JP3746494B2 - 低圧タービンロータの超音波検査方法 - Google Patents

低圧タービンロータの超音波検査方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧タービンロータの動翼植え込み部の欠陥を検査するタービンロータの超音波検査方法および装置に係り、特に超音波探触子の位置を容易に設定できるタービンロータの超音波検査方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
タービンロータは、タービンシャフト、タービンシャフトと一体的に形成したタービンホイールおよびタービンホイール外周部に取り付けた動翼から構成される。動翼はタービンホイール外周に形成した動翼植え込み部に嵌合して取り付けられる。
【0003】
タービンの運転時には、タービンホイールは高速回転し、低圧タービンホイールの外周の動翼植え込み部に嵌合して取り付けた動翼は長大で質量も大であるため、前記動翼には大きな遠心力が作用する。特に動翼植え込み部の最上段フックである第1段フックには遠心力により大きな応力が作用する。したがって、タービンを分解して行う発電プラントの定期検査期間中には、この部分の健全性を正確に評価する必要がある。
【0004】
一方、発電プラントは、その稼働率向上の観点から、定期検査期間は短縮することが望ましい。このため定期検査に当たっては、タービンホイールから動翼を抜き取ることなく、迅速に動翼植え込み部の健全性を評価することができる超音波検査法が採用されることが多い。
【0005】
超音波検査法は、一つの探触子を超音波の送信用と受信用の双方として使う一探触子法と、二つの探触子を用い、一方を超音波の送信用として用い他方を超音波の受信用として用いる二探触子法が知られている。
【0006】
一探触子法は、予め定めておいた時間ゲート内に反射波を受信しなければ、動翼植え込み部は健全であると判断し、反射波を受信すれば、動翼植え込み部に欠陥等の超音波反射体が存在すると判断する。
【0007】
二探触子法は、例えば特開平1−161145号公報、特開平7−244024号公報に示されるように、一方の探触子から超音波を送信し、動翼植え込み部で反射した反射波を他方の探触子で受信する。そして、他方の探触子が受信する反射波の波高値に注目し、波高値が一定ならば動翼植え込み部は健全であると判断し、波高値が低下すれば動翼植え込み部に欠陥等の超音波遮蔽体が存在すると判断する。
【0008】
図13ないし15は従来の低圧蒸気タービンロータの動翼植え込み部の欠陥を検査するタービンロータの検査装置を示す図であり、図13はタービンロータの概要を示す図、図14は図13の動翼植え込み部2aの拡大図であり、図14aは側面図、図14bは図14aのA−A断面図である。図15は超音波検査に用いるスキャナ(探触子走査機構)を示す図であり、図15aは側面図、図15bは図15aのB−B断面図である。
【0009】
これらの図において、1はタービンシャフト、2はタービンホイールであり、タービンホイール2はタービンシャフト1に同心状に一体成型されている。2aはタービンホイール2の外周部に形成した動翼植え込み部、2a0は動翼植え込み部の頭頂部、2a1は第1段フック、2a2は第2段フック、2a3は第3段フック、2b1は第1段ネック、2b2は第2段ネック、2b3は第3段ネックである。
【0010】
3は動翼植え込み部2aに嵌合して配置した動翼であり、動翼3には前記第1段フックないし第3段フックに係合するフックが形成してある。
【0011】
4は動翼植え込み部の欠陥を検査する超音波検査器の超音波探触子を保持して、動翼植え込み部を走査するスキャナ、4aはスキャナ4の駆動ハンドル、4bはスキャナ4に取り付けたアームである。5および6は探触子であり、アーム4bを介してスキャナ4に取り付ける。
【0012】
Yはタービンシャフト1の走行面から探触子までの距離、X1およびX2は、それぞれスキャナ中心から探触子5および6までの距離、φ1およびφ2は、それぞれ探触子5および6の首振り角度である。
【0013】
7は探触子5および6間で送受信される超音波ビームの伝播経路であり、図14に示すように、探触子5が発射した超音波ビームはタービンホイール2の頭頂部2a0、第1段フック2a1、さらに頭頂部2a0で反射されて探触子6に入射する。
【0014】
8はスキャナ4に取り付けた車輪であり、探触子5および6を取り付けたスキャナ4はハンドル4aを用いてタービンシャフト1上を走行させることができる。
【0015】
超音波検査に際しては、探触子5および6をタービンホイール2の側面に押し付けた状態でハンドル4aを用いてスキャナ4をタービンシャフト上を走行させ、探触子5および6を周方向(θ方向)に走査する。
【0016】
このとき、タービンシャフト1の走行面からの距離Y、スキャナ中心から探触子5および6までの距離X、探触子5および6の首振り角度φ1およびφ2の値は一定に保たれるように構成されている。
【0017】
探触子5から超音波を送信し、動翼植え込み部2aで反射した反射波を探触子6で受信する。探触子6では受信する反射波の波高値に注目し、波高値が一定ならば動翼植え込み部は健全であると判断し、波高値が低下すれば動翼植え込み部に欠陥等の超音波遮蔽体が存在すると判断する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の超音波検査装置においては、送信側の探触子5から送信した超音波ビームが、確実に被検査部位である動翼植え込み部2aのフックに照射され、該フックからの反射波が確実に受信できる位置に受信側の探触子が配置されていることを前提にしている。
【0019】
しかしながら、タービンホイール2の動翼植え込み部と、前記探触子5および6間の距離は150〜250cmあるのに対し、フック部の断面は100mm四方よりも小さい。したがって、超音波ビームの伝播経路を規定通りフック断面部に照射するためには探触子5および6の位置を高精度に設定することが必要である。
【0020】
図16ないし図18は、このような、二探触子法において探触子の位置を設定する方法を説明する図であり、図16は人工欠陥とノッチ溝の形状を説明する図であり、図16aはテストロータの上面図、図16bはテストロータの側面図、図16cは図16bのC−C断面図である。
【0021】
図17は人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定する方法を説明する図であり、図17aはテストロータの側面図、図17bは図17aのD−D断面図である。
【0022】
図18はノッチ溝を基準反射体として探触子位置を設定する方法を説明する図であり、図18aはテストロータの側面図、図18bは図18aのE−E断面図である。
【0023】
位置設定の方法には、▲1▼人工欠陥を加工したテストロータを用いる方法、▲2▼ノッチ溝を利用する方法、が知られている。
【0024】
図16および図17を用いて前記▲1▼の人工欠陥を加工したテストロータを用いる方法を説明する。この方法は、人工欠陥からの反射波が最大となるように探触子5および6の位置を設定する方法である。
【0025】
図において200は人工欠陥を加工したテストロータのタービンホイール、201はタービンホイール200のフックに形成した人工欠陥、202はタービンホイール200に形成したノッチ溝であり、タービンの動翼は、ノッチ溝を介してタービンホイール200のフック部に嵌合することができる。なお、図において図13ないし図15に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【0026】
まず、図17に示すように、超音波ビームの伝播経路を想定し、想定経路における探触子5および6のスキャナ中心からの距離X、探触子5および6の動翼とタービンホイール2との継ぎ目117からの距離Y’、および探触子5および6それぞれの首振り角φ1およびφ2とを大まかに合わせてスキャナに取り付けておく。次いで、探触子5を超音波の送信器および受信器として作用させて探触子から超音波を送信し、人工欠陥201からの反射波が最大値をとなるように探触子5の位置を微調整する。探触子6についても探触子5と同様な手法で微調整する。次いで、スキャナに探触子5および6の位置を固定したまま、スキャナを人工欠陥を形成したテストロータから取り外し、検査対象のタービンホイール設置する。
【0027】
この状態で探触子5から超音波を送信し、動翼植え込み部で反射した反射波を探触子6で受信して、動翼植え込み部の健全性を検査する。
【0028】
この方法では、スキャナを取り外して検査対象のタービンホイールに設置しなおしている間に、探触子位置が移動する可能性があり、この場合には正確な位置に超音波ビームは照射されないことになる。また、スキャナの位置を高精度に行うためには、動翼植え込み部に形成されるフック形状毎にテストロータを準備しなければならない。
【0029】
図16および図18を用いて前記▲2▼のノッチ溝を利用する方法を説明する。この方法は、図16に示すノッチ溝202aおよび202bからの反射波が最大値をとるようにそれぞれの探触子5および6の位置を設定する方法である。
【0030】
これらの図において、202aはノッチ溝202の探触子5側端部、202bはノッチ溝202の探触子6側端部である。なお、図において図13ないし図15に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【0031】
まず、図18に示すように、スキャナの中心をノッチ溝の端部202aに合わせる。次いで、探触子5により超音波をノッチ溝の端部202aに照射し、その反射波を受信して、反射波が最大値をとるように探触子5の位置を微調整する。次いで、スキャナ中心をノッチ溝の端部202bに合わせ、探触子6により超音波をノッチ溝の端部202bに照射して同様に探触子6の位置を微調整する。
【0032】
ノッチ溝はタービンホイールには必ず存在するので、この方法によればテストロータを準備する必要はない。
【0033】
しかしながら、ノッチ溝はタービンホイールに形成したフックの全て(第1段フック〜第3段フック)を連通して形成されるため、第1段フックで反射された超音波ビームと、第2段フックで反射された超音波ビーム、第3段フックで反射された超音波ビームをそれぞれ正確に判別することは困難である。さらに図16に示すように、ノッチ溝202a、202bの端部は動翼を挿入するためのテーパー角を有するため、ノッチ溝を基準反射体として探触子の位置を設定した場合と、人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定した場合では、探触子位置に相違が生じて、欠陥の検出感度に相違が生じる可能性がある。
【0034】
さらに、前記▲1▼▲2▼のいずれの方法を採用した場合にも熟練した検査員が慎重に時間をかけて探触子の位置の設定を行う必要がある。
【0035】
本発明は前記種々の問題点に鑑みてなされたもので、送信用および受信用の探触子の位置をノッチ溝の両端面を基準反射体として設定することにより、高精度でかつ迅速な探触子位置の設定を可能にし、人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定した場合と同様の検出感度を確保することにある。
【0036】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0037】
低圧タービンロータのホイール部に第1および第2の超音波探触子を配設し、第1の超音波探触子から超音波を低圧タービンロータの翼植え込み部に照射し、反射波を第2の超音波探触子で受信して、翼植え込み部の欠陥を検査する低圧タービンロータの超音波検査方法において、前記第1および第2の超音波探触子の位置データの値およびビーム伝搬経路を表示する表示装置を備え、前記表示装置で表示されるビーム伝搬経路を参照しながら、該ビーム伝搬経路が前記欠陥の検査が可能な第1および第2の超音波探触子のビーム伝搬経路にそれぞれ一致するように、前記第1および第2の超音波探触子の位置を設定し、第1の超音波探触子からの超音波を低圧タービンロータのノッチ部の一方の端部に照射し、第2の超音波探触子からの超音波を低圧タービンロータのノッチ部の他方の端部に照射して、それぞれの反射波が最大となる位置に超音波探触子の位置を微調整するとともに、予め設定した値だけ探触子位置を補正する。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第1の実施形態を図1ないし図5を用いて説明する。
【0039】
図1は本実施形態に係る低圧蒸気タービンホイール動翼植え込み部の超音波検査装置を示す図である。
【0040】
これらの図において、1はタービンシャフト、2はタービンホイールであり、タービンホイール2はタービンシャフト1と同心状に一体成型されている。
【0041】
100は動翼植え込み部の欠陥を検査する超音波検査器の超音波探触子を保持して、動翼植え込み部を走査するスキャナ、101はスキャナ100に取り付けた支柱、102,103はそれぞれ支柱101に取り付けた径方向位置設定アームであり、径方向設定アームを支柱101に沿って上下方向に移動させることによって、その径方向(Y方向)位置を可変にできる。104,105はそれぞれ径方向位置設定アーム102,103に取り付けた周方向位置設定アームであり、周方向位置設定アームを径方向位置設定アーム102,103に沿って左右に移動させることによって、その周方向(X方向)位置を可変にできる。106,107はぞれぞれ周方向位置設定アーム104,105に取り付けた超音波探触子である。
【0042】
径方向位置設定アーム102、103および周方向位置設定アーム104,105をそれぞれ調節することにより、超音波探触子106、107をタービンホイール2上の任意の位置に配置することができる。
【0043】
108はスキャナ100を取り付けた磁気クローラであり、磁気クローラ108はタービンシャフト1に吸着し、シャフト1上をθ方向に走行する自走式スキャナを構成する。
【0044】
また、図において、Y1およびY2は、それぞれタービンシャフト1のスキャナ走行面と探触子106および107間の距離、X1およびX2は、それぞれスキャナ中心から探触子106および107までの距離、φ1およびφ2は、それぞれ探触子5および6の首振り角度である。
【0045】
109は探触子106および107で送受信される超音波ビームであり、探触子106が発射した超音波ビーム107はタービンホイール2の頭頂部2a0、第1段フック2a1および頭頂部2a0で反射されて探触子107に入射する。
【0046】
図2は、探触子を首振り角可変に保持する保持機構を示す図である。
【0047】
図において、110は探触子106を保持する円筒状のホルダであり、探触子をホルダ110の中に埋め込まれた状態で保持する。ホルダ110は周方向位置設定アームを介して径方向位置設定アームに取り付ける。
【0048】
102は径方向位置設定アーム、104は周方向位置設定アーム、111は周方向位置設定アーム104内に取り付けた首振り角可変ギア、112は周方向位置設定アーム104内に取り付けた首振り角可変ねじであり、首振り角可変ねじ112を回転させることにより、探触子106の首振り角φを可変にすることができる。また、探触子107に対しても同様に探触子を保持する機構が設けられる。
【0049】
なお、前記径方向位置設定アーム、周方向位置設定アームおよび首振り角可変に探触子を保持する保持機構には、それぞれ図示しないエンコーダが取り付けられており、エンコーダは探触子106および探触子107の位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)を送出する。また、磁気クローラ108は図示しないエンコーダを備えており、このエンコーダはスキャナ100のタービンシャフト上の位置データ(θ)を送出する。そしてこれらのデータはケーブルを介して後述する制御盤113に送信される。
【0050】
再度、図1において、113はスキャナ100の動作を制御する制御盤である。114は制御盤113上に形成した探触子位置表示装置、115、116は超音波ビーム伝播経路を表示する表示装置であり、115はその側面図を表示する表示装置、116はその上面図を表示する表示装置である。
【0051】
探触子位置表示装置114は、スキャナ100のタービンシャフト上の位置データ(θ)、探触子106および探触子107のそれぞれの位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)を受信して、該データを表示画面上に、たとえば(θ、X1、Y1、φ1、X2、Y2、φ2)の順にデジタル表示する。
【0052】
また、制御盤113はこれらの位置データおよびあらかじめ入力してある探触子の屈折角ψのデータをもとに超音波の伝播経路を算出する演算装置を備えている。
【0053】
115は、前述のようにして算出した伝播経路のタービンホイール面に平行な面に投影した側面図を表示する側面図表示装置、116は前述のようにして算出した伝播経路の上面図を表示する上面図表示装置である。
【0054】
図3は、前記側面図表示装置115および上面図表示装置116の表示面の拡大図である。
【0055】
側面図表示装置115の表示面において、106,107は探触子、109はビーム伝播経路、110はホルダ、2a0は動翼植え込み部の頭頂部を表す表示画像、2a1は第1段フック、2a2は第2段フック、2a3は第3段フックのそれぞれ底面を表す表示画像である。また、2a1’は第1段フック底面2a1の頭頂部2a0に対して対称な位置を表す表示画面である。
【0056】
上面図表示装置116の表示面において、2a1は第1段フック、2b1は第1段ネック、2cはホイール側面である。
【0057】
これらの図において、前記位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)をもとに探触子106,107およびホルダ110の位置、および超音波ビームの伝播経路109の位置を表示装置に表示することができる。 ただし図では超音波ビームの入出射位置とホルダの中心位置が一致していると仮定している。 次に、探触子の位置を設定する手順を説明する。
【0058】
まず、スキャナ100により検査すべき部位に応じた超音波ビームの伝播経路、たとえば第1段フックで反射する伝播経路109を設定する。超音波の伝播経路を設定すると、前記位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)を計算上求めることができるので、このデータを予め準備しておく。
【0059】
次に、スキャナ100をタービンシャフト1上に裁置し、制御盤113を起動する。制御盤の探触子位置表示装置114は、前述したようにスキャナ100のタービンシャフト上の位置データ(θ)、探触子106および探触子107のそれぞれの位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)を受信して、該データを表示画面上に、たとえば(θ、X1、Y1、φ1、X2、Y2、φ2)の順にデジタル表示する。したがって、各表示部の表示値が前記計算上の値と一致するように各探触子を支持する各アームおよび探触子の首振り機構を調整することにより、探触子の位置設定を迅速に行うことができる。
【0060】
さらに、図3に示される超音波ビームの側面図および上面図を参照して、超音波ビームの伝播経路109が、側面図の第1段フック底面2a1の頭頂部2a0に対して対称な位置2a1’で交差し、かつ上面図の第1段フック2a1で交差するように各探触子を支持する各アームおよび探触子の首振り機構を調整することにより、探触子の粗調整を迅速に行うことができる。
【0061】
また、探触子106で送信した超音波を探触子107で受信しながら、受信波のエコーが最大となるように、探触子の位置を微調整する際には、発射した超音波ビームが第1段フックで反射しているか、第2段フックで反射しているか、あるいは第3段フックで反射しているかが一目瞭然であり、探触子位置を誤ることなく確実に設定することができる。
【0062】
図4は、超音波ビームの送受信位置とホルダの中心位置が一致しない場合、そのずれを考慮して正確に超音波ビームの伝播経路を表示する方法を示す図である。
【0063】
図において、P11は探触子106のホルダの中心位置、P12は探触子106の超音波送受信位置、P21は探触子107のホルダの中心位置、P22は探触子107の超音波送受信位置である。δy1、δy2はそれぞれホルダの中心位置と探触子の送受信位置間の距離を示す。
【0064】
このように、ホルダの中心位置と探触子の送受信位置が一致しない場合には前述した位置データ(X1、Y1)、(X2、Y2)に代えて、次式による補正値(X1’、Y1’)、(X2’、Y2’)を用いることにより、超音波ビームの伝播経路をより正確に表示することができる。
X1’=X1−δy1・sinφ1
Y1’=Y1−δy1・cosφ1
X2’=X2−δy2・sinφ2
Y2’=Y2−δy2・cosφ2
以上の説明においては、探触子位置をタービンシャフト接線およびスキャナ中心線を基準軸にして表示する例を説明した。しかし、タービンホイールに動翼を取り付けた状態では翼植え込み部の頭頂部および各フックの底面は目視することはできず、容易に目視できるのは継ぎ目117である。
【0065】
したがって、探触子位置を正確に設定するには、タービンホイールと動翼の継ぎ目と、ホルダ中心間の距離を用いる方が便利な場合がある。タービンホイールと動翼の継ぎ目と、ホルダ中心間の距離を用いて探触子位置を設定する方法を次に示す。
【0066】
図5ないし図6は、径方向位置設定アーム、周方向位置設定アームおよび首振り角可変に探触子を保持する保持機構が、探触子106および探触子107の位置データとして、前述の位置データ(X1、Y1、φ1)、(X2、Y2、φ2)におけるY1、Y2に代え、タービンホイールと動翼の継ぎ目と、ホルダ中心間の距離H1、H2を送出するエンコーダを備える場合において、探触子位置を設定する方法を示す図である。
【0067】
図において、117はタービンホイール2とタービンホイールに嵌合した動翼との継ぎ目である。なお、図において図1ないし図3に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【0068】
まず、制御盤113の演算装置にタービンシャフト1の半径R0および前記継ぎ目117の半径R1を入力しておく。
【0069】
次いで、前記タービンシャフトの半径R0、前記継ぎ目117の半径R1 および前記(X1、Y1)、(X2、Y2)を読みとり、所定の演算を施すことにより、継ぎ目117から探触子106までの距離H1および継ぎ目117から探触子107までの距離H2を算出することができる。
図6は、前記距離H1およびH2を算出する演算式を示す図である。
【0070】
探触子位置はこれらのデータH1、H2と前記データX1、X2を用いて、距離Y1、Y2を用いた前述の方法と同様な方法により設定することができる。
【0071】
図7ないし図11は本発明の第2の実施形態を示す図であり、 図7は超音波ビームの中心109を中心としたビームの広がりを示す側面図であり、エンコーダから読みとった探触子106のビーム中心の首振り角φ1の両側に、探触子106の横方向の指向角δφ1だけ変化させたビームの広がり範囲を示す点線を
表示する。また、探触子107のビーム広がりも同様にして表示する。
【0072】
図8は超音波ビームのビーム伝播路109を中心としたビームの広がりを示す上面図であり、探触子106のビーム中心の屈折角ψ1、屈折角方向の角度が浅くなる側(+側)の指向角ψp1、屈折角方向の角度が深くなる側(−側)の指向角ψm1は、予め入力しておいた屈折角ψ、+側の指向角δψ、−側の指向角δψ’、およびエンコーダから読み込んだ首振り角φ1から後述する図10に示す等式を用いて算出する。また、探触子107のビーム広がりも同様にして算出可能である。
【0073】
図9は図10に示す等式を説明する図である。図10は屈折角ψの上面図に投影した屈折角ψ1およびその広がりを求める等式を示す図である。
【0074】
これらの図において、ψ1およびψ2は上面図に投影した屈折角、δψは屈折角方向角度が浅くなる方向(+方向)の指向角、δψ’は屈折角方向角度が深くなる方向(−方向)の指向角である。また、109は超音波ビームの中心を示し、δφ1、δφ2は探触子106および107の側面図に投影した首振り角の広がり、ψ1は探触子106の屈折角ψの上面図に投影した屈折角、ψp1は屈折角方向角度が浅くなる方向(+方向)の指向角δψ上面図に投影した指向角、ψm1は屈折角方向角度が深くなる方向(−方向)の指向角δψ’の上面図に投影した指向角、ψ2は探触子107の屈折角ψの上面図に投影した屈折角、ψp2は屈折角方向角度が浅くなる方向(+方向)の指向角δψの上面図に投影した指向角、ψm2は屈折角方向角度が深くなる方向(−方向)の指向角δψ’の上面図に投影した指向角を表す。
【0075】
本実施例は超音波ビームの中心とビームの広がりの双方を表示する例である。制御装置は、探触子106のビーム中心の屈折角ψ1、指向角ψp1、ψm1および探触子107のビーム中心の屈折角ψ2、指向角ψp2、ψm2を、予め入力しておいた、屈折角ψ、屈折角方向の角度が浅くなる側(+側)の指向角δψ、屈折角方向の角度が深くなる側(−側)の指向角δψ’およびエンコーダから読みとった首振り角φ1およびφ2から図10に示す等式を用いて算出することができる。
【0076】
図11は超音波ビームのビーム中心とビームの広がりの双方を表示した表示例を示す。
【0077】
ビーム中心とビームの広がりの双方を表示すると、超音波ビームの広がりを視覚的に把握できるので、複数のエコーを受信した場合に、それぞれの経路を容易に推測できる。
【0078】
図12は、本発明の第3の実施形態を説明する図である。
【0079】
本実施形態は、テーパー角を有するノッチ溝を基準反射体として探触子位置を設定する方法であり、そのフローチャートを図12に示す。
【0080】
まず、ステップS1において、探触子106および107の超音波ビームの送受信位置とホルダ中心位置間の距離δy1、δy2、および屈折角ψを測定する。
【0081】
また、人工欠陥とノッチ溝を加工したテストロータ用いて、人工欠陥を基準反射体として用いたときの探触子位置と、ノッチ溝を基準反射体として用いたときの探触子位置の差分を測定する。あるいは前記差分を計算により求めておく。
【0082】
次いで、ステップS2において、測定した距離δy1、δy2および屈折角ψを制御盤の演算装置に入力する。
【0083】
次いで、ステップS3において、スキャナ中心をノッチ溝の一方の探触子側の端部(例えば、図16に示すようにスキャナ中心をノッチ溝の探触子5側の端部202a)に一致させる。
【0084】
次いで、ステップS4において、表示画面に表示したビーム伝播経路を参考にしながら探触子の位置を粗調整する。
【0085】
次いで、ステップS5において、探触子106で超音波の送受信を行い、ノッチ溝202aからの反射波が最大となるように微調整する。
次いで、ステップS6において、スキャナ中心をノッチ溝の他方の探触子側の端部(例えば、図16に示すようにスキャナ中心をノッチ溝の探触子6側の端部202b)に一致させる。
【0086】
次いで、ステップS7において、表示画面に表示したビーム伝播経路を参考にしながら探触子の位置を粗調整する。
【0087】
次いで、ステップS8において、探触子107で超音波の送受信を行い、ノッチ溝202bからの反射波が最大となるように微調整する。
【0088】
次いで、ステップS9において、前記予め測定した差分だけ、あるいは前記計算により求めた値だけ探触子位置を移動する。
【0089】
次いで、ステップS10において、スキャナを動翼植え込み部が健全と考えられる箇所に移動する。
【0090】
次いで、ステップS11において、探触子106および探触子107間で超音波を送受信して、探触子107で受信する超音波エコーの強度が最大となるように探触子106,107の位置を微調整する。
【0091】
次いでステップS12において、超音波検査を開始する。超音波検査は探触子位置をスキャナに固定した状態で、スキャナ全体をタービンシャフト外周に沿って周方向に走査しながら、超音波の受信波形を順次自動記録して行う。
【0092】
次いで、ステップS13において、スキャナがタービンロータを一周すると検査を終了する。
【0093】
このような探触子位置の設定方法によれば、テーパー角を有するノッチ溝を基準反射体として探触子位置を設定した場合においても、人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定した場合と同様の欠陥の検出感度を得ることができる。
【0094】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、動翼植込み部のノッチ溝両端面を基準反射体として、送信用及び受信用の超音波探触子の位置を定めるとともに、予め設定した値だけ探触子位置を補正することにより、高精度でかつ迅速な探触子位置の設定が可能であり、人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定した場合と同様の検出感度を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る超音波検査装置を示す図である。
【図2】探触子を首振り角可変に保持する保持機構を示す図である。
【図3】側面表示装置および上面表示装置の表示面の拡大図である。
【図4】ホルダ中心位置と送受信位置の補正値を示す図である。
【図5】 ホルダ中心位置と、タービンホイールと動翼の継ぎ目との間の距離を示す図である。
【図6】 距離H1およびH2を算出する計算式を示す図である。
【図7】 本発明の第2の実施形態に係る超音波ビームの広がりを示す側面図である。
【図8】超音波ビームの広がりを示す上面図である。
【図9】図10に示す等式を説明する図である。
【図10】超音波ビームの屈折角の上面図に投影した屈折角およびその広がりを求める等式を示す図である。
【図11】超音波ビームの中心とビームの広がりを表示装置に表示した例を示す図である。
【図12】本発明の第3の実施形態を示す図である。
【図13】従来のタービンロータの概要を示す図である。
【図14】図13の動翼植え込み部の拡大図である。
【図15】従来のスキャナを示す図である。
【図16】人工欠陥とノッチ溝の形状を示す図である。
【図17】人工欠陥を基準反射体として探触子位置を設定する方法を示す図である。
【図18】ノッチ溝を基準反射体として探触子位置を設定する方法を示す図である。
【符号の説明】
1 タービンシャフト
2 タービンホイール
2a 動翼植え込み部
2a0 動翼植え込み部頭頂部
2a1 動翼植え込み部第1段フック
2a2 動翼植え込み部第2段フック
2a3 動翼植え込み部第3段フック
2b1 動翼植え込み部第1段ネック
2b2 動翼植え込み部第2段ネック
2b3 動翼植え込み部第3段ネック
2c ホイール側面
3 動翼
4 スキャナ
4a 駆動ハンドル
4b アーム
5,6探触子
7 超音波ビームの伝播経路
8 車輪
100 スキャナ
101 支柱
102,103 径方向設定アーム
104,105 周方向設定アーム
106,107 超音波探触子
108 磁気クローラ
109 超音波ビームの伝播経路
110 探触子ホルダ
111 首振り角可変ギア
112 首振り角可変ねじ
113 制御盤
114 探触子位置表示装置
115 側面図を表示する表示装置
116 上面図を表示する表示装置
117 タービンホイールと動翼の継ぎ目
118 超音波ビームの中心
200 テストロータのタービンホイール
201 人工欠陥
202 ノッチ溝
201a,201b ノッチ溝の側端部

Claims (1)

  1. 低圧タービンロータのホイール部に第1および第2の超音波探触子を配設し、第1の超音波探触子から超音波を低圧タービンロータの翼植え込み部に照射し、反射波を第2の超音波探触子で受信して、翼植え込み部の欠陥を検査する低圧タービンロータの超音波検査方法において、
    前記第1および第2の超音波探触子の位置データの値およびビーム伝搬経路を表示する表示装置を備え、
    前記表示装置で表示されるビーム伝搬経路を参照しながら、該ビーム伝搬経路が前記欠陥の検査が可能な第1および第2の超音波探触子のビーム伝搬経路にそれぞれ一致するように、前記第1および第2の超音波探触子の位置を設定し、
    第1の超音波探触子からの超音波を低圧タービンロータのノッチ部の一方の端部に照射し、第2の超音波探触子からの超音波を低圧タービンロータのノッチ部の他方の端部に照射して、それぞれの反射波が最大となる位置に超音波探触子の位置を微調整するとともに、予め設定した値だけ探触子位置を補正することを特徴とする低圧タービンロータの超音波検査方法。
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