JP2736345B2

JP2736345B2 - タービン翼シュラウドの隙間をモニターする方法および装置

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Publication number: JP2736345B2
Application number: JP1134480A
Authority: JP
Inventors: ロバート・リー・オスボーン
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: IT1233528B; KR0121796B1; CN1038333A; CA1329846C; ES2014630A6; US4876505A; KR890017519A; JPH0223205A; IT8941607A0; CN1020781C

Description

【発明の詳細な説明】本発明は蒸気タービン発電機の動作パラメータのモニ
ター、更に詳細には、タービンのシュラウドとタービン
のシールの隙間をモニターする方法および装置に関す
る。

蒸気タービン発電機には種々の動作パラメータを測定
する装置がある。その一例が米国特許第4,644,270号に
記載されており、複数の接近センサーが蒸気流ガイドと
タービン翼の先端との間の距離を蒸気流ガイドの周りの
複数の点で測定する。しかしながら、かかる装置をター
ビン翼にシュラウドを設けたタービンに応用するのは簡
単でない。

従来技術のシュラウド付きタービン翼10（第１図を参
照）は、ロータディスク11,タービン翼12,シュラウド部
材13,テノン14,シール15よりなる。テノン14はタービン
翼12と一体的に形成された部材であり、シュラウド部材
13をタービン翼12へ締付ける機能を持つ。シール15は、
蒸気がタービン翼12を迂回してその周りを流れるのを減
少させる。

シール15とシュラウド部材13の隙間を小さくしてその
間の蒸気の流量を減少させタービンの効率低下を防ぐ必
要がある。一方、シュラウド部材13とシール15が接触す
ると両方の部材が破壊される。蒸気タービンの動的な性
質およびそれにかかる力および温度により、蒸気タービ
ンの動作時シュラウド部材13とシール15の隙間の大きさ
は変動する。従って、この隙間をリアルタイムでモニタ
ーして回転要素が損傷しないようにするとが望ましい。

蒸気タービン発電システム突発的な停止回数を減少さ
せてタービン発電機の構成要素の健全性を維持するため
に、異常な動作状態を検知しオペレーターに通報するモ
ニター装置が用いられる。しかしながら、シュラウド付
きタービン翼とシュラウドを用いないタービン翼との間
の物理的な構造の違いにより、後者のタービン翼に用い
るモニターシステムを前者のタービン翼に用いるのは困
難である。従って、シュラウド部材13とシール15の隙間
の大きさが接触の危険がある最小限度値に近ずくのを指
示する装置が必要である。本発明はタービン翼のシュラ
ウドの隙間をモニターする装置に対するこの要望を満た
すものである。

本発明は、タービンの静止部分と各タービン翼列のシ
ュラウド部材との隙間を動的条件下において各シュラウ
ド部材に沿って複数回測定する手段を含む。隙間測定手
段好ましくは複数のセンサーよりなる。本発明の装置は
また、隙間の測定値を平均して各シュラウド部材の隙間
平均値を求める手段、各シュラウド部材の隙間平均値を
分析してシュラウド部材とタービン静止部分との隙間が
臨界値に近ずいたか否かを判定する手段、および上記分
析手段に応答する出力手段を備えている。

本発明は、広義には、ロータ上においてほぼ半径方向
に延びる複数の翼が複数の円周列を形成するように取付
けられ、各円周列の翼のうち少なくとも幾つかが少なく
とも１つの円周方向に延びるシュラウド部材により保持
されるタービンの静止部分と複数のタービン翼シュラウ
ド部材の各列との隙間をモニターする装置であって、タ
ービンの静止部分と各シュラウド部材の隙間を動的条件
下で各シュラウド部材につき複数回測定する手段と、か
かる測定により得られた測定値を平均して各シュラウド
部材につき隙間の平均値を求める手段と、各シュラウド
部材の隙間平均値を分析してシュラウド部材とタービン
の対応静止部分との隙間が臨界値に接近中であるか否か
を判定する手段と、分析手段に応答して臨界状態を表示
し修正が必要なことを指示する出力手段とよりなること
を特徴とするモニター装置を提案する。

本発明の一実施例では、分析手段が各シュラウド部材
の隙間平均値を同一列の隣接する２つのシュラウド部材
の隙間平均値と比較するタービン翼シュラウドの隙間モ
ニター装置が提供される。このようにして任意の１つの
シュラウド部材の隙間の変動を検知する。

本発明の別の実施例では、分析手段が各列の各シュラ
ウド部材の隙間平均値を平均して各列の隙間平均値を計
算するタービン翼シュラウドの隙間モニター装置が提供
される。各シュラウド部材の隙間平均値は、特定のシュ
ラウド部材の隙間の減少を検知するために同一列の隙間
平均値と比較される。

本発明の更に別の実施例では、タービン翼シュラウド
の隙間モニター装置の分析手段が各シュラウド部材の隙
間平均値を所定の隙間臨界値と比較する。任意のシュラ
ウド部材の隙間平均値とこの臨界値への接近が検知され
る。

本発明は更に、タービンの静止部分と各タービン翼列
のシュラウド部材との隙間を動的条件下において各シュ
ラウド部材に沿って複数回測定することによりタービン
翼シュラウドの隙間をモニターする装置に関する。この
方法はまた、隙間の測定値を平均して各シュラウド部材
の隙間平均値を求めるステップ、各シュラウド部材の隙
間平均値を分析してシュラウド部材とタービンの静止部
材との隙間が臨界値が近ずくのを判定するステップ、お
よびこの分析結果に応答して出力を行なうステップを含
む。

本発明のタービン翼シュラウドの隙間モニターはシュ
ラウド付きのステップ翼を用いる任意の蒸気タービンに
利用可能である。高圧、中圧、低圧部の翼を有する典型
的な蒸気タービンでは、低圧タービンの最終の列を除く
全ての回転翼列の外周部分にシュラウドが設けられてい
る。シュラウド部材とタービン静止部分であるシールと
の間に適当な隙間を維持するのが重要であるため、かか
るモニター装置が必要となる。この隙間を減少させると
シュラウドとシールの間にファウリングが生じてこれら
の部材が破壊される可能性がある。タービンシュラウド
の隙間をモニターする装置は、シュラウドとシールの隙
間が臨界値に到達したことをオペレーターに警告してタ
ービン構成要素の破壊を未然に防止する。

以下、添付図面を参照して本発明を好ましい実施例に
つき詳細に説明する。

第２図は、タービンシュラウドの隙間をモニターする
本発明の方法および装置を利用するシュラウド付きダー
ビン翼列10を示す。添付図面において同一の参照符号は
同一の構成部分を示す。第１図に示したように、タービ
ン翼12はロータ16にロータディスク11により連結されて
いる。テノン14はタービン翼12の一体的部分であり、シ
ュラウド部材13をタービン翼12へ締付ける働きがある。
シール15はタービン翼12を迂回してその周りを流れる蒸
気の量を減少する働きがある。第２図はまた、シュラウ
ド部材13とシール15の隙間を測定する手段を構成するセ
ンサー21を示す。センサー21としては可変リアクタンス
型センサーあるいはマイクロウエーブ型あるいは光学式
センサーを用いることが出来るが、これに限定されな
い。蒸気タービンの内部の過酷な条件に耐えるセンサー
の一例が米国特許第4,644,270号に記載されている。第
２図に示すように、基準センサー19が設けられている。
該基準センサー19は、ロータ16上の標準20と協働してロ
ータ16の一回転につき１個の出力信号を発生して、特定
のシュラウド部材13の識別を可能にする。かかる基準信
号はタービンの技術分野でよく知られている。

第３図に示すように、蒸気タービン18の各々タービン
翼列10に１つのセンサー21を設ける。ロータ16はタービ
ン18の高圧、中圧および低圧段に対応する異なるサイズ
の翼12よりなる複数のタービン翼列10を支持する。ター
ビンのシール15は全てのタービン翼列10を取囲む。

第２図のタービン翼列10の一部を断面図で示したもの
が第４図である。センサー21は、翼列10の平面内でシュ
ラウド部材13とテノン14の表面のすぐ上方に配置され
る。センサー21をタービン翼12を介する蒸気流さ直接当
る通路の外側に配置することで、センサー21の著しい劣
化を防止出来る。シールストリップ15のセンサー21に関
する位置は変化しないため、またセンサー21はその端縁
とシュラウド部材13の間の距離を測定するため、シュラ
ウド部材13とシール15の隙間を求めることが出来る。

本発明のタービンシュラウド・モニター装置30を第５
図に示す。シュラウド部材13とシール15の間の第図のセ
ンサー21により特定した隙間はアナログ−デジタル・コ
ンバータ33によりデジタル信号に変換され、そのデジタ
ル信号がマイクロプロセッサー31によりテンプルされ
る。マイクロプロセッサー31は隙間の測定値を平均して
分析する手段を構成するとともに、シュラウドの隙間の
データをオペレーターに表示しまた出力インターフェイ
ス32を介してタービンの保護動作を開始させることが出
来る。

第５図に示す装置30の動作を第６図のフローチャート
により詳細に説明する。フローチャートはステップ40で
スタートするが、そこで第５図のマイクロプロセッサー
31が公知のデータ収集法によりセンサー21からのシュラ
ウドの隙間測定値を動的条件下で各シュラウド部材13に
沿って円周方法に複数回サンプルする。サンプルされた
測定値は、第２図のシュラウド部材13の表面の特性を表
わすシュラウド−テノン−シュアルド−テノン−シュラ
ウド−ギャップのパターンを有する。テノン14はシャラ
ウド部材13より高いため、またシュラウド部材13はテノ
ン14より低くてもシール15と接触するほど変形する場合
があるため、隙間の最小測定値は必ずしもシュラウド部
材13の表面とシール15の間の実際の隙間を表わさない。
従って、各シュラウド部材13につき測定を複数回行っ
て、シュラウド部材13の表面とシール15の間の距離を表
わす隙間平均値（LN）を第６図のフローチャートのステ
ップ41においてマイクロプロセッサー31により計算す
る。測定値のサンプリング速度は、シュラウド部材13の
表面とシール15の間の距離の代表的な平均値を得るため
だけでなく、テノン14の端縁部が明らかに指示されてこ
れらの測定値が隙間平均値（LN）の計算に用いられない
ようにするため充分に高い値（テノン14の間で３乃至４
つのサンプルを収集できる値）にする必要がある。

ところで、ここで重要なことは隙間の平均値（LN）は
シュラウド部材13の変形の仕方が一様でない場合はシュ
ラウド部材の表面とシール15との間の最小距離を表わさ
ない可能性があることである。第11A図はシュラウド部
材13が一様に変形した場合で距離Ａがシュラウド部材13
の両側で等しい状況を示すが、第11B図はシュラウド部
材13の変形の仕方が一様でなくその一端の距離Ｂが他端
の距離Ａより小さい場合を示す。シュラウド部材13の変
形の仕方が一様でない場合には、シュラウド部材13上の
任意の２つのテノン14の間におけるシュラウド部材の表
面とシール15の間の最小距離をそのシュラウド部材13の
隙間の平均値（LN）して用いる必要がある。マイクロプ
ロセッサー31は、第６図のフローチャートのステップ41
において、このシュラウド部材表面とシール15の間の距
離の測定値がシュラウド部材の一様でない変形を示唆し
ており隙間の平均値（LN）してシュラウド部材表面とシ
ール15の間の最小距離を用いるか否か判定する。

シュラウド部材13とシール15の間の隙間の変動による
隙間平均値の変動とタービンロータ16の位置の変化によ
る隙間平均値（LN）変動とを弁別するために、マイクロ
プロセッサー31はステップ42においてシュラウド部材の
隙間平均値（LN）と隣接する２つのシュラウド部材13の
シュラウド部材隙間平均値（LN−1,LN＋１）の間の差
（ΔLN−1,ΔLN＋１）を計算により求める。次いで、シ
ュラウド部材の隙間平均値（LN）と隣接する２つのシュ
ラウド部材13のシュラウド部材隙間平均値（LN−1,LN＋
１）との間の変化率をステップ43で計算する。ステップ
44において、プロセッサー31は下式 TD＝|1/LR|×LN （LRは上述した変化率、LNはシュラウド部材の隙間の平
均値）を用いて損傷が生じるまでの時間（TD）を計算す
る。LRは、減少するシュラウド部材の隙間平均値（LN）
に相当する負の値に限定される。隙間の差の絶対値（Δ
LN−1,ΔLN＋１）、変化率（LR）および損傷が生じるま
での予測時間（TD）はステップ45において表示され、オ
ペレータにシュラウド部材の隙間平均値（LN）と隣接す
る２つのシュラウド部材13のシュラウド部材隙間平均値
（LN−1,LN＋１）との差が更に変化したことを警告す
る。

マイクロプロセッサー31は、ステップ46において隙間
の差（ΔLN−1,ΔLN＋１）の絶対値をシュラウド部材13
とシール15との接触の危険が顕著になった時の隣接する
２つのシュラウド部材13のシュラウド部材隙間平均値
（LN−1,LN＋１）からのシュラウド部材隙間平均値（L
N）の偏差に相当する隙間の差の臨界値と比較する。最
初、隙間の差の臨界値（ΔLCR）は0.75乃至1mm（30乃至
40ミル）にセットされる。マイクロプロセッサー31はま
た、ステップ46において、損傷が生じるまでの時間の予
測値（TD）を、タービン18の損傷を防ぐための保護措置
が有効となるよう保護動作を開始しなければならない損
傷が生じるまで野最小時間に相当する損傷が生じるまで
の臨界時間（TCR）と比較する。隙間の差の臨界値（ΔL
CR）と損傷が生じるまでの臨界時間（TCR）は、データ
ーベース構造に記憶される。これらの比較を行なった結
果シュラウドの隙間の（ΔLN−1,ΔLN＋１）が隙間の差
（ΔLCR）より大きいか、或いは損傷が生じるまでの時
間の予測値（TD）が損傷が生じるまでの臨界時間（TC
R）よりも小さいかそれに等しければ、マイクロプロセ
ッサー31はステップ47においてオペレーターへ警告信号
を発して保護動作を開始し、その後ステップ40に戻る。
あるいは、ステップ40に直接戻る。このプロセスは各タ
ービン翼列40の各シュラウド部材13につき行なわれる。

第７図および第８図のフローチャートは、第２図のシ
ュラウド部材13とシール15の間の距離が臨界的に変化し
たか否かを判定する本発明の別の実施例を示す。第７図
のステップ50および51並びに第８図のステップ60および
61は、第６図のステップ40および41とそれぞれ同一であ
る。第７図のステップ52において、第５図のマイクロプ
ロセッサー31は翼列の隙間平均値（LA）を計算する。翼
列の隙間平均値（LA）とシュラウド部材の隙間平均値
（LN）間の差（ΔＬ）をステップ53で計算する。シュラ
ウド部材の隙間平均値（LN）と翼列の隙間平均値（LA）
の間の変化率（LR）をステップ54で計算する。ステップ
55において、マイクロプロセッサー31は第６図を参照し
て説明したように損傷が生じるまでの時間（TD）を予測
する。シュラウド部材の隙間の差（ΔＬ）の絶対値、変
化率（LR）、および損傷が生じるまでの予測時間（TD）
が、オペレーターにシュラウド部材の隙間平均値（LN）
と翼列の隙間平均値（LA）の間の差が更に変化したこと
を警告するためにステップ56において表示装置へ出力さ
れる。

マイクロプロセッサー31は、ステップ57において、シ
ュラウド部材の隙間の差（ΔＬ）の絶対値と第６図に関
して説明した隙間の差の臨界値（ΔLCR）とを比較す
る。マイクロプロセッサー31はまた、ステップ57におい
て、損傷が生じるまでの予測時間（TD）と第６図につき
これも説明した損傷が生じるまでの臨界時間とを比較す
る。これらの比較を行なった結果シュラウド部材の隙間
の差（ΔＬ）が隙間の差の臨界値（ΔLCR）より大きい
か、あるいは損傷が生じるまでの予測時間（TD）が損傷
が生じるまでの臨界時間（TCR）よりも小さいからそれ
に等しければ、マイクロプロセッサー31はオペレーター
への警告を発してステップ58の保護動作を開始させ、ス
テップ50に戻る。あるいは、ステップ50へ直接戻る。こ
のプロセスは各タービン翼列10の各シュラウド部材13に
つき行なわれる。

第８図のフローチャートを参照して、第５図のマイク
ロプロセッサー31は、ステップ62において、シュラウド
部材の隙間平均値（LN）と隙間の所定最小臨界値（LMI
N）との間の変化率（LR）を計算する。隙間の最小臨界
値（LMIN）は、シュラウド部材13とシール15との間の接
触の危険が顕著になった時のシュラウド部材13とシール
15の間の隙間に相当する。隙間の最小臨界値（LMIN）は
データーベース構造に記憶される。マイクロプロセッサ
ー31は、ステップ63において、損傷が生じるまでの時間
（TD）を第６図につき説明したように予測する。シュラ
ウド部材の隙間平均値（LN）、変化率（LR）および損傷
が生じるまでの予測時間（TD）は、シュラウド部材の隙
間平均値（LN）と隙間の所定最小臨界値（LMIN）との差
が更に変化したことをオペレーターに表示警告するため
ステップ64において出力される。

マイクロプロセッサー31は、ステップ64において、シ
ュラウド部材の隙間平均値（LN）を隙間の最小臨界値
（LMIN）と比較する。マイクロプロセッサー31はまた、
ステップ65において、損傷が生じるまでの予測時間（T
D）を第６図につき説明した損傷が生じるまでの臨界時
間（TCR）と比較する。これらの比較を行なった結果シ
ュラウド部材の隙間平均値（LN）が隙間の最小臨界値
（LMIN）より小さいか、あるいは損傷が生じるまでの予
測時間（TD）が損傷が生じるまでの臨界時間（TCR）よ
り小さいかもしくはそれに等しければ、マイクロプロセ
ッサー31はオペレーターへ警告を発することによりステ
ップ66の保護動作を開始した後ステップ60へ戻る。ある
いは直接ステップ60へ戻る。このプロセスは各タービン
翼列10の各シュラウド部材13につき行なわれる。

上述した本発明の最後の２つの実施例の何れにおいて
も、第２のセンサー21を第１のセンサー21と直径方向で
反対の位置に設けて、マイクロプロセッサー31によりロ
ータ16の中心線がタービンシール15の中心線から変位し
た状況を識別出来るようにする必要があるであろう。或
るシュラウド部材の隙間平均値（LN）が減少しそのシュ
ラウド部材13とは直径方向で反対の位置にあるシュラウ
ド部材13の隙間平均値（LN）がそれに応じて増加した場
合、これは個々のシュラウド部材13とシール15の間の隙
間が減少したのではなくロータ16の中心線が変位したこ
とがわかる。円周方向に設けたシール15の周りに90°の
インターバルで４つのセンサー21を配置すると、ロータ
16の水平方向および垂直方向の変位が共に検知できる。

差動的な膨張、即ち第３図の蒸気タービン18がタービ
ンロータ16の膨張によりタービンシール15に関し軸方向
に変位すると、本発明の装置30の使用につき問題が生じ
ることがある。つまり、シュラウド部材23がセンサー21
の下方の位置から外れる場合がある。第９図に示す本発
明の別の実施例では、差動的な膨張により生じる問題を
解決するための計算がなされている。第９図は、第４図
の構成と同様なタービン翼列10の横断面図である。しか
しながら、この実施例は２つのセンサー21を用い、その
各々がタービン翼列10の平面内に設けたシール15内に配
置されている。シール15内にセンサー21を配置したこと
により、差動的な膨張が最も顕著な場合でも少なくても
１つのセンサー21が常にシュラウド部材13の一部の上方
に位置するように出来る。２つのセンサー21は蒸気ター
ビン18の各タービン翼列10に設けられる。

第９図に示した本発明の実施例に関連して、第５図の
装置30の動作を第10図のフローチャートを用いて詳細に
説明する。フローチャートはステップ70でスタートする
が、そこでは第５図のマイクロプロセッサー31が既知の
データー収集法により第９図の各センサー21からのシュ
ラウドの隙間測定値を動的条件下で各シュラウド部材13
に沿い複数回サンプルする。ステップ71において、各セ
ンサー21によりサンプルされたシュラウド部材の隙間測
定値に対応するシュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN
2）が計算により求められる。ステップ72において、シ
ュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）がタービン翼12
およびシュラウド部材13の最小外径寸法に基ずく隙間の
最大有効読取り値に相当する隙間の有効値（LV）と比較
される。隙間の有効値（LV）はデーターベース構造に記
憶される。シュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）が
隙間の有効値（LV）より大きいと、タービン翼列10がセ
ンサー21の下方位置から完全に外れた位置に変位したこ
とがわかり、かくしてそのセンサー21に対応するシュラ
ウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）が無効となる。もし
この比較を行なっか結果シュラウド部材の隙間平均値
（LN1,LN2）が隙間の有効値（LV）より大きい場合に
は、プログラムはステップ73において継続し、シュラウ
ド部材の隙間の有効平均値（LN1,LN2）が選択される。
プログラムはそのこの後第6,7あるいは８図のフローチ
ャートのステップ42、52あるいは62の１つへ行く。

ステップ72における比較の結果シュラウド部材の隙間
平均値（LN1,LN2）も無効であると判定されなければ、
プログラムはステップ74へ行き、そこでマイクロプロセ
ッサー31がシュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）を
分析してこれらの値が同時に変化したか否かを検知しよ
うとする。シュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）が
同時に変化すると、タービン翼列10がシール15の平面に
垂直な平面内で両方のセンサー21に関して変位したこと
がわかる。これは、第９図に示した本発明の実施例に関
しては、シール15の平面に垂直な平面内でシュラウド部
材13が移動した結果、一方のセンサー21の検知する隙間
がセンサー21がシュラウド部材13の外側部分にあるため
シュラウド部材13の表面とシール15の間の実際の隙間よ
り大きくなるという点において重要である。シュラウド
部材の隙間平均値（LN1,LN2）が同時に変化した場合、
マイクロプロセッサー31は、ステップ75において、シュ
ラウド部材13の表面とシール15の間の実際の隙間を表わ
す２つのシュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN2）の小
さい方を選択する。プログラムはその後第６、７あるい
は８図のフローチャートのステップ42、52あるいは62の
１つへ進む。もしシュラウド部材の隙間平均値（LN1,LN
2）が同時に変化しなかった場合、マイクロプロセッサ
ー31は、ステップ76において、シュラウド部材の隙間平
均値（LN1,LN2）を平均してシュラウド部材の隙間の単
一平均値（LN）を求める。プログラムはその後第６、７
あるいは８図のフローチャートの１つのステップ42、52
あるいは62の１つへ進む。

本発明を好ましい実施例につき説明したが、当業者に
は種々の変形例および設計変更が容易に想到されるであ
ろう。本明細書および頭書した特許請求の範囲はそれら
の変形例および設計変更を全て含むものと意図されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術のシュラウド付きタービン翼列を示
す。第２図は、本発明の方法および装置を利用出来るシュラ
ウド付きタービン翼列を示す。第３図は、本発明の方法および装置を利用出来る蒸気タ
ービンの断面図である。第４図は、第２図のタービン翼列の構成を示す断面図で
ある。第５図は、本発明によるタービン翼シュラウドの隙間モ
ニター装置のブロック図である。第６図は、第５図に示したタービン翼シュラウドの隙間
モニター装置のマイクロプロセッサーにより実行される
ステップのフローチャートである。第７図は、第５図のタービン翼シュラウドの隙間モニタ
ー装置のマイクロプロセッサーにより実行されるステッ
プの別の例を示すフローチャートである。第８図は、第５図のタービン翼シュラウドの隙間モニタ
ー装置のマイクロプロセッサーにより実行されるステッ
プの更に別の例を示すフローチャートである。第９図は、第２図のタービン翼列の構成の別の実施例を
示す断面図である。第10図は、第９図のタービン翼列の構成に関連して第５
図のタービン翼シュラウド隙間モニター装置のマイクロ
プロレッサーにより実行されるステップのフローチャー
トである。第11Aおよび11B図は、タービン翼のシュラウドが一様に
変形する場合および一様でない変形を行なう場合をそれ
ぞれ示す。 10……シュラウド付きタービン翼列 12……タービン翼 13……シュラウド部材 14……テノン 15……シール 19……基準センサー 21……センサー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータ上においてほぼ半径方向に延びる複
数の翼が複数の円周列を形成するように取付けられ、各
円周列の翼のうち少なくとも幾つかが少なくとも１つの
円周方向に延びるシュラウド部材により保持されるター
ビンの静止部分と複数のタービン翼シュラウド部材の各
列との隙間をモニターする装置であって、タービンの静
止部分と各シュラウド部材の隙間を動的条件下で各シュ
ラウド部材につき複数回測定する手段と、かかる測定に
より得られた測定値を平均して各シュラウド部材につき
隙間の平均値を求める手段と、各シュラウド部材の隙間
平均値を分析してシュラウド部材とタービンの対応静止
部分との隙間が臨界値に接近中であるか否かを判定する
手段と、分析手段に応答して臨界状態を表示し修正が必
要なことを指示する出力手段とよりなることを特徴とす
るモニター装置。
【請求項２】前記分析手段は各シュラウド部材の隙間平
均値と同一列の隣接する２つのシュラウド部材の隙間平
均値とを比較する手段を含むことを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】前記分析手段は各シュラウド部材の隙間平
均値と同一列の隣接する２つのシュラウド部材の隙間平
均値との間の変化率とシュラウド部材とタービン静止部
分とが接触するまでの時間の予測値とを計算することを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載に装置。
【請求項４】前記分析手段は各列の全ての隙間値を平均
して各シュラウド部材の隙間平均値と比較される各列の
隙間平均値を求める手段を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項５】前記分析手段は各シュラウド部材の隙間平
均値と各列の隙間平均値との間の変化率とシュラウド部
材がタービン静止部分と接触するまでの時間の予測値と
を計算することを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
載の装置。
【請求項６】前記分析手段は各シュラウド部材の隙間平
均値と比較される所定の隙間臨界値を記憶する記憶手段
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
装置。
【請求項７】前記分析手段は各シュラウド部材の隙間平
均値と所定の隙間臨界値との間の変化率とシュラウド部
材がタービン静止部分と接触するまでの時間の予測値と
を計算することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記
載の装置。
【請求項８】前記隙間測定手段はタービン翼列の平面内
のタービン回転軸に平行な線に沿って設けたセンサーを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
置。
【請求項９】シュラウド部材は表面特性を有し、前記平
均手段はタービン翼シュラウドの種々の表面特性に対応
する測定値を弁別することにより各シュラウド部材の隙
間平均値を計算するコンピュータ手段を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項１０】シュラウド部材はその表面上に複数のタ
ービン翼テノンを支持し、シュラウド部材の表面特性は
タービンシュラウド領域およびタービン翼テノンを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。
【請求項１１】隙間測定手段はタービン静止部分内のタ
ービン回転軸に平行な線に沿って配置した各列２つのセ
ンサーを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の装置。
【請求項１２】タービン翼ロータの軸方向への膨張によ
りタービン翼が一方のセンサの下方位置から変位したこ
とを判定して他方のセンサからの測定値を用いるように
した判定手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
11項に記載の装置。
【請求項１３】シュラウド部材がタービン静止部分の平
面に直交する平面内において両方のセンサーに関し変位
したことを判定して測定値のうち最小のものを用いるよ
うにする判定手段を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第11項に記載の装置。
【請求項１４】隙間測定手段はタービン翼列の平面内に
おいてタービン回転軸に平行な線に沿いタービン静止部
分の円周方向に90°のインターバルで配置した４つのセ
ンサーを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の装置。
【請求項１５】複数のタービン翼列と回転するシュラウ
ドを取囲む複数のタービンシールを含み、前記隙間測定
手段はタービン翼列の平面内においてタービン回転軸に
平行な線に沿い各列に設けたセンサーを含むことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項１６】分析手段に応答してタービン保護動作を
開始させる手段を更に含んでなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項１７】タービン保護動作開始手段は分析手段に
応答してオペレータへのアラームを発生させる手段を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載の装
置。
【請求項１８】ロータ上においてほぼ半径方向に延びる
複数の翼が複数の円周列を形成するように取付けられ、
各円周列の翼の少なくとを幾つかが少なくとも１つの円
周方向に延びるシュラウド部材により保持されるタービ
ンの静止部分と複数のシュラウド部材の各列との隙間を
モニターする方法であって、タービンの静止部分と各シ
ュラウド部材との隙間を動的条件下で各シュラウド部材
に沿い複数回測定し、かかる測定により得られた測定値
を平均して各シュラウド部材の隙間の平均値を求め、各
シュラウド部材の隙間平均値を分析してシュラウ部材と
タービン静止部分との隙間が臨界値に接近中であるか否
かを判定し、分析ステップの結果に応答して修正動作の
必要性を指示する臨界状態の存否を判定するステップよ
りなることを特徴とするモニター方法。
【請求項１９】分析ステップは隙間平均値の各々を同一
列の隣接する２つのシュラウド部材の隙間平均値と比較
するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
18項に記載の方法。
【請求項２０】分析ステップは各列の全ての隙間測定値
を平均して各シュラウド部材の隙間平均値と比較される
各列の隙間平均値を発生するステップを含むことを特徴
とする特許請求の範囲第18項に記載の方法。
【請求項２１】分析ステップは隙間平均値を所定の隙間
臨界値と比較するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第18項に記載の方法。
【請求項２２】平均ステップは種々のシュラウド表面特
性に対応する測定値を弁別して各シュラウド部材の隙間
平均値を計算するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第18項に記載の方法。
【請求項２３】更にタービン翼列が軸方向に変位したか
否かを判定するステップを含むことを特徴とする特許請
求の範囲第18項に記載の方法。
【請求項２４】分析ステップに応答してタービンの保護
動作を開始させるステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第18項に記載の方法。
【請求項２５】タービン保護動作開始ステップは分析ス
テップに応答してオペレーターにアラームを発生するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第24項に
記載の方法。