JP2011232287A - 試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隙間や狭隘部に付着している付着物の採取が容易に可能な試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法を提供することを目的とする。
ことを目的とする。
【解決手段】試料が付着している計測部３０に設置される採取部材２と、採取部材２内に溶剤を供給する溶剤供給手段５と、採取部材２内を減圧する減圧手段６と、減圧手段６によって減圧された採取部材２内の溶剤を貯留する貯留手段７と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法に関し、特に、隙間や狭隘部に付着している付着物の採取に関するものである。

一般に、ガスタービンを構成している圧縮機のブレードやディスクやローター等の構成部材には、圧縮機によって吸引された大気中に含まれている微粒子が付着物として付着している。特に、付着物に腐食性の物質が混在している場合には、ブレードやディスクやローター等の構成部材が腐食して破損する等の事故に発展する恐れがある。そのため、ガスタービンの圧縮機の各構成部材から定期的に付着物を採取して分析および評価が行われている。

この付着物の採取方法としては、構成部材の表面に付着している付着物を掻き取る方法や、スミヤ法（smear method）による拭き取り方法（例えば、特許文献１）、ガスタービンの内部全体を洗浄して、洗浄後の洗浄液を採取する方法（例えば、特許文献２）がある。

特開２００２−１３１１９６号公報 特開２０００−２７４２０６号公報 特開２０００−３２８２７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、複雑な構造の構成部材の隙間や狭隘部に付着している付着物の採取が困難であるという問題があった。

また、特許文献２に記載の発明は、ガスタービン内に洗浄液を投入してガスタービン内全体を洗浄するため、投入した洗浄液を取り出すためのドレン孔を設けたケーシングに付け替えたり、洗浄液を大量に使用するため洗浄作業にコストや作業時間がかかるという問題があった。また、ガスタービンの内部全体を洗浄することから、構成部材の隙間や狭隘部といった局所的な箇所の付着状況を把握するができないという問題があった。
また、特許文献３に記載の発明は、ブレードを取り外して高温環境下で付着物を離脱させるため、高温環境を設置する作業工程が必要となるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの構成部材の隙間や狭隘部に付着している付着物の採取が容易に可能な試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る試料採取装置によれば、試料が付着している計測部に設置される採取部材と、該採取部材へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、該採取部材内を減圧する減圧手段と、該減圧手段によって減圧された前記計測部の溶剤を貯留する貯留手段と、を備えることを特徴とする。

計測部に設置した採取部材と計測部との間を減圧して、減圧手段によって計測部と採取部材との間の溶剤を貯留手段に採取することとした。そのため、採取部材と計測部との間の圧力と大気圧との差を利用して、計測部に付着している試料を溶剤と共に採取することができる。したがって、計測部に生じている隙間や狭隘部に付着している試料であっても容易に採取することができる。

さらに、本発明に係る試料採取装置によれば、前記採取部材は、カップ状の本体と、該本体の外周縁に設けられて前記計測部に接触する弾性材料からなるリップ部とを有することを特徴とする。

計測部には、弾性材料からなるリップ部をカップ状の本体の外周縁に有する採取部材を設置することとした。そのため、計測部と採取部材との間の密着度を高めることができる。したがって、弾性材料からなるリップ部を有さない計測部を用いた場合と比べて、試料を更に多く採取することができる。

さらに、本発明に係る試料採取装置によれば、前記貯留手段は、固形物を分離するフィルタと、分離された溶剤を貯留する容器と、を備えることを特徴とする。

試料採取装置には、容器の上流側にフィルタを設けることとした。そのため、採取部材と計測部との間から採取された溶剤内に含まれる固形状の試料と、溶剤内に溶融している試料とを分離して採取することができる。

さらに、本発明に係る試料採取装置によれば、前記リップ部には、該リップ部の半径方向に延在する弾性材料からなる補助設置部と、該補助設置部の延在端に設けられて該補助設置部を前記計測部に固定する固定部と、有することを特徴とする。

リップ部にはその半径方向に延在する弾性材料からなる補助設置部を設け、補助設置部の延在端には補助設置部を計測部に固定する固定部を設けることとした。そのため、リップ部のみでは、固定することが困難な形状の計測部であっても、採取部材を計測部に良好に密着させることができる。したがって、試料採取装置の汎用性を高めることができる。

さらに、本発明に係る試料採取装置によれば、前記採取部材内に泡を供給する泡供給手段を備えることを特徴とする。

試料採取装置には、採取部材内に泡を供給する泡供給手段を設けることとした。そのため、泡によって攪拌された溶剤を用いて、計測部の隙間や狭隘部に付着している試料を剥離させることができる。したがって、泡供給手段を設けなかった場合に比べて、計測部に付着している試料を効率的に採取することができる。

さらに、本発明に係るガスタービンの試料検出装置によれば、燃料を燃焼する燃焼器と、大気を圧縮する圧縮機と、前記燃焼器から排出された排気ガスによって駆動されるタービンと、を備えたガスタービンに対して用いられる上記のいずれかに記載の試料採取装置と、該試料採取装置により採取された試料を分析する分析装置と、を備え、前記採取部材は、前記圧縮機に設置されることを特徴とする。

試料採取装置の採取部材を圧縮機に設置して、採取された試料を分析装置によって分析することとした。そのため、圧縮機を構成している機器の隙間や狭隘部に付着している試料を容易に採取して、試料の成分を分析することができる。したがって、付着した試料を起因とした腐食などによる事故を事前に防止することができる。

さらに、本発明に係る試料採取方法によれば、計測部に設置した採取部材内に溶剤供給手段から溶剤を供給し、減圧手段を用い前記採取部材と前記計測部との間を減圧し、前記採取部材と前記計測部との間の溶剤および計測部に付着している試料を貯留手段に採取することを特徴とする。

採取部材を計測部に設置して採取部材と計測部との間を減圧することによって、採取部材と計測部と間の溶剤を採取することとした。そのため、採取部材と計測部と間の溶剤と共に、計測部に付着している試料を採取することができる。したがって、計測部に生じている隙間や狭隘部に付着している試料であっても容易に採取することができる。

計測部に設置した採取部材と計測部との間を減圧して、減圧手段によって計測部と採取部材との間の溶剤を貯留手段に採取することとした。そのため、採取部材と計測部との間の圧力と大気圧との差を利用して、計測部に付着している試料を溶剤と共に採取することができる。したがって、計測部に生じている隙間や狭隘部に付着している試料であっても容易に採取することができる。

本発明の第１実施形態に係るガスタービンに対して用いられる試料検出装置の試料採取装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る試料採取装置の採取部の概略構成図である。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るガスタービンに対して用いられる試料検出装置の試料採取装置の概略構成図を示している。
ガスタービン（図示せず）は、燃料を燃焼する燃焼器（図示せず）と、大気を圧縮する圧縮機（図示せず）と、燃焼器から排出された排気ガスによって駆動されるタービン（図示せず）とを備えている。
圧縮機は、大気を吸引して圧縮するものである。圧縮機の入口には吸気フィルタ（図示せず）が設けられている。吸気フィルタは、圧縮機に吸引される大気中の異物（図示せず）を捕捉する。圧縮機は、円盤状のディスク（図示せず）の半径方向に複数の翼（図示せず）を有し、それらを内含しているケーシング３０を有している。圧縮機は、ディスクの中心部に接続されている回転軸（図示せず）が回転駆動することによって、翼に導かれた空気を圧縮する。ディスクとディスクの半径方向に複数設けられた翼とは、翼列を構成しており、回転軸の延在方向に複数段設けられている。

燃焼器は、圧縮機によって圧縮された空気（大気）と、図示しない燃料供給系統から導かれた燃料とを燃焼して排気ガスを排出する。
タービンは、燃焼器が排出する排気ガスによって回転駆動される。タービンには、圧縮機のディスクに接続されている回転軸が接続されている。そのため、タービンが回転駆動されることによって、回転軸が回転し圧縮機を回転駆動する。これにより、圧縮機は、空気を圧縮することとなる。

ガスタービンの定期点検時等には、ガスタービン内部の洗浄前にケーシング３０の内側（計測部）に付着している付着物（試料）を試料採取装置１によって採取する。
試料採取装置１は、図１に示すように、ケーシング３０の内側に設置されるセル（採取部材）２と、ケーシング３０とセル２との間に採取液（溶剤）を供給するシリンジ５（溶剤供給手段）と、ケーシング３０とセル２との間を減圧する真空ポンプ６（減圧手段）と、ケーシング３０とセル２との間の採取液を貯留するサンプリング容器（貯留手段）７と、備えている。

サンプリング容器（容器）７は、ケーシング３０とセル２と間に導かれた採取液と、ケーシング３０の内側に付着している付着物とが導かれるものである。サンプリング容器７とセル２との間には、サンプリングライン２１が接続されている。サンプリング容器７の上流側のサンプリングライン２１上には、フィルタ（貯留手段）８が設けられている。フィルタ８がサンプリング容器７の上流側に設けられることによって、採取液内に含まれている固形物は、フィルタ８によって捕捉される。フィルタ８を通過した採取液は、サンプリング容器７に貯溜されることとなる。

真空ポンプ６は、セル２内の空気を吸引して減圧するものである。真空ポンプ６は、サンプリング容器７の下流側に設けられている。セル２とケーシング３０との間が真空ポンプ６により減圧されることによって、セル２とケーシング３０との間に供給された採取液がフィルタ８を経てサンプリング容器７へと導かれる。

シリンジ５は、採取液をセル２の内部へと供給するものである。シリンジ５とセル２との間には、採取液注入ライン２２が接続されている。採取液注入ライン２２の途中位置には、弁２３が接続されている。弁２３は、採取液をシリンジ５からセル２へと供給する際には、開状態とされ、真空ポンプ６によってセル２とケーシング３０との間を減圧する際には、閉状態とされる。

また、弁２３とシリンジ５との間の採取液注入ライン２２には、バブリング装置（泡供給手段）９が接続されている。バブリング装置９は、図示しない圧縮空気供給系統から圧縮空気が供給されて空気の泡を発生させるものである。バブリング装置９によって発生された泡は、シリンジ５から供給された採取液と共に採取液注入ライン２２を経て、セル２とケーシング３０との間に導かれる。

セル２は、カップ状のセル本体（本体）２ａと、セル本体２ａの外周縁に設けられている吸盤（リップ部）２ｂとを備えている。セル本体２ａは、その内部がケーシング３０の内側に向かってコの字形状に窪み部を有しているカップ状となっている。カップ状のセル本体２ａの天井の中心部は、開口している。セル本体２ａの開口している中心部には、採取液注入ライン２２と、サンプリングライン２１とが各々接続されている。

セル本体２ａの外周縁には、弾性材料、例えば、ゴムからなる吸盤２ｂが接続されている。ゴム製の吸盤２ｂは、ケーシング３０に向かって末広がりになるようにセル本体２ａに設けられている。ゴム製の吸盤２ｂをケーシング３０に接触させることによって、セル２とケーシング３０との密着性を高めることができる。
なお、吸盤２ｂには、弾性材料として、ウレタンゴム、シリコンゴム、ビニール、ナイロン、シリコン樹脂などのゴムや柔軟な樹脂を用いても良い。

次に、ケーシングの狭隘部に付着している付着物の採取およびに分析の流れについて説明する。
ガスタービンのケーシング３０の内側の狭隘部３１を覆うようにセル２をケーシング３０に設置する。狭隘部３１は、隙間が、例えば１ｍｍ以下とされている。セル２は、吸盤２ｂをケーシング３０の内側に押圧するように設けられる。真空ポンプ６を作動させてセル２とケーシング３０との間の空気を吸引して減圧する。なお、この際に、採取液注入ライン２２に設けられている弁２３は、閉状態とされている。真空ポンプ６によって減圧することによって、吸盤２ｂがケーシング３０に吸着する。また、セル２とケーシング３０との間が減圧されるため、狭隘部３１と付着物との間に採取液が十分に浸透することとなる。

セル２とケーシング３０との間を減圧状態にした後、弁２３を開状態にしてシリンジ５からセル２とケーシング３０との間へと採取液を供給する。採取液には、純水を用いる。採取液を供給した後にセル２とケーシング３０との間には、バブリング装置９を起動させて発生させた泡状の空気を導く。セル２とケーシング３０との間に供給された泡は、既に供給されている採取液を攪拌する。攪拌された採取液によってケーシング３０の狭隘部３１に付着している付着物は、剥離が促進される。

付着物と狭隘部３１との間に採取液が浸透し、かつ、セル２とケーシング３０との間が減圧状態であるため、セル２とケーシング３０との間の採取液と共に付着物がサンプリングライン２１へと導かれる。サンプリングライン２１へと導かれた採取液と付着物とは、採取液に含まれている固形物の付着物がフィルタ８によって捕捉され、採取液および採取液中に溶融している付着物がサンプリング容器７内に貯留される。

フィルタ８によって捕捉された付着物は、図示しない分析装置によって元素分析が行われる。なお、この分析は、形態分析などであってもよい。
また、サンプリング容器７内に貯留された採取液は、分析装置によって元素分析が行われる。これにより、採取液中に溶融しているフッ素、塩素や硫黄などの腐食性元素の有無を分析することができる。

以上の通り、本実施形態に係る試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法によれば、以下の作用効果を奏する。
ケーシング３０の内側（計測部）に設置されているセル（採取部材）２とケーシング３０との間を減圧して、真空ポンプ（減圧手段）６によってケーシング３０とセル２との間の採取液（溶剤）をフィルタ（貯留手段）８及びサンプリング容器（貯留手段）７に採取することとした。そのため、ケーシング３０とセル２との間の圧力と大気圧との差を利用して、ケーシング３０に付着している付着物（試料）を採取液と共に採取することができる。したがって、ケーシング３０の内側に生じている狭隘部３１に付着している付着物であっても容易に採取することができる。

ケーシング３０には、ゴム（弾性材料）製の吸盤（リップ部）２ｂをカップ状のセル本体（本体）２ａの外周縁に有しているセル２を設置することとした。そのため、ケーシング３０とセル２との間の密着度を高めることができる。したがって、ゴム製の吸盤２ｂを有していないセル２を用いた場合と比べて、付着物を更に多く採取することができる。

試料採取装置１には、サンプリング容器（貯留手段）７と、サンプリング容器（容器）７の上流側にフィルタ（貯留手段）８とを設けることとした。そのため、ケーシング３０とセル２との間から採取された採取液内に含まれている固形状の付着物と、採取液内に溶融している付着物とを分離して採取することができる。

試料採取装置１には、セル２内に泡を供給するバブリング装置（泡供給手段）９を設けることとした。そのため、泡によって採取液を攪拌し、攪拌した採取液によってケーシング３０の内側の狭隘部３１に付着している付着物を剥離させることができる。したがって、バブリング装置９を設けなかった場合に比べて、ケーシング３０の狭隘部３１に付着している付着物を効率的に採取することができる。

試料採取装置１に設けられているセル２を圧縮機（図示せず）のケーシング（機器）３０の内側に設置して、ケーシング３０の狭隘部３１から採取された付着物を分析装置によって分析することとした。そのため、圧縮機を構成しているケーシング３０の狭隘部３１に付着している付着物を容易に採取して、付着物の成分を分析することができる。したがって、ケーシング３０の内側の狭隘部３１に付着していた付着物を起因とした腐食などによるガスタービン（図示せず）の事故を事前に防止することができる。

セル２をケーシング３０に設置してセル２とケーシング３０との間を減圧することによって、セル２とケーシング３０と間の供給された採取液を採取することとした。そのため、セル２とケーシング３０と間に供給された採取液と共に、ケーシング３０に付着している付着物を採取することができる。したがって、ケーシング３０の内側の狭隘部３１に付着している付着物であっても容易に採取することができる。

なお、本実施形態では、セル２とケーシング３０との間の空気を真空ポンプ６によって吸引して減圧した後に採取液を供給するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セル２とケーシング３０との間に採取液を供給した後、弁２３を閉状態として、真空ポンプ６によってセル２とケーシング３０との間を減圧して採取液および付着物を採取するとしてもよい。
この場合には、セル２とケーシング３０との間に供給した採取液をほぼ全て採取することができるので、ケーシング３０の狭隘部３１に付着していた付着物を十分にフィルタ８およびサンプリング容器７に採取することができる。

また、本実施形態では、採取液に純水を用いるとして説明したが、採取する対象の付着物が油である場合には、有機溶剤を用いる等、対象付着物、計測対象部、機器によって変更してもよい。
また、計測対象部を、ケーシング３０の内側として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、翼やディスク、回転軸、ディスクから取り外した後の翼の冷却通路（図示せず）内など付着物が想定される箇所や機器に設けるものとしてもよい。
また、セル２内を真空ポンプ６によって減圧するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セル２内の空気などの気体を吸引できるものであれば良い。

[第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法は、セルの半径方向にシートを設ける点で第１実施形態と相違しその他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る試料採取装置の採取部の概略構成図を示している。

セル（採取部材）２の吸盤（リップ部）２ｂには、吸盤２ｂの半径方向に延在しているシート（補助設置部）２ｃが設けられている。シート２ｃは、弾性材料、例えば、ゴムからなる。シート２ｃは、吸盤２ｂの半径方向に延在して、吸盤２ｂを覆うように設けられている。シート２ｃは、その延在端がケーシング（図示せず）の内側に接触するように吸盤２ｂの半径方向に延在している。シート２ｃは、吸盤２ｂと同様に、ケーシングに向かって末広がりになるように吸盤２ｂに設けられている。

シート２ｃの延在端には、シート２ｃをケーシングに固定するテープ（固定部）２ｄが設けられている。テープ２ｄをケーシングに固定することによって、シート２ｃおよび吸盤２ｂをケーシングに密着させることができる。

以上の通り、本実施形態に係る試料採取装置、これを備えたガスタービンの試料検出装置および試料採取方法によれば、以下の作用効果を奏する。
セル（採取部材）２の吸盤（リップ部）２ｂには、その半径方向に延在しているゴム（弾性材料）製のシート（補助設置部）２ｃを設け、シート２ｃの延在端には、シート２ｃをケーシングの内側に固定するテープ（固定部）２ｄを設けることとした。そのため、吸盤２ｂのみでは、固定することが困難なケーシングの内側の形状であっても、セル２をケーシングの内側に良好に密着させることができる。したがって、試料採取装置（図示せず）の汎用性を高めることができる。

１ 試料採取装置
２ セル（採取部材）
５ シリンジ（溶剤供給手段）
６ 真空ポンプ（減圧手段）
７ サンプリング容器（貯留手段）
３０ ケーシング（計測部）

Claims (7)

1. 試料が付着している計測部に設置される採取部材と、
   該採取部材へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、
   該採取部材内を減圧する減圧手段と、
   該減圧手段によって減圧された前記計測部の溶剤を貯留する貯留手段と、を備える試料採取装置。
2. 前記採取部材は、カップ状の本体と、該本体の外周縁に設けられて前記計測部に接触する弾性材料からなるリップ部とを有する請求項１に記載の試料採取装置。
3. 前記貯留手段は、固形物を分離するフィルタと、分離された溶剤を貯留する容器と、を備える請求項１または請求項２に記載の試料採取装置。
4. 前記リップ部には、該リップ部の半径方向に延在する弾性材料からなる補助設置部と、該補助設置部の延在端に設けられて該補助設置部を前記計測部に固定する固定部と、有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料採取装置。
5. 前記採取部材内に泡を供給する泡供給手段を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の試料採取装置。
6. 燃料を燃焼する燃焼器と、大気を圧縮する圧縮機と、前記燃焼器から排出された排気ガスによって駆動されるタービンと、を備えたガスタービンに対して用いられる請求項１から請求項５のいずれかに記載の試料採取装置と、
   該試料採取装置により採取された試料を分析する分析装置と、を備え、
   前記採取部材は、前記圧縮機に設置されるガスタービンの試料検出装置。
7. 計測部に設置した採取部材内に溶剤供給手段から溶剤を供給し、減圧手段を用い前記採取部材と前記計測部との間を減圧し、前記採取部材と前記計測部との間の溶剤および計測部に付着している試料を貯留手段に採取する試料採取方法。
   

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