全周にクロムカーバイトを0.07〜0.2mmの厚さで溶射によりコーティングし、かつ、シースの外径を先端部軸方向10〜20mmの範囲で直径4〜8mmの細い外径に形成し、先端部以外は直径10〜20mmの外径に形成したタービン温度測定器とした。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention inserts a sheathed thermocouple into a metal protective tube in order to secure response speed and suppress wear of the sheath due to vibration, and the tip of the sheathed thermocouple is attached to the sheathed thermocouple. In the turbine temperature measuring device for measuring the temperature of steam in the turbine protruding from the tip of the metal protective tube, any one of the ranges of 5 mm in the tip direction from the position corresponding to the tip of the metal protective tube on the sheath surface of the sheath type thermocouple Chrome carbide is coated by thermal spraying at a thickness of 0.07 to 0.2 mm on the entire circumference starting from this position and ending at any position in the length direction from 50 mm to 100 mm behind. And a turbine temperature measuring instrument in which the outer diameter of the sheath is formed to be a thin outer diameter of 4 to 8 mm in the range of 10 to 20 mm in the axial direction of the tip, and the outer diameter of the sheath other than the tip is formed to be 10 to 20 mm. It was.
また、本発明は、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制するものであって、具体的には、シース型熱電対のシース表面の金属製保護管先端相当位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方70mmの長さ方向位置を終点とする範囲の全周にクロムカーバイトを0.07〜0.2mmの厚さで溶射によりコーティングし、かつ、シースの外径を先端部軸方向16mmの範囲で直径6mmの細い外径に形成し、先端部以外は15mmの外径に形成したタービン温度測定器とした。 In addition, the present invention secures a response speed and suppresses sheath wear due to vibration, and specifically, from the position corresponding to the tip of the metal protective tube on the sheath surface of the sheath type thermocouple to the tip direction. Coating the chromium carbide with a thickness of 0.07 to 0.2 mm by thermal spraying on the entire circumference in the range starting from any position in the range of 5 mm and ending in the length direction position of the rear 70 mm, In addition, a turbine temperature measuring instrument was formed in which the outer diameter of the sheath was formed to be a thin outer diameter of 6 mm in the range of 16 mm in the axial direction of the distal end, and the outer diameter other than the distal end was formed to be 15 mm.
さらに、本発明は、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制するものであって、シース型熱電対の表面にクロムカーバイトに代えてカーバイト系合金または耐磨耗性セラミックを溶射または蒸着によりコーティングしたものである。 Furthermore, the present invention secures response speed and suppresses abrasion of the sheath due to vibration, and replaces chromium carbide with a carbide alloy or wear-resistant ceramic on the surface of the sheath type thermocouple. It is coated by thermal spraying or vapor deposition.
さらにその上に、本発明は、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制するものであって、シース型熱電対の表面にクロムカーバイト、カーバイト系合金または耐磨耗性セラミックを溶接または蒸着によりコーティングした高流速の液体又は気体を測定対象とする温度測定器である。 Furthermore, the present invention secures a response speed and suppresses abrasion of the sheath due to vibration, and the surface of the sheath type thermocouple is made of chromium carbide, carbide alloy or wear-resistant ceramic. Is a temperature measuring device for measuring a liquid or gas having a high flow rate coated by welding or vapor deposition.
本発明は、上述のように、シース型熱電対を金属製保護管に挿入し、シース型熱電対の先端部を金属製保護管の先端から突出させたタービン内蒸気の温度を測定するタービン温度測定器において、シース型熱電対のシース表面の金属製保護管先端相当位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方50mmから100mmの長さ方向のうちのいずれかの位置を終点とする範囲の全周にクロムカーバイトを0.07〜0.2mmの厚さで溶射によりコーティングし、かつ、シースの外径を先端部軸方向10〜20mmの範囲で直径4〜8mmの細い外径に形成し、先端部以外は直径10〜20mmの外径に形成したタービン温度測定器であるので、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制できる。 As described above, the present invention provides a turbine temperature for measuring the temperature of steam in a turbine in which a sheathed thermocouple is inserted into a metal protective tube, and the tip of the sheathed thermocouple is protruded from the tip of the metal protective tube. In the measuring instrument, any position in the length direction from 50 mm to 100 mm starting from any position within a range of 5 mm from the position corresponding to the tip of the metal protective tube on the sheath surface of the sheath type thermocouple to the tip direction. The outer circumference of the sheath is coated with chrome carbide at a thickness of 0.07 to 0.2 mm by thermal spraying, and the outer diameter of the sheath is 4 mm in the range of 10 to 20 mm in the tip axial direction. Since the turbine temperature measuring instrument is formed to have a thin outer diameter of ˜8 mm and the outer diameter is 10 to 20 mm except for the tip, the response speed can be ensured and the sheath wear due to vibration can be suppressed.
また、本発明は、シース型熱電対のシース表面の金属製保護管先端相当位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方70mmの長さ方向位置を終点とする範囲の全周にクロムカーバイトを0.07〜0.2mmの厚さで溶射によりコーティングし、かつ、シースの外径を先端部軸方向16mmの範囲で直径6mmの細い外径に形成し、先端部以外は15mmの外径に形成したタービン温度測定器であるので、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制できる。 Further, in the present invention, any position within the range of 5 mm from the position corresponding to the tip of the metal protective tube on the sheath surface of the sheath type thermocouple to the tip direction is set as the starting point, and the position in the length direction of 70 mm behind is set as the end point. The outer periphery of the sheath is coated with chrome carbide with a thickness of 0.07 to 0.2 mm by thermal spraying, and the outer diameter of the sheath is formed in a narrow outer diameter of 6 mm in the range of 16 mm in the axial direction of the tip, Since the turbine temperature measuring instrument is formed with an outer diameter of 15 mm except for the tip, the response speed can be ensured and the sheath wear due to vibration can be suppressed.
さらに、本発明は、シース型熱電対の表面にクロムカーバイトに代えてカーバイト系合金または耐磨耗性セラミックを溶射または蒸着によりコーティングしたタービン温度測定器であるので、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制できる。 Furthermore, since the present invention is a turbine temperature measuring device in which a carbide alloy or a wear-resistant ceramic is coated on the surface of a sheathed thermocouple instead of chrome carbide by spraying or vapor deposition, the response speed is ensured, In addition, wear of the sheath due to vibration can be suppressed.
さらにその上に、本発明は、シース型熱電対の表面にクロムカーバイト、カーバイト系合金または耐磨耗性セラミックを溶接または蒸着によりコーティングした高流速の液体又は気体を測定対象とする温度測定器としたので、応答速度を確保し、かつ振動によるシースの磨耗を抑制できる。 Furthermore, the present invention provides a temperature measurement for measuring a high flow rate liquid or gas in which a surface of a sheathed thermocouple is coated with chrome carbide, carbide alloy or wear-resistant ceramic by welding or vapor deposition. Since the container is used, the response speed can be ensured and the sheath wear due to vibration can be suppressed.
本発明によるシース型熱電対を図1に示す。図1は図2のシース型熱電対2の先端部を取り出して描いたもので、全体構成は図2と同じである。
A sheathed thermocouple according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 shows the sheath-
本発明のタービン温度測定器は、タービン内蒸気の温度を測定するものである。 The turbine temperature measuring instrument of the present invention measures the temperature of steam in the turbine.
図1に示すように、本発明ではシース型熱電対2のシース表面に、クロムカーバイトを0.07〜0.2mmの厚さを目安として溶射によりコーティングしている。コーティング範囲はシース型熱電対2のシース先端部の前記振動による金属製保護管1との接触部に少し余裕をとった範囲、すなわち、金属製保護管1先端に相当する位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方70mmの軸方向範囲のシース表面全周である。符号7に示す範囲にクロムカーバイトをコーティングする。
As shown in FIG. 1, in the present invention, the surface of the sheath of the
図1において、Aで示す箇所が金属製保護管1の先端位置であり、コーティングの軸方向の範囲は、aが0〜5mm、bが70mmの範囲である。 In FIG. 1, the location indicated by A is the tip position of the metal protective tube 1, and the axial range of the coating is a range of 0 to 5 mm and b of 70 mm.
また、シース外径はφ15mmであるが、先端部から軸方向16mmはφ6mmの細い外径としている。 The sheath outer diameter is 15 mm, but the axial direction 16 mm from the tip is a thin outer diameter of 6 mm.
シース型熱電対2に、硬度の高いクロムカーバイトを上記のようにコーティングすることにより、シース径を細くして高流速ガスによる振動が生じたとしても、金属製保護管1との接触による磨耗を少なくすることができ、応答速度を犠牲にすることなく、長寿命のタービン温度測定器が得られる。
Even if the
図2に示す形状の温度測定器において、上記コーティングを施したシース型熱電対2を用いたものと、同一寸法、形状のコーティング無しのシース型熱電対2を用いたものとを、高流速ガス中で約半年間使用し、磨耗量を比較した結果、シースの磨耗深さは後者が2倍以上あり、コーティングがシース延命に効果があることを確かめた。
In the temperature measuring device having the shape shown in FIG. 2, a high-flow-rate gas is obtained by using the sheath-
さらに、シース型熱電対2の温度測定点である先端部のみシース径を細くすることにより、先端部の熱容量を小さくして応答速度を確保でき、同時に先端部以外は太いシース径とすることにより、振動強度を抑えてコーティングを施したシースの磨耗をより少なくして、測定器の寿命を延ばす効果が得られる。
Furthermore, by reducing the sheath diameter only at the tip, which is the temperature measurement point of the
例えば、シース先端部外径をφ6mm、先端部以外をφ15mmとすることにより、シース外径φ6mmのシース型熱電対と同等の応答速度が得られ、かつ、振動に関しては、外径がφ15mmのシース型熱電対と同等の振動に抑えることができる。 For example, by setting the outer diameter of the sheath tip to φ6 mm and the diameter other than the tip to φ15 mm, a response speed equivalent to that of a sheath type thermocouple having an outer diameter of φ6 mm can be obtained, and regarding vibration, the outer diameter of the sheath is φ15 mm. Vibration can be suppressed to the same level as a thermocouple.
シース熱電対先端部のシース径は、径を細くするほど応答速度は速くなるが、細くし過ぎるとガス流れによる変形、破断が生じる。また、細径部の軸方向長さも、応答速度の確保には一定以上の長さが必要であるが、長くし過ぎるとやはり同様の問題が生じる。シース先端の細径部は外径φ4〜8mm、長さ10〜20mmとすることにより、タービン温度測定器に必要な応答速度、即ち時定数として数秒以内を満足し、かつタービン内のガス流れにより破損することはない。 The response speed of the sheath diameter at the distal end portion of the sheath thermocouple increases as the diameter decreases. However, if the diameter is too small, deformation and breakage occur due to gas flow. Further, the axial length of the small-diameter portion needs to be a certain length or more in order to ensure the response speed. However, if the length is too long, the same problem occurs. The narrow diameter part of the sheath tip has an outer diameter of 4 to 8 mm and a length of 10 to 20 mm, thereby satisfying the response speed required for the turbine temperature measuring instrument, that is, within a few seconds as the time constant, and depending on the gas flow in the turbine There is no damage.
先端部以外の径については、太くすることにより振動は抑えられるが、過大に太くすることはタービン温度測定器の大型化を招き、ガス流れへ悪影響を与える。また、タービン温度測定器の製作上、経済的にも得策でない。 Although vibrations can be suppressed by making the diameter other than the tip portion thicker, excessively thickening causes an increase in the size of the turbine temperature measuring device and adversely affects the gas flow. Moreover, it is not economically advantageous in the production of the turbine temperature measuring device.
これらの観点から、先端部以外のシース外径は、φ10〜20mmが妥当である。 From these viewpoints, it is appropriate that the outer diameter of the sheath other than the tip is φ10 to 20 mm.
金属製保護管のシース型熱電対を挿入する穴の径は、シース型熱電対との熱膨張差を考慮して、シース外径より約0.5mm大きく、この金属製保護管のタービン内への挿入長は前述のとおり約1mである。 The diameter of the hole for inserting the sheath type thermocouple of the metal protective tube is about 0.5 mm larger than the outer diameter of the sheath in consideration of the difference in thermal expansion with the sheath type thermocouple. The insertion length is about 1 m as described above.
この金属製保護管と上記形状のシース型熱電対の振動による接触と、接触によるシースの磨耗は主として金属製保護管先端から約50mmの範囲で生じる。したがって、シース表面に施すコーティングの範囲は、少なくとも保護管先端に相当する位置から先端方向に5mmの範囲のうちのいずれかの位置を起点とし、後方50mmまでの軸方向範囲とする必要があり、製作誤差、シース径の違い、製作誤差等による磨耗範囲の変化を考慮に入れても、後方100mmまでの軸方向範囲とすることで十分である。図1でいうとaを0〜5mmとし、bを50〜100mmとする軸方向範囲にコーティングすればよい。 Contact between the metal protective tube and the sheath-type thermocouple having the above-described shape due to vibration, and wear of the sheath due to the contact mainly occur in a range of about 50 mm from the tip of the metal protective tube. Therefore, the coating range to be applied to the sheath surface needs to be at least one of the positions within the range of 5 mm from the position corresponding to the tip of the protective tube in the direction of the tip and the axial range up to 50 mm behind, Even taking into account changes in the wear range due to manufacturing errors, differences in sheath diameter, manufacturing errors, etc., it is sufficient to have an axial range up to 100 mm rearward. In FIG. 1, the coating may be performed in the axial range where a is 0 to 5 mm and b is 50 to 100 mm.
上記では、シース型熱電対のシースの表面にクロムカーバイトを溶射によりコーティングしたものについて述べたが、これに代えてカーバイト系合金または耐磨耗性セラミックを溶射または蒸着によりコーティングしたものでもよい。 In the above description, the surface of the sheath of the sheath-type thermocouple is coated with chrome carbide by thermal spraying. Alternatively, a carbide alloy or wear-resistant ceramic may be coated by thermal spraying or vapor deposition. .
本発明のタービン温度測定器は、タービン内の高流速ガス温度測定だけでなく、他の高流速の液体又は気体の温度測定に対しても応答速度を犠牲にすることなく、振動による短寿命を大幅に抑制した長寿命の温度計測器として使用することができる。 The turbine temperature measuring instrument of the present invention has a short life due to vibration without sacrificing the response speed not only for measuring the high flow gas temperature in the turbine but also for measuring the temperature of other high flow liquid or gas. It can be used as a long-life temperature measuring instrument that is greatly suppressed.
2…シース型熱電対
1…金属製保護管
2 ... Sheath type thermocouple 1 ... Metal protective tube
Claims (4)
A temperature measuring instrument for measuring a liquid or a gas having a high flow velocity having the configuration according to claim 1, claim 2 or claim 3.
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2004
- 2004-09-09 JP JP2004261847A patent/JP2006078305A/en active Pending
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