JP4028442B2 - ガスタービン翼の変形修正装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機に用いられるガスタービン翼のチップシュラウド部の変形をプレス機を用いて修正するためのガスタービン翼の変形修正装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機用のガスタービン翼は過酷な条件で使用されるため、運転時間が増すにつれて、材質が劣化したり変形したりする。ガスタービン翼は高価な耐熱合金製であるため、できるだけ廃棄や新規製作せずに、劣化・変形したものを補修して再使用することが経済的には望ましい。材質の劣化に対しては、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）による材質再生化処理による再生が試みられ、ある程度の効果が得られている。
【０００３】
一方、変形に関しては修正するのではなく、円周状に配置するガスタービン翼の配置を変えて、隣り合うガスタービン翼のチップシュラウド部の接触面積が小さくなり過ぎないように調整することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、材質の劣化はＨＩＰ材質再生化処理を用いてある程度再生することができるが、ＨＩＰ材質再生化処理はガスによる等方加圧を用いるので変形を修正することはできない。そこで、隣り合うガスタービン翼のチップシュラウド部の接触面積が小さくなり過ぎないように、ガスタービン翼の配置を調整している。従って、調整に時間と費用が掛り、この調整により接触面積が確保できても、全体のバランス調整が困難になる場合がある。また、どのように配置しても接触面積を確保できない場合もある。これらのような場合は、調整困難な部分に高価な新しいガスタービン翼を用いざるをえない。
【０００５】
こうような翼の変形の修正技術に関しては、蒸気タービン翼やガスタービン翼を鍛造により製作する際の、翼の、特に有効部（作動流体である蒸気や燃焼ガスが流れる部分）に生じた「ねじれ歪み」や「まがり歪み」などの矯正を、翼自体を大型のプレス機に固定して、翼（有効部）の腹側と背側からプレスする方法が開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２６２２６２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−２７６２１６号公報
しかしこれらの技術は、翼の新製時の歪みを対象としている点、翼有効部の歪みを対象としている点、等から、先端部に設けられたシュラウドの変形に対しては適用できない。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善することであり、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形を簡便に修正できるガスタービン翼の変形修正装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の裏側に固定され前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型と、前記ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の表面を押圧し前記固定型との間で前記チップシュラウド部を圧接して変形修正を行う押し型と、前記固定型を押し型に対して支持する支持機構と、前記押し型に接続され、押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置を含む油圧駆動機構と、前記油圧駆動機構に接続され、予め格納された変形修正データに基づき、駆動条件を設定し指示する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に、チップシュラウド部の裏面を保持する固定型をチップシュラウド部の裏側に固定する。そして、押し型により、チップシュラウド部の表面を押圧し、固定型との間でチップシュラウド部を圧接して変形修正を行う。この際、油圧駆動機構に接続された制御装置により、予め格納された変形修正データに基づき、駆動条件を設定し指示された条件に従って的確に修正される。
【００１１】
請求項２の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記固定型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を差し引いた形状とし、一方、前記押し型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を加えた形状としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、固定型のチップシュラウド部と接する面の形状がチップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を差し引いた形状としているので、弾性変形分の戻り量も適正に修正できる。また、押し型のチップシュラウド部と接する面の形状がチップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を加えた形状としているので、弾性変形分の戻り量も適正に修正できる。
【００１３】
請求項３の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項２の発明において、前記予め格納されたデータは、前記油圧駆動機構の加圧装置に出力すべき圧力と変位量を含み、前記制御装置は、変位演算部および圧力演算部を有し、前記戻り量は、押し型がチップシュラウド部の変形部に当接した位置を基準位置としたとき、予め実験により求められたデータに基づき、前記変位演算部および圧力演算部により演算設定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項２の発明の作用に加え、ガスタービン翼の変形修正は、予め格納されたデータ（圧力と変位量）に基づき、制御装置の変位演算部および圧力演算部により、修正後の戻り量も的確に考慮されて演算し修正される。
【００１５】
請求項４の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は２個以上のブロックに分割して形成され、前記押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置が各ブロックに対応した加圧部を含み、各押し型部を個別の設定条件で前記チップシュラウド部の表面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、分割された押し型の各ブロック毎の押し型部個別の加圧装置を用いて、制御された状態で個別にチップシュラウド部の表面に順次押し付けて変形修正する。従って変形部にプレスが集中することがなく割れが発生しない。
【００１７】
請求項５の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記固定型は、前記押し型の各ブロックに対応させて、２個以上のブロックに分割して形成され、前記油圧駆動機構が、前記固定型の各ブロックに対応して押圧する加圧装置を含み、各ブロック毎の前記固定型部は個別に前記チップシュラウド部の裏面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明の作用に加え、分割された固定型の各ブロック毎の固定型部を個別にチップシュラウド部の裏面に順次押し付けて変形修正する。これにより、種々の変形形状の修正が可能となる。
【００１９】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は、前記チップシュラウド部と接する部分が凸形に形成され、前記駆動機構が、前記凸部を前記チップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧する押圧装置と、この押し型を前記チップシュラウド部全体に漸次移動させる移動装置を含み、前記チップシュラウド部に対し加圧移動させながら変形修正するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は、前記チップシュラウド部と接する部分が凸形に形成され、前記駆動機構が、前記凸部を前記チップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧する押圧装置と、この押し型を前記チップシュラウド部全体に漸次移動させる移動装置を含み、前記チップシュラウド部に対し加圧移動させながら変形修正するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、押し型の荷重位置を漸次移動させて凸面部がチップシュラウド表面に接する位置を漸次移動させ、チップシュラウド部を変形修正する。従って、変形部の先端部にプレスが集中することがなく、また、プレス時に移動の際のこすり傷が付きにくい。
【００２２】
請求項７の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型の前記チップシュラウド部と接する面の形状は凸面に形成し、前記加圧装置は、前記押し型の荷重位置を漸次移動させて前記凸面部が前記チップシュラウド表面に接する位置を漸次移動させるよう前記押し型をローリングし、前記チップシュラウド部を変形修正することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明の作用に加え、移動押し型の凸部をチップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧してチップシュラウド部全体に漸次移動させ、チップシュラウド部を変形修正する。従って、変形中央部から先端部までを複雑な押し型を用いることなく変形修正できる。
【００２４】
請求項８の発明に係るガスタービン翼の変形修正方法は、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形の有無を検査する工程と、チップシュラウド部の変形部が修正作業が必要か否かを判断する工程と、前記判断工程において修正作業が必要と判断された翼に対して軟化処理を行う工程と、前記チップシュラウド部の裏側のガスタービン翼に前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型を取り付ける工程と、前記固定型に対して前記チップシュラウド部の表面を押圧する押し型をチップシュラウド部の変形部に接触した時点で停止する工程と、前記押し型がチップシュラウド部に接触した状態から押圧しチップシュラウド部を固定型との間で圧接する工程と、からなること特徴とする。
【００２５】
また、請求項９に記載のように、この変形修正方法は、さらに、前記押し型を押圧したときに押し型の変位の有無を判断し、変位が有る場合には修正作業を継続し変位が無い場合には作業を中止する工程を含む。
【００２６】
請求項８、９の発明に係るガスタービン翼の変形修正方法においては、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形を過去の実験データ等を含む所定のデータ等に基づき、十分に演算処理を行い、押圧による戻り量も計算した上で実施される。また、変形修正前に、軟化処理を行い、その後にチップシュラウド部の変形修正を行なうので変形修正の際の割れの発生を防止できる。
【００２７】
また、チップシュラウド部の変形修正後にガスタービン翼全体のＨＩＰ材質再生化処理及び溶体化時効熱処理を行い、ガスタービン翼全体の材質を再生すると共に、この材質に適合した溶体化、時効熱処理を施す事も好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置(図３)の変形修正部の概略構成図である。ガスタービン翼の変形修正装置は、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２を固定するとともに修正時のチップシュラウド部２下側の型となる固定型３とチップシュラウド部２を押す押し型４とから構成され、固定型３と押し型４との間にチップシュラウド部２を圧接させてチップシュラウド部２の変形部２Ａを平坦に変形修正させるものである。
【００２９】
ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の変形部２Ａを修正するにあたっては、２分割された固定型３によりガスタービン翼１を挟み込んで全体を固定する。すなわち、固定型３は翼の腹側に位置する固定型部と翼の背側に位置する固定型部とから構成される２分割構造となっており、２分割された固定型３の内面は各々ガスタービン翼１のチップシュラウド部直下の形状に対応しており、これにより、チップシュラウド部２の下部のガスタービン翼を挟みこんで変形修正装置に固定する。
【００３０】
そして、ガスタービン翼１を挟みこんだ固定型３は、図３に示す門型プレスの固定台に載せられる。押し型４は、門型プレスの可動部に取り付けられ、プレスを作動させて押し型４を変形部２Ａに接触させる。その接触した位置を相対的な基準位置とする。
【００３１】
その接触面がさらに押し型４を下降させ反り上がった変形部２Ａを押して、塑性変形させる。この場合、変位計で基準位置からの下降量を測定し、所定の位置まで押し型４下降させた後にプレスを上昇させる。そして、固定型３からガスタービン翼１を取り出して変形修正操作を終了する。
【００３２】
ここで、チップシュラウド部２の変形部２Ａを平坦に修正する場合、押し型４のプレスでチップシュラウド部２の変形部２Ａを平面にした後にプレスを解除すると、塑性変形分は修正できるが弾性変形分の戻り、いわゆるスプリングバックと呼ばれる変形戻りがあり変形が残留してしまう。そこで、固定型３のチップシュラウド部２に当る面は最終的な修正形状である平面から戻り量を差し引いた曲面、逆に言えば所定の曲面よりさらに曲げた曲面とする。また、押し型４も同様に平面に戻り量を加算した形状とする。
【００３３】
ところで、図４は本発明の変形修正装置が適用されるガスタービン翼１のチップシュラウド部の具体的形状を示したものである。図４（ａ）は、ガスタービン翼１の軸方向先端部（すなわち、図示しないガスタービン軸の径方向）から見た図であり、一方、図４（ｂ）は図４（ａ）のＮ−Ｎ断面を示したものである。
【００３４】
ガスタービン翼１は、チップシュラウド部２の回転方向先行端面２Ｆと、この翼の回転方向に対して先行する側に設けられている他のガスタービン翼１Ａのチップシュラウド部２′の回転方向後行端面２′Ｂとが互いに接触している。同様に、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂと、この翼の回転方向に対して後行する側に設けられている他のガスタービン翼１Ｂのチップシュラウド部２″の回転方向先行端面２″Ｆとが互いに接触している。そして、この接触による摩擦力により翼の振動を防止している。
【００３５】
そして、このようなガスタービン翼を備えたガスタービンプラントを長期間運転すると、一方のガスタービン翼１のチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂと隣接する他方のガスタービン翼１Ｂのチップシュラウド部２の回転方向先行端面２″Ｆとの度重なる接触による相互作用と、それぞれのチップシュラウド部２の上下面の温度差が主な原因となり、特にチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂ側が変形する。
【００３６】
さらに、このようなガスタービン翼１のチップシュラウド部２の上部には、燃焼ガスなどの作動流体が翼先端部から漏洩するのを防止するためのシールフィン１０が複数設けられている。加えてガスタービン翼１は、運転中に高温雰囲気中に長期間さらされるため、表面の部分の材質が酸化や窒化されてしまい、特に前記シールフィン部分は割れを生じやすくなっている。そのため、単に前記変形をプレスで修正しようとすると、このシールフィン１０などに割れを生じてしまい、結局翼を新しくすることを余儀なくされる。
【００３７】
そこで、本発明では、ガスタービン翼１の変形を修正しようとする際には、このような割れを生じさせないために、変形部分に負荷されるモーメント力と変位量を常にモニタするとともに、予め実験により得られたデータに基づいてスプリングバック量を把握し、加圧力を制御している。そして、実験データから予め決められた一定の加圧力に対して必要な変位量が得られない場合には、加圧を中止するようにしている。
【００３８】
図２は、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の変形修正操作過程の説明図である。図２（ａ）に示すように、固定型３をチップシュラウド部２のガスタービン翼１に取り付けた状態から押し型４を下降させる。押し型４がチップシュラウド部２の変形部２Ａに接触した時点で一端下降を止め、この時の押し型４の位置を記憶する。その後、押し型４にゆっくりと圧力を負荷して変形部２Ａの修正作業に移行する。そして、押し型４に圧力をかけるに従って下降してゆくこと（押し型４の変位があること）、すなわち、変形部２Ａが変形していることを確認する。なお、ここで圧力を上げても押し型４に変位が出ない場合には、何らかの異常であるとして作業を中止する。
【００３９】
図２（ｂ）は押し型４でチップシュラウド部２の反り上がった変形部２Ａを押圧している状態を示している。この状態ではチップシュラウド部２の変形部２Ａは平面よりさらに下降した状態になっている。
【００４０】
この後にプレスを解除し押し型４を戻すと、図２（ｃ）に示すように、弾性変形分の戻りがあるがその戻り分を余分に押圧しているので、チップシュラウド部２の変形部２Ａは最終的な修正希望形状である平面になる。
【００４１】
図３は、本発明の変形修正装置１００の１実施例の概略構成を示したものである。押し型４は外側コラム５６に支持された油圧シリンダ５３から進退するピストン６０の先端に設けられたフランジ６１に装着される。一方、固定型３は、内側コラム５７の横梁５７ａ上に固定され変形部２Ａをプレスする際の支持を行うともに、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の下面から同翼１を支持するようになっている。また、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２と反対側に設けられた植込み部１１は、固定ベース５９上に設置されたレール５８Ａ上を移動して開閉する植込み部チャック５８で挟持されて固定される。よって、ガスタービン翼１は、固定型３と植込み部チャック５８とにより固定されることで、油圧シリンダ５３から圧力を受けても翼全体に歪み等が生じないようにしている。油圧シリンダ５３には、制御バス５４を介して制御装置５１からの各種制御信号に基づいた補修する翼に適した圧力を発生する油圧発生装置５２から延びる油圧制御配管線５５が接続される。
【００４２】
このような構成の変形修正装置１００においては、制御装置５１から送信される後述する各種制御信号に基づいて、油圧発生装置５２は油圧シリンダ５３に変形修正作業を行う際に必要な圧力および変位をピストン６０により押し型４に与える。一方、ガスタービン翼１は、チップシュラウド部２下面および植込み部１１を固定されているため、他の部分に影響を及ぼすことなく固定型３と押し型４により変形部２Ａのみが修正される。なお、外側コラム５６および内側コラム５７は、ともにベース５９上に強固に固定されているため、例え油圧シリンダ５３から過大な圧力が負荷されても変形修正作業に対しては良好な結果が得られる。
【００４３】
図５は、制御装置５１の具体的構成を示したものである。ガスタービン翼１の変形修正作業を開始する際には、まずキーボード等の入力装置を介して初期データ２０２を、制御装置５１内に設けられた変形修正演算器２０１に入力する。初期データ２０２が入力された変形修正演算器２０１では、この初期入力データ２０２、例えば変形量、翼の材料、過去の変形修正歴、等に基づいて、予め蓄積された実験データデータベース２０３（以下データベースをＤＢと略して記す）や補修実績データベース２０４（同）内を検索し、最適な実験データもしくは過去の変形修正時のデータに基づいた変位量と圧力を引き出し、変位演算器２０５および圧力演算器２０６にそれぞれデータを送信する。変位演算器２０５および圧力演算器２０６は、変形修正演算器２０１から入力されたデータに基づいて油圧発生装置５２が油圧シリンダ５３のピストン６０が所望の変位量、圧力を出力するようにデータを送信する。
【００４４】
一方、ガスタービン翼１の変形修正作業が開始されると、油圧シリンダ５３からは押し型４が変形部２Ａに接触してからの実変位量のデータが、制御装置５１の指示／実変位比較器２０７にフィードバックデータとして逐次送信される。指示／実変位比較器２０７では、前記変位演算器２０５および圧力演算器２０６からの指示信号と油圧シリンダ５３からの実変位量のデータが比較され、その結果（比較データ）は前記変形修正演算器２０１に送信される。前記変形修正演算器２０１では、前記比較データを最初の信号送出時に参照した前記実験データＤＢ２０３もしくは補修実績ＤＢ２０４と再度比較し、データ上大きな差異が生じている際には、作業を停止するための信号を送信する。
【００４５】
一方、油圧発生装置５２に変位演算器２０５および圧力演算器２０６から送信されるデータは、各演算器の出口直後に分岐されそれぞれ指示信号／実信号比較整理演算器２０８に入力されるとともに、前記油圧シリンダ５３からの実変位量データも同様に分岐されて同演算器２０８に入力される。そして、変形修正演算器２０１に入力された初期入力データ２０２とともにその時に指示した変位量や圧力およびそのフィードバックデータである実変位量データを補修実績ＤＢに蓄積される。そして、この補修実績ＤＢのデータは後日再度行われる同一翼の変形修正作業に参照される。
【００４６】
なお、実験データＤＢの具体的なデータの内容としては、例えば押し型４で変形部２Ａに与えた変位量に対する戻り量（スプリングバック量）のデータや、押し型４で圧力を負荷（プレス）した際に変形部２Ａに生じる弾性変形量や塑性変形量のデータが挙げられ、これらのデータは実際の実験値や数値解析等で得られるデータも含まれる。
【００４７】
一方、補修実績ＤＢの具体的なデータの内容としては、実際の変形補修作業で得られた押し型４で変形部２Ａに与えた変位量に対する戻り量（スプリングバック量）のデータや、押し型４で圧力を負荷（プレス）した際に変形部２Ａに生じる弾性変形量や塑性変形量のデータに加え、その時の変位量指示値、圧力指示値、材料名、運転時間、翼長、使用されたプラント名、チップシュラウド形状、等が挙げられる。
【００４８】
第１の実施の形態によれば、固定型３を用いてチップシュラウド部２の裏側を固定するとともに、ガスタービン翼１の植込み部も固定するので、翼の長さに拘わらず安定した修正作業をすることができる。また、チップシュラウド部２の反り上がり変形部２Ａを修正できるので、ガスタービン翼１同士の接触面積を確保するためのガスタービン翼１の配列を調整する必要がなくなる。また、配列調整を行っても接触面積を確保できずに廃棄していたガスタービン翼１も廃棄せずに再使用することができる。
【００４９】
また、固定型３と押し型４との形状に予め蓄積された実験データに基づいて弾性変形分の戻り量を考慮しているので、プレス解除後に希望の形状が得られる。また、所定の最終形状を得るためにプレス時の圧力を制御するとともに最小変形しか与えないため、余分な変形による割れなどの発生が防止できる。本実施の形態は、比較的変形量の少なく、１回のプレスで修正が可能なチップシュラウドに好適である。
【００５０】
図６は、本発明の変形修正装置を適用したガスタービン翼の修正前後の形状変化を示したものである。図中、縦軸はチップシュラウド部２の頂点を基準として、各位置における変形量をパーセンテージで表したものである。一方、横軸はチップシュラウド部２の頂点の位置を基準として、その前後の距離をパーセンテージに表したものである。
【００５１】
図において、新製時のチップシュラウド部２の変形量を点線で示している。図から分かるように、ガスタービン翼１の回転面から見た場合にはチップシュラウド部２は山型を成している。
【００５２】
一方、実線は長期運転後のガスタービン翼１の修正前のチップシュラウド部２の変形量を示したものであり、頂点部を境にして片側のチップシュラウド部２が新製時よりも大きく変形していることが分かる。
【００５３】
さらに、一点鎖線は本発明の修正装置を適用した後のチップシュラウド部２の変形量を示したものであり、ほぼ新製時と同様の形状に戻っていることは分かる。加えて、大きく変形のしていない部分についても、本発明の修正装置を用いることで新製翼とほぼおなじ形状に戻ることが分かる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４を２個以上のブロックに分割して形成したものであり、各ブロック毎の押し型部を個別にチップシュラウド部に押し付けて変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００５５】
図７示すように、固定型３を用いてガスタービン翼１を固定する。固定型３の固定の仕方は第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態では、押し型４が２個以上のブロックに分割して形成されている。図７では、押し型本体部４ａ、第１の押し型分割部４ｂ、第２の押し型分割部４ｃ、第３の押し型分割部４ｄの押し型部から形成されたものを示している。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態の具体的な全体構成を図８に示し、第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００５７】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、押し型４が分割して配置されたことに対応して、それらを駆動する油圧シリンダ５３も同様に分割された押し型４ａ〜４ｄに対応する油圧シリンダ５３Ａ〜５３Ｄが設けられている点と、それらの油圧シリンダ５３Ａ〜５３Ｄを駆動する油圧発生装置５２も４台設けられている点である。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
まず、押し型本体４ａをプレスし、チップシュラウド部２の変形部２Ａの比較的中央部を加圧する。その状態で次に第１の押し型分割部４ｂをプレスする。ここで、制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの押し型本体４ａと第１の押し型分割部４ｂに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｂをプレスする油圧シリンダ５３Ｂには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。その状態で、第２の押し型分割部４ｃがプレスされるが、同様に制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの第１の押し型分割部４ｂと第２の押し型分割部４ｃに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｃをプレスする油圧シリンダ５３Ｃには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。さらに、その状態で、第２の押し型分割部４ｄがプレスされるが、同様に制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの第２の押し型分割部４ｃと第３の押し型分割部４ｄに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｄをプレスする油圧シリンダ５３Ｄには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。
【００５９】
これにより、変形部２Ａの中央部から端部まで段階的に変形が修正されていく。そして全ての押し型部４ａ〜４ｄをプレスした後にプレスを除去し、固体型３を取り除いて変形修正作業を完了する。
【００６０】
この第２の実施の形態によれば、チップシュラウド部２の端部での変形が大きい場合においても、割れを発生させずに変形修正作業が可能となる。すなわち、チップシュラウド部２の端部での変形が大きい場合に、分割しない押し型４を用いると、変形部端部での押圧時初期変位量が大きく、ガスタービン翼１の材料の破断伸びに達するひずみを生じてしまう恐れがあり、加えて長期の運転により翼材料の表面が変質しているためその傾向は益々高くなる。しかし、この第２の実施の形態では、分割した押し型４を用いて、変形部根元部から順次端部側へとプレスしていくので、分割した押し型４に対応する変形部分毎に負荷する力、すなわちモーメント力を制御しているため、割れを生じさせることは無い。
【００６１】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図９本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図であり、図１０はその具体的な全体構成を示した図である。
【００６２】
この第３の実施の形態は、図７に示した第２の実施の形態に対し、固定型３をも２個以上のブロックに分割して形成したものであり、各ブロック毎の固定型部３ａ〜３ｄは個別にチップシュラウド部２の裏面に順次押し付けられてチップシュラウド部２の変形修正を行うようにしたものである。第２の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００６３】
図９に示すように、本実施例では、固定型３及び押し型４がそれぞれ２個以上のブロックに分割して形成されている。即ち、固定型３は４個に分割され、固定型本体部３ａ、第１の固定型分割部３ｂ、第２の固定型分割部３ｃ、第３の固定型分割部３ｄの固定型部から形成されている。一方、押し型４も４個に分割され、押し型本体部４ａ、第１の押し型分割部４ｂ、第２の押し型分割部４ｃ、第３の押し型分割部４ｄの押し型部から形成されている。
【００６４】
本実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は、図１０に示されるように、固定型３が分割して配置されたことに対応して、それらを駆動する油圧シリンダ５３が分割された第１の固定型３ａ〜第３の固定型３ｄに対応して油圧シリンダ５３Ｅ〜５３Ｇが設けられている点と、それらの油圧シリンダ５３Ｅ〜５３Ｆを駆動する油圧発生装置５２がさらに３台追設されている点である。その他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【００６５】
まず、固定型３ａ〜３ｄは通常位置に保った状態で、押し型本体４ａをプレスし、チップシュラウド部２の変形部２Ａの比較的中央部を加圧する。その状態で次に第１の押し型分割部４ｂをプレスする。第１の押し型分割部４ｂでプレスした後に、この第１の押し型分割部４ｂを引き上げてプレスを除去すると共に、第１の固定分割部３ｂを破線の位置つまり弾性変形の戻り量だけ上昇させる。その後、第２の押し型分割部４ｃでプレスして第２の押し型分割部４ｃを引き上げてプレスを除去し、第２の固定分割部３ｃを破線の位置つまり弾性変形の戻り量だけ上昇させる。最後に第３の押し型分割部４ｄでプレスして第３の押し型分割部４ｄを引き上げてプレスを除去して変形修正を終了する。このように、既修正部の固定型３の位置を、［修正後の形状から戻り量分を差し引いた位置］から［修正後の形状の位置］に移動させて変形修正を行う。
【００６６】
なお、上記の各押し型分割部４ｂ〜４ｄをプレスする際の油圧シリンダ５３Ｂから５３Ｄの制御および制御装置の働きに関しては、第２の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００６７】
第３の実施の形態によれば、チップシュラウド部２を部分的にプレスするのでプレス能力が小さいものでも変形修正が可能である。そして、変形中央部から先端部にかけて漸次変形させていき、既変形部は固定するので変形が大きくなることがなく割れが発生しない。また、分割型の組合せを変えることで、種々の変形形状に対応が可能となる。
【００６８】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図で、図１２はその全体構成を示した図である。
【００６９】
この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４に代えて、チップシュラウド部２と接する部分が凸形に形成された小型の移動押し型５を用いたものであり、その凸部をチップシュラウド部２の表面の一部に接触させながら押圧してチップシュラウド部２全体に漸次移動させ、チップシュラウド部２を変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００７０】
図１２に示すように、本発明の変形修正装置１００の移動押し型５は、水平駆動用油圧装置５３Ｂ１、５３Ｂ２のピストンによって翼チップシュラウド部２の長手方向に沿って移動する押し型支持部５ａに取り付けられている。そして、水平駆動用油圧装置５３Ｂ１、５３Ｂ２は、外側コラム５６に支持された油圧シリンダ５３Ａから進退するピストン６０の先端に設けられた押圧コラム５６ａによって支持されている。
【００７１】
各油圧装置５３Ａ、５３Ｂ１、５３Ｂ２は、油圧発生装置５２Ａ、５２Ｂに接続されており、制御装置５１から信号バス５４Ａ、５４Ｂを介して送られる各種制御信号により翼変形部２Ａに最適な押圧力（プレス）と変位を出力する。その他の構成は、第１の実施の形態と同一なので、その説明を省略する。
【００７２】
第４の実施の形態では、小型の移動押し型５の形状は、第１の実施の形態の押し型４とは異なり下に凸部が形成されており、移動押し型５の凸部がチップシュラウド部２の一部に接触する形状になっている。そして、移動押し型５をチップシュラウド部２の変形部２Ａの根元から先端部に向って漸次加圧しながら移動させる。破線で示した移動後の移動押し型５’が最終的なプレス位置である。このようにして、プレスした後にプレスを除去して変形修正を完了する。
【００７３】
移動押し型５の移動速度としては、毎秒１〜５ｍｍ程度の移動速度が最適である。これより遅いと、単に作業時間が延びるだけであり、変形修正に関しては効果は無い。一方、これより早いと変形修正が塑性変形が完全に行われる前に押し型５が移動してしまうため、変形効率が悪くなる。なお、移動は必ずしも１回に限定されずに、変形部根元位置から端部位置までプレスを行った後、再度根元位置に戻りプレスを行っても良い。その場合には、必ず根元位置から開始し、端部位置まで行なうものとし、途中からは行わないようにする。途中からプレスを開始すると、その開始部分から先の再プレスを行なった領域と、その前の再プレスを行わなかった部分の強度が変わり、かえってチップシュラウドの寿命を低下させるためである。
【００７４】
なお、移動押し型５の先端部は、チップシュラウド部２の大きさにもよるが、できるだけＲ形状の大きいものが最適である。Ｒ形状は、チップシュラウド部２との接触部が点接触なるとチップシュラウド部を傷つけることになるため、あまりＲが小さいものは、避ける必要がある。
【００７５】
第４の実施の形態によれば、１つの移動押し型５で変形中央部から先端部までをプレスできるので、複雑な分割押し型を用いる必要がない。また、チップシュラウド部２の形状が異なったガスタービン翼１でも、比較的似た形状であれば移動押し型５の形状を変えずに１つの移動押し型５で対応できる。
【００７６】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図１３は本発明の第５の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４のチップシュラウド部２と接する面の形状を凸面に形成し、押し型４を左右にローリングさせながら接触部（荷重位置）を漸次移動させてチップシュラウド部２を変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００７７】
図１３に示すように、固定型３を用いてガスタービン翼１を固定する。固定型３の固定の仕方は第１の実施の形態と同様である。第５の実施の形態では、押し型４は、有る点を中心にしてローリング運動を行なうことで横方向に移動させずに変形部２Ａをプレスできるように凸面状に形成されている。
【００７８】
まず、押し型４の中央部までをチップシュラウド部２に接触させプレスする。
【００７９】
その後、押し型４をチップシュラウド部の長手方向にローリングさせて、チップシュラウド部に負荷する荷重位置を漸次変形部２Ａの端部の方に移動させる。これにより、押し型４のチップシュラウド部２の変形部２Ａに対する接触面が漸次変化する。最終的に破線で示した移動後の押し型４’までプレスする。この後に、プレスを除去して変形修正を終了する。
【００８０】
第５の実施の形態によれば、押し型４に負荷する荷重位置を漸次変化させて、変形部２Ａの根元部から順次端部へとプレスしていくので、先端部にプレス修正が集中することがなく割れが発生しない。また、押し型４を移動させないので、プレス部に移動の際のこすり傷が付きにくい。
【００８１】
次に、本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法を説明する。
【００８２】
図１４は本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法の処理工程を示すフローチャートである。
【００８３】
変形しているチップシュラウドが存在するガスタービンを運転しつづけると、異常振動、出力低下などの事態が生じるため、定期点検等で常に監視しておく必要がある。まず、上記した本発明の変形修正装置では、基本的には、タービン翼１本づつ修正装置に設置して変形修正作業を行うため、ガスタービンプラントの運転を停止する必要がある（Ｓ１）。
【００８４】
次いで、チップシュラウド部の変形具合を１本づつ目視等により検査を行なう（Ｓ２）。変形が無い場合、もしくは変形はしているが変形修正作業を行う必要は無い程度の場合には、次の翼の検査に進む（Ｓ３）。
【００８５】
そして、変形しているものがあればガスタービン軸から引き抜く（Ｓ４）。
【００８６】
引き抜いたガスタービン翼は、長期の運転により材質が劣化し延性が低下しているので、加熱軟化処理を行う（Ｓ５）。これは、ガスタービン翼全体を真空炉に入れて加熱しても良く、また高周波誘導加熱により変形修正部の近傍のみを加熱しても良い。加熱温度は翼材料に依存するが、通常は材料の溶体化温度以上にするのが一般的である。
【００８７】
次に、タービン翼を変形修正装置１００の固定型３に設置し（Ｓ６）、翼を固定型に位置決めを行い固定する（Ｓ７）とともに、翼の植込み部についても固定する（Ｓ８）。これにより翼は、変形修正装置１００に強固に固定され、変形修正作業時の圧力に翼全体に変形が及ぶことなく作業が行える。次に、押し型４を変形修正装置の油圧シリンダ５３に設置する（Ｓ９）。なお、上記固定型３と押し型４は、予めチップシュラウド部２の変形状況の観察を行うとともに、過去の補修作業のデータ、過去の実験データ、等から予め決められた形状をしている。
【００８８】
次に、押し型が設置された油圧シリンダを一端チップシュラウド部の変形部に接触する位置まで降下させる（Ｓ１０）。これは、変形部の変位や油圧シリンダの圧力と実際の変形部の変位量の関係をデータとして収集するための基準位置を決めるためと、一気に変形修正作業を行うことによる材料の割れ等を不具合を避けるためである。次に、油圧シリンダに圧力をかけてチップシュラウド部の変形部を押し型と固定型の間でプレスを行う（Ｓ１１）。同時に、油圧シリンダの圧力および押し型が実際の変位した量は制御装置５１にフィードバックデータとして送られる。
【００８９】
このフィードバックデータにおいては、油圧シリンダに送られる圧力とチップシュラウド部の変形部の変位量のデータとを監視している（Ｓ１２）。そして、圧力ととも変形部の予め決められた変位が得られた場合には補修完了と判断して、この翼の作業は完了する（Ｓ１３）。一方、油圧シリンダの圧力が上昇してもチップシュラウド部の変位が無い、もしくは過去のデータから著しく異なる変位量のデータが得られた場合には、どこか異常があると判断し作業を中止する（Ｓ１３）。
【００９０】
そして、補修完了の翼を変形修正装置から取り外し、新たな補修すべき翼を設置して前記ステップＳ６から新たに開始される。
【００９１】
なお、必要に応じて、変形修正作業の後にＨＩＰ材質再生化処理によりガスタービン翼全体の材質を再生するとともに、ガスタービン翼の材質に適合した溶体化・時効熱処理を施してもよい。
【００９２】
この実施の形態によれば、チップシュラウド部の変形修正前にチップシュラウド部を軟化させておくので割れの発生がなくなる。また、チップシュラウド部の変形修正時には、内部にミクロ欠陥が発生した場合でも、変形修正後のＨＩＰ材質再生化時にこの欠陥は除去され健全性が保たれる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡便で割れなどの発生しないガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正を行うことができる。チップシュラウド部の変形を簡便に修正できるので、高価な新ガスタービン翼を用いずに、またガスタービン翼の配列の調整も行わずに、運転後のガスタービン翼を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置でのチップシュラウド部の変形修正操作過程の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図４】 (a)は本発明の第１の実施の形態の変改修正装置が適用されるガスタービン翼のチップシュラウド部の形状を示す模式図、(b)は(a)のIVB-IVB線断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の制御装置ブロック図。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置を適用したガスタービン翼の修正前後の形状変化を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１４】本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法の処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ガスタービン翼、２…チップシュラウド部、３…固定型、４…押し型、５…移動押し型、５１… 制御装置、５２…油圧発生装置(駆動機構)駆動、５３…油圧シリンダ、５６、５７…支持コラム、６０…ピストン、１００…変形修正装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機に用いられるガスタービン翼のチップシュラウド部の変形をプレス機を用いて修正するためのガスタービン翼の変形修正装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機用のガスタービン翼は過酷な条件で使用されるため、運転時間が増すにつれて、材質が劣化したり変形したりする。ガスタービン翼は高価な耐熱合金製であるため、できるだけ廃棄や新規製作せずに、劣化・変形したものを補修して再使用することが経済的には望ましい。材質の劣化に対しては、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）による材質再生化処理による再生が試みられ、ある程度の効果が得られている。
【０００３】
一方、変形に関しては修正するのではなく、円周状に配置するガスタービン翼の配置を変えて、隣り合うガスタービン翼のチップシュラウド部の接触面積が小さくなり過ぎないように調整することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、材質の劣化はＨＩＰ材質再生化処理を用いてある程度再生することができるが、ＨＩＰ材質再生化処理はガスによる等方加圧を用いるので変形を修正することはできない。そこで、隣り合うガスタービン翼のチップシュラウド部の接触面積が小さくなり過ぎないように、ガスタービン翼の配置を調整している。従って、調整に時間と費用が掛り、この調整により接触面積が確保できても、全体のバランス調整が困難になる場合がある。また、どのように配置しても接触面積を確保できない場合もある。これらのような場合は、調整困難な部分に高価な新しいガスタービン翼を用いざるをえない。
【０００５】
こうような翼の変形の修正技術に関しては、蒸気タービン翼やガスタービン翼を鍛造により製作する際の、翼の、特に有効部（作動流体である蒸気や燃焼ガスが流れる部分）に生じた「ねじれ歪み」や「まがり歪み」などの矯正を、翼自体を大型のプレス機に固定して、翼（有効部）の腹側と背側からプレスする方法が開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２６２２６２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−２７６２１６号公報
しかしこれらの技術は、翼の新製時の歪みを対象としている点、翼有効部の歪みを対象としている点、等から、先端部に設けられたシュラウドの変形に対しては適用できない。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善することであり、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形を簡便に修正できるガスタービン翼の変形修正装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の裏側に固定され前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型と、前記ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の表面を押圧し前記固定型との間で前記チップシュラウド部を圧接して変形修正を行う押し型と、前記固定型を押し型に対して支持する支持機構と、前記押し型に接続され、押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置を含む油圧駆動機構と、前記油圧駆動機構に接続され、予め格納された変形修正データに基づき、駆動条件を設定し指示する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に、チップシュラウド部の裏面を保持する固定型をチップシュラウド部の裏側に固定する。そして、押し型により、チップシュラウド部の表面を押圧し、固定型との間でチップシュラウド部を圧接して変形修正を行う。この際、油圧駆動機構に接続された制御装置により、予め格納された変形修正データに基づき、駆動条件を設定し指示された条件に従って的確に修正される。
【００１１】
請求項２の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記固定型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を差し引いた形状とし、一方、前記押し型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を加えた形状としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、固定型のチップシュラウド部と接する面の形状がチップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を差し引いた形状としているので、弾性変形分の戻り量も適正に修正できる。また、押し型のチップシュラウド部と接する面の形状がチップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を加えた形状としているので、弾性変形分の戻り量も適正に修正できる。
【００１３】
請求項３の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項２の発明において、前記予め格納されたデータは、前記油圧駆動機構の加圧装置に出力すべき圧力と変位量を含み、前記制御装置は、変位演算部および圧力演算部を有し、前記戻り量は、押し型がチップシュラウド部の変形部に当接した位置を基準位置としたとき、予め実験により求められたデータに基づき、前記変位演算部および圧力演算部により演算設定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項２の発明の作用に加え、ガスタービン翼の変形修正は、予め格納されたデータ（圧力と変位量）に基づき、制御装置の変位演算部および圧力演算部により、修正後の戻り量も的確に考慮されて演算し修正される。
【００１５】
請求項４の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は２個以上のブロックに分割して形成され、前記押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置が各ブロックに対応した加圧部を含み、各押し型部を個別の設定条件で前記チップシュラウド部の表面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、分割された押し型の各ブロック毎の押し型部個別の加圧装置を用いて、制御された状態で個別にチップシュラウド部の表面に順次押し付けて変形修正する。従って変形部にプレスが集中することがなく割れが発生しない。
【００１７】
請求項５の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記固定型は、前記押し型の各ブロックに対応させて、２個以上のブロックに分割して形成され、前記油圧駆動機構が、前記固定型の各ブロックに対応して押圧する加圧装置を含み、各ブロック毎の前記固定型部は個別に前記チップシュラウド部の裏面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明の作用に加え、分割された固定型の各ブロック毎の固定型部を個別にチップシュラウド部の裏面に順次押し付けて変形修正する。これにより、種々の変形形状の修正が可能となる。
【００１９】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は、前記チップシュラウド部と接する部分が凸形に形成され、前記駆動機構が、前記凸部を前記チップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧する押圧装置と、この押し型を前記チップシュラウド部全体に漸次移動させる移動装置を含み、前記チップシュラウド部に対し加圧移動させながら変形修正するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型は、前記チップシュラウド部と接する部分が凸形に形成され、前記駆動機構が、前記凸部を前記チップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧する押圧装置と、この押し型を前記チップシュラウド部全体に漸次移動させる移動装置を含み、前記チップシュラウド部に対し加圧移動させながら変形修正するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置においては、請求項１の発明の作用に加え、押し型の荷重位置を漸次移動させて凸面部がチップシュラウド表面に接する位置を漸次移動させ、チップシュラウド部を変形修正する。従って、変形部の先端部にプレスが集中することがなく、また、プレス時に移動の際のこすり傷が付きにくい。
【００２２】
請求項７の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明において、前記押し型の前記チップシュラウド部と接する面の形状は凸面に形成し、前記加圧装置は、前記押し型の荷重位置を漸次移動させて前記凸面部が前記チップシュラウド表面に接する位置を漸次移動させるよう前記押し型をローリングし、前記チップシュラウド部を変形修正することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明に係るガスタービン翼の変形修正装置は、請求項１の発明の作用に加え、移動押し型の凸部をチップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧してチップシュラウド部全体に漸次移動させ、チップシュラウド部を変形修正する。従って、変形中央部から先端部までを複雑な押し型を用いることなく変形修正できる。
【００２４】
請求項８の発明に係るガスタービン翼の変形修正方法は、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形の有無を検査する工程と、チップシュラウド部の変形部が修正作業が必要か否かを判断する工程と、前記判断工程において修正作業が必要と判断された翼に対して軟化処理を行う工程と、前記チップシュラウド部の裏側のガスタービン翼に前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型を取り付ける工程と、前記固定型に対して前記チップシュラウド部の表面を押圧する押し型をチップシュラウド部の変形部に接触した時点で停止する工程と、前記押し型がチップシュラウド部に接触した状態から押圧しチップシュラウド部を固定型との間で圧接する工程と、からなること特徴とする。
【００２５】
また、請求項９に記載のように、この変形修正方法は、さらに、前記押し型を押圧したときに押し型の変位の有無を判断し、変位が有る場合には修正作業を継続し変位が無い場合には作業を中止する工程を含む。
【００２６】
請求項８、９の発明に係るガスタービン翼の変形修正方法においては、ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形を過去の実験データ等を含む所定のデータ等に基づき、十分に演算処理を行い、押圧による戻り量も計算した上で実施される。また、変形修正前に、軟化処理を行い、その後にチップシュラウド部の変形修正を行なうので変形修正の際の割れの発生を防止できる。
【００２７】
また、チップシュラウド部の変形修正後にガスタービン翼全体のＨＩＰ材質再生化処理及び溶体化時効熱処理を行い、ガスタービン翼全体の材質を再生すると共に、この材質に適合した溶体化、時効熱処理を施す事も好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置(図３)の変形修正部の概略構成図である。ガスタービン翼の変形修正装置は、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２を固定するとともに修正時のチップシュラウド部２下側の型となる固定型３とチップシュラウド部２を押す押し型４とから構成され、固定型３と押し型４との間にチップシュラウド部２を圧接させてチップシュラウド部２の変形部２Ａを平坦に変形修正させるものである。
【００２９】
ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の変形部２Ａを修正するにあたっては、２分割された固定型３によりガスタービン翼１を挟み込んで全体を固定する。すなわち、固定型３は翼の腹側に位置する固定型部と翼の背側に位置する固定型部とから構成される２分割構造となっており、２分割された固定型３の内面は各々ガスタービン翼１のチップシュラウド部直下の形状に対応しており、これにより、チップシュラウド部２の下部のガスタービン翼を挟みこんで変形修正装置に固定する。
【００３０】
そして、ガスタービン翼１を挟みこんだ固定型３は、図３に示す門型プレスの固定台に載せられる。押し型４は、門型プレスの可動部に取り付けられ、プレスを作動させて押し型４を変形部２Ａに接触させる。その接触した位置を相対的な基準位置とする。
【００３１】
その接触面がさらに押し型４を下降させ反り上がった変形部２Ａを押して、塑性変形させる。この場合、変位計で基準位置からの下降量を測定し、所定の位置まで押し型４下降させた後にプレスを上昇させる。そして、固定型３からガスタービン翼１を取り出して変形修正操作を終了する。
【００３２】
ここで、チップシュラウド部２の変形部２Ａを平坦に修正する場合、押し型４のプレスでチップシュラウド部２の変形部２Ａを平面にした後にプレスを解除すると、塑性変形分は修正できるが弾性変形分の戻り、いわゆるスプリングバックと呼ばれる変形戻りがあり変形が残留してしまう。そこで、固定型３のチップシュラウド部２に当る面は最終的な修正形状である平面から戻り量を差し引いた曲面、逆に言えば所定の曲面よりさらに曲げた曲面とする。また、押し型４も同様に平面に戻り量を加算した形状とする。
【００３３】
ところで、図４は本発明の変形修正装置が適用されるガスタービン翼１のチップシュラウド部の具体的形状を示したものである。図４（ａ）は、ガスタービン翼１の軸方向先端部（すなわち、図示しないガスタービン軸の径方向）から見た図であり、一方、図４（ｂ）は図４（ａ）のＮ−Ｎ断面を示したものである。
【００３４】
ガスタービン翼１は、チップシュラウド部２の回転方向先行端面２Ｆと、この翼の回転方向に対して先行する側に設けられている他のガスタービン翼１Ａのチップシュラウド部２′の回転方向後行端面２′Ｂとが互いに接触している。同様に、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂと、この翼の回転方向に対して後行する側に設けられている他のガスタービン翼１Ｂのチップシュラウド部２″の回転方向先行端面２″Ｆとが互いに接触している。そして、この接触による摩擦力により翼の振動を防止している。
【００３５】
そして、このようなガスタービン翼を備えたガスタービンプラントを長期間運転すると、一方のガスタービン翼１のチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂと隣接する他方のガスタービン翼１Ｂのチップシュラウド部２の回転方向先行端面２″Ｆとの度重なる接触による相互作用と、それぞれのチップシュラウド部２の上下面の温度差が主な原因となり、特にチップシュラウド部２の回転方向後行端面２Ｂ側が変形する。
【００３６】
さらに、このようなガスタービン翼１のチップシュラウド部２の上部には、燃焼ガスなどの作動流体が翼先端部から漏洩するのを防止するためのシールフィン１０が複数設けられている。加えてガスタービン翼１は、運転中に高温雰囲気中に長期間さらされるため、表面の部分の材質が酸化や窒化されてしまい、特に前記シールフィン部分は割れを生じやすくなっている。そのため、単に前記変形をプレスで修正しようとすると、このシールフィン１０などに割れを生じてしまい、結局翼を新しくすることを余儀なくされる。
【００３７】
そこで、本発明では、ガスタービン翼１の変形を修正しようとする際には、このような割れを生じさせないために、変形部分に負荷されるモーメント力と変位量を常にモニタするとともに、予め実験により得られたデータに基づいてスプリングバック量を把握し、加圧力を制御している。そして、実験データから予め決められた一定の加圧力に対して必要な変位量が得られない場合には、加圧を中止するようにしている。
【００３８】
図２は、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の変形修正操作過程の説明図である。図２（ａ）に示すように、固定型３をチップシュラウド部２のガスタービン翼１に取り付けた状態から押し型４を下降させる。押し型４がチップシュラウド部２の変形部２Ａに接触した時点で一端下降を止め、この時の押し型４の位置を記憶する。その後、押し型４にゆっくりと圧力を負荷して変形部２Ａの修正作業に移行する。そして、押し型４に圧力をかけるに従って下降してゆくこと（押し型４の変位があること）、すなわち、変形部２Ａが変形していることを確認する。なお、ここで圧力を上げても押し型４に変位が出ない場合には、何らかの異常であるとして作業を中止する。
【００３９】
図２（ｂ）は押し型４でチップシュラウド部２の反り上がった変形部２Ａを押圧している状態を示している。この状態ではチップシュラウド部２の変形部２Ａは平面よりさらに下降した状態になっている。
【００４０】
この後にプレスを解除し押し型４を戻すと、図２（ｃ）に示すように、弾性変形分の戻りがあるがその戻り分を余分に押圧しているので、チップシュラウド部２の変形部２Ａは最終的な修正希望形状である平面になる。
【００４１】
図３は、本発明の変形修正装置１００の１実施例の概略構成を示したものである。押し型４は外側コラム５６に支持された油圧シリンダ５３から進退するピストン６０の先端に設けられたフランジ６１に装着される。一方、固定型３は、内側コラム５７の横梁５７ａ上に固定され変形部２Ａをプレスする際の支持を行うともに、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２の下面から同翼１を支持するようになっている。また、ガスタービン翼１のチップシュラウド部２と反対側に設けられた植込み部１１は、固定ベース５９上に設置されたレール５８Ａ上を移動して開閉する植込み部チャック５８で挟持されて固定される。よって、ガスタービン翼１は、固定型３と植込み部チャック５８とにより固定されることで、油圧シリンダ５３から圧力を受けても翼全体に歪み等が生じないようにしている。油圧シリンダ５３には、制御バス５４を介して制御装置５１からの各種制御信号に基づいた補修する翼に適した圧力を発生する油圧発生装置５２から延びる油圧制御配管線５５が接続される。
【００４２】
このような構成の変形修正装置１００においては、制御装置５１から送信される後述する各種制御信号に基づいて、油圧発生装置５２は油圧シリンダ５３に変形修正作業を行う際に必要な圧力および変位をピストン６０により押し型４に与える。一方、ガスタービン翼１は、チップシュラウド部２下面および植込み部１１を固定されているため、他の部分に影響を及ぼすことなく固定型３と押し型４により変形部２Ａのみが修正される。なお、外側コラム５６および内側コラム５７は、ともにベース５９上に強固に固定されているため、例え油圧シリンダ５３から過大な圧力が負荷されても変形修正作業に対しては良好な結果が得られる。
【００４３】
図５は、制御装置５１の具体的構成を示したものである。ガスタービン翼１の変形修正作業を開始する際には、まずキーボード等の入力装置を介して初期データ２０２を、制御装置５１内に設けられた変形修正演算器２０１に入力する。初期データ２０２が入力された変形修正演算器２０１では、この初期入力データ２０２、例えば変形量、翼の材料、過去の変形修正歴、等に基づいて、予め蓄積された実験データデータベース２０３（以下データベースをＤＢと略して記す）や補修実績データベース２０４（同）内を検索し、最適な実験データもしくは過去の変形修正時のデータに基づいた変位量と圧力を引き出し、変位演算器２０５および圧力演算器２０６にそれぞれデータを送信する。変位演算器２０５および圧力演算器２０６は、変形修正演算器２０１から入力されたデータに基づいて油圧発生装置５２が油圧シリンダ５３のピストン６０が所望の変位量、圧力を出力するようにデータを送信する。
【００４４】
一方、ガスタービン翼１の変形修正作業が開始されると、油圧シリンダ５３からは押し型４が変形部２Ａに接触してからの実変位量のデータが、制御装置５１の指示／実変位比較器２０７にフィードバックデータとして逐次送信される。指示／実変位比較器２０７では、前記変位演算器２０５および圧力演算器２０６からの指示信号と油圧シリンダ５３からの実変位量のデータが比較され、その結果（比較データ）は前記変形修正演算器２０１に送信される。前記変形修正演算器２０１では、前記比較データを最初の信号送出時に参照した前記実験データＤＢ２０３もしくは補修実績ＤＢ２０４と再度比較し、データ上大きな差異が生じている際には、作業を停止するための信号を送信する。
【００４５】
一方、油圧発生装置５２に変位演算器２０５および圧力演算器２０６から送信されるデータは、各演算器の出口直後に分岐されそれぞれ指示信号／実信号比較整理演算器２０８に入力されるとともに、前記油圧シリンダ５３からの実変位量データも同様に分岐されて同演算器２０８に入力される。そして、変形修正演算器２０１に入力された初期入力データ２０２とともにその時に指示した変位量や圧力およびそのフィードバックデータである実変位量データを補修実績ＤＢに蓄積される。そして、この補修実績ＤＢのデータは後日再度行われる同一翼の変形修正作業に参照される。
【００４６】
なお、実験データＤＢの具体的なデータの内容としては、例えば押し型４で変形部２Ａに与えた変位量に対する戻り量（スプリングバック量）のデータや、押し型４で圧力を負荷（プレス）した際に変形部２Ａに生じる弾性変形量や塑性変形量のデータが挙げられ、これらのデータは実際の実験値や数値解析等で得られるデータも含まれる。
【００４７】
一方、補修実績ＤＢの具体的なデータの内容としては、実際の変形補修作業で得られた押し型４で変形部２Ａに与えた変位量に対する戻り量（スプリングバック量）のデータや、押し型４で圧力を負荷（プレス）した際に変形部２Ａに生じる弾性変形量や塑性変形量のデータに加え、その時の変位量指示値、圧力指示値、材料名、運転時間、翼長、使用されたプラント名、チップシュラウド形状、等が挙げられる。
【００４８】
第１の実施の形態によれば、固定型３を用いてチップシュラウド部２の裏側を固定するとともに、ガスタービン翼１の植込み部も固定するので、翼の長さに拘わらず安定した修正作業をすることができる。また、チップシュラウド部２の反り上がり変形部２Ａを修正できるので、ガスタービン翼１同士の接触面積を確保するためのガスタービン翼１の配列を調整する必要がなくなる。また、配列調整を行っても接触面積を確保できずに廃棄していたガスタービン翼１も廃棄せずに再使用することができる。
【００４９】
また、固定型３と押し型４との形状に予め蓄積された実験データに基づいて弾性変形分の戻り量を考慮しているので、プレス解除後に希望の形状が得られる。また、所定の最終形状を得るためにプレス時の圧力を制御するとともに最小変形しか与えないため、余分な変形による割れなどの発生が防止できる。本実施の形態は、比較的変形量の少なく、１回のプレスで修正が可能なチップシュラウドに好適である。
【００５０】
図６は、本発明の変形修正装置を適用したガスタービン翼の修正前後の形状変化を示したものである。図中、縦軸はチップシュラウド部２の頂点を基準として、各位置における変形量をパーセンテージで表したものである。一方、横軸はチップシュラウド部２の頂点の位置を基準として、その前後の距離をパーセンテージに表したものである。
【００５１】
図において、新製時のチップシュラウド部２の変形量を点線で示している。図から分かるように、ガスタービン翼１の回転面から見た場合にはチップシュラウド部２は山型を成している。
【００５２】
一方、実線は長期運転後のガスタービン翼１の修正前のチップシュラウド部２の変形量を示したものであり、頂点部を境にして片側のチップシュラウド部２が新製時よりも大きく変形していることが分かる。
【００５３】
さらに、一点鎖線は本発明の修正装置を適用した後のチップシュラウド部２の変形量を示したものであり、ほぼ新製時と同様の形状に戻っていることは分かる。加えて、大きく変形のしていない部分についても、本発明の修正装置を用いることで新製翼とほぼおなじ形状に戻ることが分かる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４を２個以上のブロックに分割して形成したものであり、各ブロック毎の押し型部を個別にチップシュラウド部に押し付けて変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００５５】
図７示すように、固定型３を用いてガスタービン翼１を固定する。固定型３の固定の仕方は第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態では、押し型４が２個以上のブロックに分割して形成されている。図７では、押し型本体部４ａ、第１の押し型分割部４ｂ、第２の押し型分割部４ｃ、第３の押し型分割部４ｄの押し型部から形成されたものを示している。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態の具体的な全体構成を図８に示し、第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００５７】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、押し型４が分割して配置されたことに対応して、それらを駆動する油圧シリンダ５３も同様に分割された押し型４ａ〜４ｄに対応する油圧シリンダ５３Ａ〜５３Ｄが設けられている点と、それらの油圧シリンダ５３Ａ〜５３Ｄを駆動する油圧発生装置５２も４台設けられている点である。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
まず、押し型本体４ａをプレスし、チップシュラウド部２の変形部２Ａの比較的中央部を加圧する。その状態で次に第１の押し型分割部４ｂをプレスする。ここで、制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの押し型本体４ａと第１の押し型分割部４ｂに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｂをプレスする油圧シリンダ５３Ｂには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。その状態で、第２の押し型分割部４ｃがプレスされるが、同様に制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの第１の押し型分割部４ｂと第２の押し型分割部４ｃに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｃをプレスする油圧シリンダ５３Ｃには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。さらに、その状態で、第２の押し型分割部４ｄがプレスされるが、同様に制御装置５１では、予め翼変形部２Ａの第２の押し型分割部４ｃと第３の押し型分割部４ｄに対応する部分の境界部に作用するモーメント力が計算され、押し型分割部４ｄをプレスする油圧シリンダ５３Ｄには、そのモーメント力を考慮し変形部２Ａに割れが生じないように制御される。
【００５９】
これにより、変形部２Ａの中央部から端部まで段階的に変形が修正されていく。そして全ての押し型部４ａ〜４ｄをプレスした後にプレスを除去し、固体型３を取り除いて変形修正作業を完了する。
【００６０】
この第２の実施の形態によれば、チップシュラウド部２の端部での変形が大きい場合においても、割れを発生させずに変形修正作業が可能となる。すなわち、チップシュラウド部２の端部での変形が大きい場合に、分割しない押し型４を用いると、変形部端部での押圧時初期変位量が大きく、ガスタービン翼１の材料の破断伸びに達するひずみを生じてしまう恐れがあり、加えて長期の運転により翼材料の表面が変質しているためその傾向は益々高くなる。しかし、この第２の実施の形態では、分割した押し型４を用いて、変形部根元部から順次端部側へとプレスしていくので、分割した押し型４に対応する変形部分毎に負荷する力、すなわちモーメント力を制御しているため、割れを生じさせることは無い。
【００６１】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図９本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図であり、図１０はその具体的な全体構成を示した図である。
【００６２】
この第３の実施の形態は、図７に示した第２の実施の形態に対し、固定型３をも２個以上のブロックに分割して形成したものであり、各ブロック毎の固定型部３ａ〜３ｄは個別にチップシュラウド部２の裏面に順次押し付けられてチップシュラウド部２の変形修正を行うようにしたものである。第２の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００６３】
図９に示すように、本実施例では、固定型３及び押し型４がそれぞれ２個以上のブロックに分割して形成されている。即ち、固定型３は４個に分割され、固定型本体部３ａ、第１の固定型分割部３ｂ、第２の固定型分割部３ｃ、第３の固定型分割部３ｄの固定型部から形成されている。一方、押し型４も４個に分割され、押し型本体部４ａ、第１の押し型分割部４ｂ、第２の押し型分割部４ｃ、第３の押し型分割部４ｄの押し型部から形成されている。
【００６４】
本実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は、図１０に示されるように、固定型３が分割して配置されたことに対応して、それらを駆動する油圧シリンダ５３が分割された第１の固定型３ａ〜第３の固定型３ｄに対応して油圧シリンダ５３Ｅ〜５３Ｇが設けられている点と、それらの油圧シリンダ５３Ｅ〜５３Ｆを駆動する油圧発生装置５２がさらに３台追設されている点である。その他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【００６５】
まず、固定型３ａ〜３ｄは通常位置に保った状態で、押し型本体４ａをプレスし、チップシュラウド部２の変形部２Ａの比較的中央部を加圧する。その状態で次に第１の押し型分割部４ｂをプレスする。第１の押し型分割部４ｂでプレスした後に、この第１の押し型分割部４ｂを引き上げてプレスを除去すると共に、第１の固定分割部３ｂを破線の位置つまり弾性変形の戻り量だけ上昇させる。その後、第２の押し型分割部４ｃでプレスして第２の押し型分割部４ｃを引き上げてプレスを除去し、第２の固定分割部３ｃを破線の位置つまり弾性変形の戻り量だけ上昇させる。最後に第３の押し型分割部４ｄでプレスして第３の押し型分割部４ｄを引き上げてプレスを除去して変形修正を終了する。このように、既修正部の固定型３の位置を、［修正後の形状から戻り量分を差し引いた位置］から［修正後の形状の位置］に移動させて変形修正を行う。
【００６６】
なお、上記の各押し型分割部４ｂ〜４ｄをプレスする際の油圧シリンダ５３Ｂから５３Ｄの制御および制御装置の働きに関しては、第２の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００６７】
第３の実施の形態によれば、チップシュラウド部２を部分的にプレスするのでプレス能力が小さいものでも変形修正が可能である。そして、変形中央部から先端部にかけて漸次変形させていき、既変形部は固定するので変形が大きくなることがなく割れが発生しない。また、分割型の組合せを変えることで、種々の変形形状に対応が可能となる。
【００６８】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図で、図１２はその全体構成を示した図である。
【００６９】
この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４に代えて、チップシュラウド部２と接する部分が凸形に形成された小型の移動押し型５を用いたものであり、その凸部をチップシュラウド部２の表面の一部に接触させながら押圧してチップシュラウド部２全体に漸次移動させ、チップシュラウド部２を変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００７０】
図１２に示すように、本発明の変形修正装置１００の移動押し型５は、水平駆動用油圧装置５３Ｂ１、５３Ｂ２のピストンによって翼チップシュラウド部２の長手方向に沿って移動する押し型支持部５ａに取り付けられている。そして、水平駆動用油圧装置５３Ｂ１、５３Ｂ２は、外側コラム５６に支持された油圧シリンダ５３Ａから進退するピストン６０の先端に設けられた押圧コラム５６ａによって支持されている。
【００７１】
各油圧装置５３Ａ、５３Ｂ１、５３Ｂ２は、油圧発生装置５２Ａ、５２Ｂに接続されており、制御装置５１から信号バス５４Ａ、５４Ｂを介して送られる各種制御信号により翼変形部２Ａに最適な押圧力（プレス）と変位を出力する。その他の構成は、第１の実施の形態と同一なので、その説明を省略する。
【００７２】
第４の実施の形態では、小型の移動押し型５の形状は、第１の実施の形態の押し型４とは異なり下に凸部が形成されており、移動押し型５の凸部がチップシュラウド部２の一部に接触する形状になっている。そして、移動押し型５をチップシュラウド部２の変形部２Ａの根元から先端部に向って漸次加圧しながら移動させる。破線で示した移動後の移動押し型５’が最終的なプレス位置である。このようにして、プレスした後にプレスを除去して変形修正を完了する。
【００７３】
移動押し型５の移動速度としては、毎秒１〜５ｍｍ程度の移動速度が最適である。これより遅いと、単に作業時間が延びるだけであり、変形修正に関しては効果は無い。一方、これより早いと変形修正が塑性変形が完全に行われる前に押し型５が移動してしまうため、変形効率が悪くなる。なお、移動は必ずしも１回に限定されずに、変形部根元位置から端部位置までプレスを行った後、再度根元位置に戻りプレスを行っても良い。その場合には、必ず根元位置から開始し、端部位置まで行なうものとし、途中からは行わないようにする。途中からプレスを開始すると、その開始部分から先の再プレスを行なった領域と、その前の再プレスを行わなかった部分の強度が変わり、かえってチップシュラウドの寿命を低下させるためである。
【００７４】
なお、移動押し型５の先端部は、チップシュラウド部２の大きさにもよるが、できるだけＲ形状の大きいものが最適である。Ｒ形状は、チップシュラウド部２との接触部が点接触なるとチップシュラウド部を傷つけることになるため、あまりＲが小さいものは、避ける必要がある。
【００７５】
第４の実施の形態によれば、１つの移動押し型５で変形中央部から先端部までをプレスできるので、複雑な分割押し型を用いる必要がない。また、チップシュラウド部２の形状が異なったガスタービン翼１でも、比較的似た形状であれば移動押し型５の形状を変えずに１つの移動押し型５で対応できる。
【００７６】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図１３は本発明の第５の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、押し型４のチップシュラウド部２と接する面の形状を凸面に形成し、押し型４を左右にローリングさせながら接触部（荷重位置）を漸次移動させてチップシュラウド部２を変形修正するようにしたものである。第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載を省略する。
【００７７】
図１３に示すように、固定型３を用いてガスタービン翼１を固定する。固定型３の固定の仕方は第１の実施の形態と同様である。第５の実施の形態では、押し型４は、有る点を中心にしてローリング運動を行なうことで横方向に移動させずに変形部２Ａをプレスできるように凸面状に形成されている。
【００７８】
まず、押し型４の中央部までをチップシュラウド部２に接触させプレスする。
【００７９】
その後、押し型４をチップシュラウド部の長手方向にローリングさせて、チップシュラウド部に負荷する荷重位置を漸次変形部２Ａの端部の方に移動させる。これにより、押し型４のチップシュラウド部２の変形部２Ａに対する接触面が漸次変化する。最終的に破線で示した移動後の押し型４’までプレスする。この後に、プレスを除去して変形修正を終了する。
【００８０】
第５の実施の形態によれば、押し型４に負荷する荷重位置を漸次変化させて、変形部２Ａの根元部から順次端部へとプレスしていくので、先端部にプレス修正が集中することがなく割れが発生しない。また、押し型４を移動させないので、プレス部に移動の際のこすり傷が付きにくい。
【００８１】
次に、本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法を説明する。
【００８２】
図１４は本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法の処理工程を示すフローチャートである。
【００８３】
変形しているチップシュラウドが存在するガスタービンを運転しつづけると、異常振動、出力低下などの事態が生じるため、定期点検等で常に監視しておく必要がある。まず、上記した本発明の変形修正装置では、基本的には、タービン翼１本づつ修正装置に設置して変形修正作業を行うため、ガスタービンプラントの運転を停止する必要がある（Ｓ１）。
【００８４】
次いで、チップシュラウド部の変形具合を１本づつ目視等により検査を行なう（Ｓ２）。変形が無い場合、もしくは変形はしているが変形修正作業を行う必要は無い程度の場合には、次の翼の検査に進む（Ｓ３）。
【００８５】
そして、変形しているものがあればガスタービン軸から引き抜く（Ｓ４）。
【００８６】
引き抜いたガスタービン翼は、長期の運転により材質が劣化し延性が低下しているので、加熱軟化処理を行う（Ｓ５）。これは、ガスタービン翼全体を真空炉に入れて加熱しても良く、また高周波誘導加熱により変形修正部の近傍のみを加熱しても良い。加熱温度は翼材料に依存するが、通常は材料の溶体化温度以上にするのが一般的である。
【００８７】
次に、タービン翼を変形修正装置１００の固定型３に設置し（Ｓ６）、翼を固定型に位置決めを行い固定する（Ｓ７）とともに、翼の植込み部についても固定する（Ｓ８）。これにより翼は、変形修正装置１００に強固に固定され、変形修正作業時の圧力に翼全体に変形が及ぶことなく作業が行える。次に、押し型４を変形修正装置の油圧シリンダ５３に設置する（Ｓ９）。なお、上記固定型３と押し型４は、予めチップシュラウド部２の変形状況の観察を行うとともに、過去の補修作業のデータ、過去の実験データ、等から予め決められた形状をしている。
【００８８】
次に、押し型が設置された油圧シリンダを一端チップシュラウド部の変形部に接触する位置まで降下させる（Ｓ１０）。これは、変形部の変位や油圧シリンダの圧力と実際の変形部の変位量の関係をデータとして収集するための基準位置を決めるためと、一気に変形修正作業を行うことによる材料の割れ等を不具合を避けるためである。次に、油圧シリンダに圧力をかけてチップシュラウド部の変形部を押し型と固定型の間でプレスを行う（Ｓ１１）。同時に、油圧シリンダの圧力および押し型が実際の変位した量は制御装置５１にフィードバックデータとして送られる。
【００８９】
このフィードバックデータにおいては、油圧シリンダに送られる圧力とチップシュラウド部の変形部の変位量のデータとを監視している（Ｓ１２）。そして、圧力ととも変形部の予め決められた変位が得られた場合には補修完了と判断して、この翼の作業は完了する（Ｓ１３）。一方、油圧シリンダの圧力が上昇してもチップシュラウド部の変位が無い、もしくは過去のデータから著しく異なる変位量のデータが得られた場合には、どこか異常があると判断し作業を中止する（Ｓ１３）。
【００９０】
そして、補修完了の翼を変形修正装置から取り外し、新たな補修すべき翼を設置して前記ステップＳ６から新たに開始される。
【００９１】
なお、必要に応じて、変形修正作業の後にＨＩＰ材質再生化処理によりガスタービン翼全体の材質を再生するとともに、ガスタービン翼の材質に適合した溶体化・時効熱処理を施してもよい。
【００９２】
この実施の形態によれば、チップシュラウド部の変形修正前にチップシュラウド部を軟化させておくので割れの発生がなくなる。また、チップシュラウド部の変形修正時には、内部にミクロ欠陥が発生した場合でも、変形修正後のＨＩＰ材質再生化時にこの欠陥は除去され健全性が保たれる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡便で割れなどの発生しないガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正を行うことができる。チップシュラウド部の変形を簡便に修正できるので、高価な新ガスタービン翼を用いずに、またガスタービン翼の配列の調整も行わずに、運転後のガスタービン翼を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置でのチップシュラウド部の変形修正操作過程の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図４】 (a)は本発明の第１の実施の形態の変改修正装置が適用されるガスタービン翼のチップシュラウド部の形状を示す模式図、(b)は(a)のIVB-IVB線断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の制御装置ブロック図。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置を適用したガスタービン翼の修正前後の形状変化を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるガスタービン翼の変改修正装置の概略構成図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正装置の修正部の概略構成図。
【図１４】本発明の実施の形態に係るガスタービン翼の変形修正方法の処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ガスタービン翼、２…チップシュラウド部、３…固定型、４…押し型、５…移動押し型、５１… 制御装置、５２…油圧発生装置(駆動機構)駆動、５３…油圧シリンダ、５６、５７…支持コラム、６０…ピストン、１００…変形修正装置。
Claims (9)
- ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の裏側に固定され前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型と、
前記ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形修正の際に前記チップシュラウド部の表面を押圧し前記固定型との間で前記チップシュラウド部を圧接して変形修正を行う押し型と、
前記固定型を押し型に対して支持する支持機構と、
前記押し型に接続され、押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置を含む油圧駆動機構と、
前記油圧駆動機構に接続され、予め格納された変形修正データに基づき、駆動条件を設定し指示する制御装置とを備えたことを特徴とするガスタービン翼の変形修正装置。 - 前記固定型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を差し引いた形状とし、一方、前記押し型が前記チップシュラウド部と接する面の形状は、前記チップシュラウド部の変形修正後の形状から戻り量分を加えた形状としたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- 前記予め格納されたデータは、前記油圧駆動機構の加圧装置に出力すべき圧力と変位量を含み、前記制御装置は、変位演算部および圧力演算部を有し、前記戻り量は、押し型がチップシュラウド部の変形部に当接した位置を基準位置としたとき、予め実験により求められたデータに基づき前記変位演算部および圧力演算部により演算設定されることを特徴とする請求項２記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- 前記押し型は２個以上のブロックに分割して形成され、前記押し型を固定型に対して押圧駆動する加圧装置が各ブロックに対応した加圧部を含み、各押し型部を個別の設定条件で前記チップシュラウド部の表面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする請求項１項記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- 前記固定型は、前記押し型の各ブロックに対応させて、２個以上のブロックに分割して形成され、前記油圧駆動機構が、前記固定型の各ブロックに対応して押圧する加圧装置を含み、各ブロック毎の前記固定型部は個別に前記チップシュラウド部の裏面に順次押し付けて変形修正することを特徴とする請求項４記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- 前記押し型は、前記チップシュラウド部と接する部分が凸形に形成され、前記駆動機構が、前記凸部を前記チップシュラウド部の表面の一部に接触させながら押圧する押圧装置と、この押し型を前記チップシュラウド部全体に漸次移動させる移動装置を含み、前記チップシュラウド部に対し加圧移動させながら変形修正するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- 前記押し型の前記チップシュラウド部と接する面の形状は凸面に形成し、前記加圧装置は、前記押し型の荷重位置を漸次移動させて前記凸面部が前記チップシュラウド表面に接する位置を漸次移動させるよう前記押し型をローリングし、前記チップシュラウド部を変形修正することを特徴とする請求項１記載のガスタービン翼の変形修正装置。
- ガスタービン翼のチップシュラウド部の変形の有無を検査する工程と、
チップシュラウド部の変形部が修正作業が必要か否かを判断する工程と、
前記判断工程において修正作業が必要と判断された翼に対して軟化処理を行う工程と、
前記チップシュラウド部の裏側のガスタービン翼に前記チップシュラウド部の裏面を保持する固定型を取り付ける工程と、
前記固定型に対して前記チップシュラウド部の表面を押し圧する押し型を、チップシュラウド部の変形部に接触した時点で停止する工程と、
前記押し型がチップシュラウド部に接触した状態から押圧しチップシュラウド部を固定型との間で圧接する工程と、
からなること特徴とするガスタービン翼の変形修正方法。 - 前記押し型を押圧したときに押し型の変位の有無を判断し、変位が有る場合には修正作業を継続し変位が無い場合には作業を中止する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のガスタービン翼の変形修正方法。
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