JP4769774B2 - Turbine blade shroud clearance measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン動翼のシュラウド間隙計測装置、及び計測方法に係り、特に、タービン回転中にシュラウド間の間隙を計測する技術に関する。 The present invention relates to a turbine blade shroud gap measuring device and a measuring method, and more particularly to a technique for measuring a gap between shrouds during turbine rotation.
現在の発電プラントは、蒸気タービンプラント、又はガスタービンに蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントを問わず、高効率、高出力を要求され、ガスタービン、蒸気タービン共に単機出力が増加傾向にある。それに伴い、最終段をはじめとするタービン出口付近の段落はその翼長が長大化し、運転中の過大な振動を回避するための様々な手段が講じられてきた。 Regardless of whether the current power plant is a steam turbine plant or a combined cycle power plant in which a steam turbine is combined with a gas turbine, high efficiency and high output are required, and both the gas turbine and the steam turbine have a tendency to increase the single unit output. Along with this, the stage near the turbine outlet including the final stage has a longer blade length, and various measures have been taken to avoid excessive vibration during operation.
例えば、タービンロータに植込まれた動翼は、ルート部(根元部)からチップ部(先端部)にかけて翼プロファイル各断面が捩れるように連続した構造を有し、運転時に回転遠心力による捩り戻り(以下、アンツイストと呼ぶ。)が作用するので、この作用を用いて、運転時にタービン動翼相互間を連結し、タービン動翼の振動を抑制することが知られている。 For example, a moving blade implanted in a turbine rotor has a continuous structure in which each section of the blade profile is twisted from the root part (root part) to the tip part (tip part), and is twisted by rotational centrifugal force during operation. Since the return (hereinafter referred to as untwist) acts, it is known to use this action to connect the turbine blades during operation and suppress the vibration of the turbine blades.
つまり、各翼先端のチップ部に翼プロファイル全体を覆うシュラウドを、タービン静止時には隣接するシュラウド間に間隙があり、タービンロータの回転数の増加と共にアンツイストにより隙間が減少し、やがてシュラウド同士が接触するように設けるものである。これにより、周方向にわたって隣り合ったシュラウド同士を連結させることによって、高い振動減衰特性を得ることができる。なお、また、シュラウド間隙は、振動減衰特性などを考慮して、シュラウド同士が、定格回転時に設定した接触力で接触するように設計される。 In other words, the shroud that covers the entire blade profile at the tip of each blade tip has a gap between adjacent shrouds when the turbine is stationary, and the gap decreases due to untwisting as the turbine rotor speed increases, and eventually the shrouds contact each other. Is provided. Thereby, a high vibration damping characteristic can be obtained by connecting shrouds adjacent in the circumferential direction. In addition, the shroud gap is designed so that the shrouds come into contact with each other with the contact force set during the rated rotation in consideration of vibration damping characteristics and the like.
シュラウド間の間隙寸法のばらつきは、各翼のシュラウド同士が接触する回転数のばらつきを意味し、また接触面の接触力のばらつきにも影響するため、間隙寸法の公差管理が必要となる。 The variation in the gap size between the shrouds means the variation in the rotational speed at which the shrouds of the blades are in contact with each other, and also affects the variation in the contact force of the contact surface. Therefore, tolerance management of the gap size is required.
間隔寸法の公差管理の方法としては、タービン静止中にシュラウド間の間隙寸法をノギスなどにより計測することなどが従来行われてきたが、計測のバラツキが大きいうえに、周方向に沿って数十箇所以上の間隙をこの方法で計測、管理するのは効率が悪い。 As a method for managing the tolerance of the gap dimension, conventionally, the gap dimension between the shrouds has been measured with a caliper while the turbine is stationary. However, there are large variations in measurement and several tens of times along the circumferential direction. It is inefficient to measure and manage gaps in excess of locations using this method.
特に、アキシャルエントリー溝(以下、適宜Ax溝という。)構造を有する動翼の場合は、回転による遠心力によって初めてロータ側のAx溝と隙間なく接触するため、静止時にはAx溝に隙間がありシュラウドの間隙は容易に変化し、間隙の公差管理は容易ではない。 In particular, in the case of a moving blade having an axial entry groove (hereinafter referred to as Ax groove as appropriate) structure, since there is no gap between the rotor side Ax groove for the first time due to centrifugal force due to rotation, there is a gap in the Ax groove when stationary, and the shroud The gap of the gap easily changes, and the tolerance management of the gap is not easy.
そこで、特許文献1には、タービン回転中に、シュラウド間の間隙を計測する技術が記載されている。具体的には、まず、シュラウドに所定の間隔をあけて複数の計測基準線を予め描いておくとともに、ストロボ発光体でシュラウドを照明しながらカメラで撮像して画像を得る。そして、既知である計測基準線間の寸法と、画像上での計測基準線間の寸法の比を求め、この比に基づいてシュラウド間の間隙を求めるというものである。
Therefore,
しかしながら、上記特許文献1の技術では、タービン回転中にシュラウド間の間隙を効率的に計測できない場合がある。
However, in the technique disclosed in
すなわち、上記特許文献1の方法で、タービン回転中にタービンの周方向全てのシュラウド間隙を計測したい場合などには、数十枚、或いは百枚以上ある全てのシュラウドに、精度よく複数の計測基準線を予め描く必要があり、効率的とはいえない。
That is, when it is desired to measure all the shroud gaps in the circumferential direction of the turbine during turbine rotation by the method of
そこで、本発明は、タービン回転中に効率よくシュラウド間の間隙を計測することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to efficiently measure a gap between shrouds during turbine rotation.
上記課題を解決するため、本発明のタービン動翼のシュラウド間隙計測装置は、タービンロータの周方向に沿って植込まれた複数のタービン動翼の各翼先端に設けられ、タービンの回転に伴い隣接翼間で互いに接触可能なシュラウドの隣接間隙を、タービン回転中に計測するものであって、タービン動翼の径方向の外側からシュラウドに向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換する光学式センサと、この電気信号の経時変化とシュラウドの周方向の寸法とに基づいてシュラウドの隣接間隙を演算する演算手段と、を備えてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a turbine blade shroud clearance measurement apparatus according to the present invention is provided at the tip of each blade of a plurality of turbine blades implanted along the circumferential direction of the turbine rotor, and is accompanied with the rotation of the turbine. The adjacent gap of the shroud that can contact each other between adjacent blades is measured during turbine rotation. It emits light from the outside in the radial direction of the turbine rotor blade toward the shroud and receives reflected light to generate an electrical signal. And an arithmetic means for calculating an adjacent gap of the shroud based on a change with time of the electric signal and a circumferential dimension of the shroud.
すなわち、タービン回転中に、例えばレーザ光などをタービン動翼の径方向外側からシュラウドに向けて発光し、その反射光を受光すると、シュラウドからの反射光は受光レベルが高く、一方、シュラウド間隙では反射率が低いので反射光の受光レベルはこれより低くなる。すると、この受光レベルに応じて変換された電気信号には、シュラウドに相当する部位、及び間隙に相当する部位が現れることとなるので、この経時変化と、既知であるシュラウドの周方向の寸法とに基づけば、シュラウドの隣接間隙を演算することができる。 That is, when the turbine rotates, for example, laser light is emitted from the radially outer side of the turbine blade toward the shroud, and when the reflected light is received, the reflected light from the shroud has a high light reception level, while in the shroud gap Since the reflectance is low, the received light level of the reflected light is lower than this. Then, a portion corresponding to the shroud and a portion corresponding to the gap appear in the electrical signal converted according to the light receiving level, and this change with time and the known circumferential dimension of the shroud , The adjacent gap of the shroud can be calculated.
より具体的には、演算手段は、電気信号のシュラウドからの反射光を受光した部位と受光しなかった部位の時間比と、シュラウドの周方向の寸法とに基づいて、シュラウドの隣接間隙を演算することができる。
変換された電気信号は、例えばシュラウドに対応する信号レベルが高い部位と、間隙に対応する信号レベルが低い部位とが交互に現れるような波形となる。そして、これらの部位の時間の長さの比は、シュラウドの周方向の寸法とシュラウド間隙の比に相当するものであるので、既知のシュラウド周方向寸法と、電気信号から得られる時間比とに基づけば、シュラウド間隙を演算することができる。
More specifically, the calculation means calculates the adjacent gap of the shroud based on the time ratio between the portion where the reflected light from the shroud of the electrical signal is received and the portion where the reflected light is not received and the circumferential dimension of the shroud. can do.
The converted electric signal has a waveform in which, for example, a portion having a high signal level corresponding to the shroud and a portion having a low signal level corresponding to the gap appear alternately. The ratio of the length of time of these parts corresponds to the ratio of the shroud circumferential dimension and the shroud gap, so the known shroud circumferential dimension and the time ratio obtained from the electrical signal Based on this, the shroud gap can be calculated.
このように、本発明では、シュラウドに対して予め計測用の作業を施すことはなんら必要なく、かつ、タービンを回転させながら連続して周方向全体にわたる複数のシュラウド隣接間隙を、効率よく計測することができる。 As described above, according to the present invention, it is not necessary to perform a measurement operation on the shroud in advance, and a plurality of adjacent shroud gaps can be efficiently measured continuously in the circumferential direction while rotating the turbine. be able to.
また、タービンロータ、タービン動翼、及びシュラウドの少なくともいずれかの周方向の一部分に他の部分と物理的に異ならせて設けられた回転基準と、この回転基準による物理的変化を計測して電気信号に変換する基準信号発生装置を備え、演算手段は、基準信号発生装置の出力する電気信号の経時変化に基づいてタービンの回転基準を認識し、演算されたシュラウドの隣接間隙の部位を特定することができる。 Also, at least one of the circumferential direction of the turbine rotor, turbine rotor blade, and shroud is physically provided differently from the other parts, and a physical change due to the rotation reference is measured to measure the electrical change. A reference signal generating device for converting the signal into a signal, and the calculating means recognizes the rotation reference of the turbine based on the change over time of the electrical signal output from the reference signal generating device, and identifies the adjacent gap portion of the calculated shroud be able to.
これによれば、タービン1回転の回転基準を認識することができるので、電気信号波形に現れる高レベル部位、低レベル部位の組が、タービンの周方向に複数存在するシュラウド、シュラウド隣接間隙の組のいずれに対応するものであるかを特定することができる。 According to this, since the rotation reference of one rotation of the turbine can be recognized, a set of a high level portion and a low level portion appearing in the electric signal waveform is a set of a plurality of shrouds and shroud adjacent gaps existing in the circumferential direction of the turbine. It is possible to specify which one of these corresponds to.
例えば、回転基準を、タービンロータ、タービン動翼、及びシュラウドの少なくともいずれかの周方向の一部分に他の部分と光の反射率を異ならせて設け、基準信号発生装置は、この回転基準に向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換することができる。 For example, the rotation reference is provided in a circumferential portion of at least one of the turbine rotor, the turbine rotor blade, and the shroud with a light reflectance different from that of the other portion, and the reference signal generator is directed to the rotation reference. The reflected light can be received and converted into an electrical signal.
このように、タービンを回転させながらシュラウドの隣接間隙を計測することができるので、タービン動翼がタービンロータにアキシャルエントリー溝構造により植込まれたタービンのように、タービン静止時には間隙計測が困難なものであっても、効率よくシュラウド間の間隙を計測することができる。 In this way, since the adjacent gap of the shroud can be measured while rotating the turbine, it is difficult to measure the gap when the turbine is stationary, as in the turbine in which the turbine rotor blade is implanted in the turbine rotor by the axial entry groove structure. Even if it is a thing, the clearance gap between shrouds can be measured efficiently.
また、上記課題を解決するため、本発明のタービン動翼のシュラウド間隙計測方法は、タービンロータの周方向に沿って植込まれた複数のタービン動翼の各翼先端に設けられ、タービンの回転に伴い隣接翼間で互いに接触可能なシュラウドの隣接間隙を、タービン回転中に計測するものであって、タービン動翼の径方向の外側からシュラウドに向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換し、この電気信号の経時変化とシュラウドの周方向の寸法とに基づいてシュラウドの隣接間隙を演算することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the turbine blade shroud clearance measuring method of the present invention is provided at the tip of each blade of a plurality of turbine blades implanted along the circumferential direction of the turbine rotor. Accordingly, the adjacent gap of the shroud that can contact each other between the adjacent blades is measured while the turbine is rotating, and emits light from the radially outer side of the turbine blade toward the shroud and receives the reflected light. It is converted into an electric signal, and the adjacent gap of the shroud is calculated based on the change over time of the electric signal and the circumferential dimension of the shroud.
本発明によれば、タービン回転中に効率よくシュラウド間の間隙を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently measure a gap between shrouds during turbine rotation.
以下、本発明を適用してなるタービン動翼のシュラウド間隙計測装置、及び方法の実施形態を図1〜図7を用いて説明する。 Embodiments of a turbine blade shroud clearance measuring apparatus and method to which the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.
まず、図1を用いて、本発明のタービン動翼のシュラウド間隙計測装置(以下、適宜、単に間隙計測装置という。)の適用対象となるタービンの概略を説明する。タービン回転軸10に対してタービンロータ12が設けられており、タービンロータ12の周方向に沿って複数のタービン動翼14が植込まれている。通常であれば数十枚〜百数十枚程度のタービン動翼14が植え込まれる。
First, an outline of a turbine to which a turbine blade shroud clearance measurement device (hereinafter simply referred to as a clearance measurement device) of the present invention is applied will be described with reference to FIG. A
そして、各翼先端には、タービンの回転に伴い隣接翼間で互いに接触可能なシュラウド16が設けられている。なお、説明の便宜上、タービンを単段で描いているが、実際は、タービン回転軸10に沿って、複数段のタービンが設けられる。
Each blade tip is provided with a
続いて、タービン動翼14及びシュラウド16の詳細について図2を用いて説明する。図2は、タービン動翼、及びシュラウドの斜視図である。図2に示すように、タービン動翼14は、ルート部(根元部)20からチップ部(先端部)22にかけて翼プロファイル各断面が捩れるように連続した構造を有している。また、タービン動翼14は、ルート部20が回転軸方向に沿って延在しており、回転軸に対して径方向の外側に向かうにしたがって除々に捩れて、チップ部22がタービンの回転の周方向に沿って延在するように形成されている。
Next, details of the
シュラウド16は、チップ部22を覆うように、径方向にほぼ直交して設けられた板状部材であり、チップ部22に合わせて回転軸方向より周方向のほうに長く延在して形成されている。さらに、シュラウド16は、タービン回転に伴うアンツイストにより隣接翼間のシュラウド同士が接触できるように、周方向に対向する2辺に凹部が形成されている。
The
また、本実施形態では、タービン動翼14とタービンロータ12との連結、つまりタービン動翼14のタービンロータ12に対する植込みには、アキシャルエントリー溝(Ax溝)構造を採用している。Ax溝構造とは、図2,3に示すように、タービン動翼14のルート部20の径方向の内側に設けられ、図示のように凹凸が形成された嵌め込み部材24を、この凹凸に対応してタービンロータ12に設けられたAx溝に、軸方向にスライドさせて嵌め込むものである。
Further, in the present embodiment, an axial entry groove (Ax groove) structure is employed for the connection between the
ところで、このようなタービン動翼14は、発電プラントの高効率、高出力の要請から高翼長化が顕著になっており、これに伴う捩れの急増、チップ部付近での翼プロファイル断面の薄肉化などの影響もあり、タービン運転中の過大な振動の抑制が求められている。そこで、上述のようにタービン動翼14のチップ部22にシュラウドを設けて、タービンの周方向にわたって隣接するシュラウド同士を連結させることにより剛性を向上させ、その結果、高い振動減衰特性を得ている。
By the way, such
具体的には、タービン動翼の組立時においては、隣翼同士のシュラウドには間隙が設けられており、この間隙はロータの回転数の増加と共にアンツイストが生じることによって減少し、やがてはシュラウド同士が接触し、定格回転時に設定した接触力でシュラウド同士が接触するように設計されている。 Specifically, when assembling the turbine rotor blade, a gap is provided in the shroud between adjacent blades, and this gap decreases due to the occurrence of untwisting with the increase in the rotational speed of the rotor, and eventually the shroud. The shrouds are designed to come into contact with each other and with the contact force set during rated rotation.
したがって、シュラウド間の間隙寸法のばらつきは、各翼のシュラウド同士が接触する回転数のばらつきを意味し、また接触面の接触力のばらつきにも影響する。間隙寸法のばらつきにより、過度に大きな接触力が生じた場合、フレッティングの原因となり、これによる接触面の摩耗は翼振動特性の変化を起こし得る。その結果として、初期の振動減衰特性が得られなくなれば、翼破損などを引き起こす可能性もあるため、間隙寸法の公差管理が必要である。
特に、本実施形態のようなAx溝構造を有する動翼の場合、回転による遠心力によって初めてロータ側のAx溝と隙間なく接触するため、タービンの静止時にはAx溝には図3に示すように隙間がありシュラウドの間隙は容易に変化する。それはたとえAx溝の隙間にシムを挿入し隙間を埋めてガタを低減した場合であっても、シュラウドの間隙が同じ翼間で一様でない。したがって、タービンの静止時の間隙の公差管理には困難が伴う。
Therefore, the variation in the gap size between the shrouds means the variation in the rotational speed at which the shrouds of the blades come into contact with each other, and also affects the variation in the contact force on the contact surface. When an excessively large contact force is generated due to the variation in the gap size, fretting is caused, and wear of the contact surface due to this may cause a change in blade vibration characteristics. As a result, if the initial vibration damping characteristics cannot be obtained, the blades may be damaged. Therefore, the tolerance management of the gap dimension is necessary.
In particular, in the case of a rotor blade having an Ax groove structure as in the present embodiment, the rotor side contacts the Ax groove on the rotor side without any clearance for the first time due to the centrifugal force caused by rotation. There is a gap and the shroud gap changes easily. Even if a shim is inserted into the gap of the Ax groove and the gap is filled to reduce the backlash, the shroud gap is not uniform between the same blades. Therefore, it is difficult to manage the tolerance of the clearance when the turbine is stationary.
以下、この点に鑑みてなされた本発明のタービン動翼のシュラウド間隙計測装置について説明する。図4は、間隙計測装置の全体構成を示す図である。図4は、図1におけるタービン回転軸10に沿った断面の上半分を示す図である。
Hereinafter, a shroud clearance measuring apparatus for a turbine rotor blade of the present invention made in view of this point will be described. FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of the gap measuring device. FIG. 4 is a diagram showing an upper half of a cross section along the
間隙計測装置40は、タービン動翼14の径方向の外側からシュラウド16に向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換する光学式センサ46と、この電気信号の経時変化などに基づいてシュラウドの隣接間隙を演算する演算装置48と、タービンロータ12に向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換する基準信号発生装置50などを備えて構成されている。
The
光学式センサ46は、タービン動翼14の径方向の外側に固定した発光用及び受光用の光ファイバ42と、発光素子、受光素子、及び受光素子での受光レベルに応じて電気信号に変換するプリアンプ44などで構成されている。なお、発光素子には、例えば発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)、半導体レーザなどを用いることができる。また、受光、及び受光レベルに応じた電気信号の変換は、例えばフォトダイオード(Photo Diode)を用いて行うことができる。
The
また、演算装置48は、光学式センサ46と接続されており、光学式センサ46からの出力(電気信号)を受信するとともに、この電気信号の経時変化と、シュラウドの周方向の寸法とに基づいてシュラウド16の隣接間隙を演算する演算手段を備えている。また、受信した電気信号、その他間隙計測に必要な情報をリアルタイムで確認できるようモニタを備えている。
The
また、基準信号発生装置50は、タービンロータ12の周方向の一部分に他の部分と光の反射率を異ならせて設けられた、例えば反射テープなどの回転基準に向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換するものである。発光、受光、及び電気信号への変換などは、上述の光学式センサ46と同様に構成することができる。
In addition, the
なお、このような光学式の基準信号発生装置は、基準信号を得るには好適な例であるが、基準信号発生装置は光学式に限定されるものではなく、タービンロータ12などの回転体側の周方向の一部分に他の部分と物理的に異ならせて設けられた回転基準による物理変化を計測して電気信号に変換するものであればよい。
Such an optical reference signal generator is a suitable example for obtaining a reference signal, but the reference signal generator is not limited to the optical type, and is provided on the side of a rotating body such as the
光学式の他には、渦電流センサを用いた方式を採用することができる。この場合、回転基準としては磁性を異ならせたものを用いればよい。例えば、タービンロータの周方向の一部に強磁性体の突起を設け、この突起による磁性の変化をタービンロータに対向させて設けた渦電流センサにより検出して電気信号に変換することにより回転基準信号を得ることができる。また、突起ではなく、タービンロータの外表面に非磁性体の部分を設け、この非磁性体に回転基準として強磁性体を埋め込むようにしてもよい。 In addition to the optical type, a method using an eddy current sensor can be adopted. In this case, a rotation reference having different magnetism may be used. For example, by providing a ferromagnetic protrusion on a part of the circumferential direction of the turbine rotor, the change in magnetism due to this protrusion is detected by an eddy current sensor provided opposite to the turbine rotor and converted into an electric signal, thereby rotating the reference. A signal can be obtained. Further, a nonmagnetic material portion may be provided on the outer surface of the turbine rotor instead of the protrusion, and the nonmagnetic material may be embedded with a ferromagnetic material as a rotation reference.
続いて、間隙計測装置40の動作、作用を図5〜図7を用いて説明する。タービンを回転させながら、光学式センサ46によりタービン動翼14の径方向の外側からシュラウド16に向けて、例えば指向性の高いレーザ光を発光するとともに、順次反射光を受光して電気信号に変換する。
Next, the operation and action of the
レーザ光に対してシュラウド16が通過する場合、言い換えればシュラウド16にレーザ光があたっている場合、シュラウド16の面からの反射レーザを受光することになる。一方、レーザ光がシュラウド間の間隙を通過する場合、シュラウド16の面からの光の反射はないので、受光量はシュラウド16からの反射レーザを受光したときより少なくなる。
When the
このようにして順次反射光を受光して受光レベルに応じて変換された電気信号の例を図5に示す。図の波形52が変換された電気信号を示している。出力電圧の高い部位がシュラウド16の面からの反射光を変換したものに対応し、出力電圧の低い、ほぼ0Vとなっている部位が反射光の少ないシュラウド間の間隙に対応するものである。この電気信号が演算装置48に入力される。
FIG. 5 shows an example of an electrical signal obtained by sequentially receiving reflected light in this way and converting it according to the light reception level. The
演算装置48では、光学式センサ46から出力された電気信号をメモリに記憶して、シュラウド間の間隙の計測を以下のように行う。なお、計測後にモニタに波形を再生することもできる。
The
信号波形の、シュラウドからの反射光を受光した部位の時間をΔthとし、受光しなかった部位の時間をΔtlとする。そして、図6に示す既知の値であるシュラウド16の周方向の寸法をLとする。図6は、径方向の外側からみた2枚のシュラウドを模式的に示す図である。
The time of the part of the signal waveform that received the reflected light from the shroud is Δt h, and the time of the part that did not receive the light is Δt l . And let the dimension of the circumferential direction of the
また、図6の破線部を拡大した図7に示すように、最終的に求めたいシュラウド間隙は、対向するシュラウド16の接触端面にほぼ垂直な間隙giである。タービンの回転の周方向とシュラウド16の接触端面とのなす角度をθとし、周方向に沿ったシュラウド16の端面間の間隙をLgとする。
Further, as shown in FIG. 7 an enlarged broken line in FIG. 6, a shroud gap to be finally determined is substantially vertical gap g i to contact end face of the opposing
すると、ΔthとΔtlの比、つまりシュラウドからの反射光を受光した部位と受光しなかった部位の時間比は、LとLgの比、つまりシュラウド16の周方向の寸法とシュラウドの隣接間隙の比に相当することから、giは数1式で求められる。
つまり、基準信号発生装置50は、タービンを回転させながら、周方向の一部分に他の部分と光の反射率が異なる、例えば反射テープなど回転基準のマークが設けられたタービンロータ12に向けて発光し、反射光を受光して電気信号に変換するものである。したがって、変換された電気信号には、タービンの1回転中に1箇所、反射テープでの反射光に対応する出力電圧が高い部位が現れ、タービンの1回転周期、及びその回転の基準などを認識することができる。その結果、反射テープの箇所と、シュラウドとの位置関係がわかっていれば、演算されたシュラウド間隙giが、タービンの周方向に複数存在するシュラウド隣接間隙のいずれに対応するものであるかを特定することができる。
That is, the reference
また、回転基準信号54間の時間をΔtとし、タービン動翼14の枚数をkとすると、数2式からシュラウド間隙giを求めることが可能である。
以上、本実施形態のタービン動翼のシュラウド間隙計測装置によれば、タービン動翼の全翼間のシュラウド間隙を、タービン回転中に効率よく計測することができる。すると、タービン回転数変化に対応する間隙の変化を捉えることが可能となり、全翼の接触回転数管理が可能となる。その結果、シュラウド間の間隙のより信頼性の高い公差管理が可能となる。 As described above, according to the shroud gap measuring device for turbine blades of this embodiment, the shroud gap between all blades of the turbine blade can be efficiently measured during turbine rotation. Then, it becomes possible to capture the change in the gap corresponding to the change in the turbine rotation speed, and the contact rotation speed of all blades can be managed. As a result, more reliable tolerance management of the gap between the shrouds is possible.
なお、本実施形態では、タービン動翼14とタービンロータ12との連結、つまりタービン動翼14のタービンロータ12に対する植込みには、アキシャルエントリー溝(Ax溝)構造を採用しているが、これに限らず、例えばフォーク溝構造や、くら型溝構造であっても同様に本発明を適用することができる。
In the present embodiment, an axial entry groove (Ax groove) structure is employed for the connection between the
また、本実施形態では、回転基準信号54を得るために、タービンロータ12に回転基準マークの反射テープを貼って、タービンロータ12に対して発光、受光などをしているが、これに限らず、例えば、周方向に複数存在するシュラウドの1枚に回転基準マークを設けてもよい。これによれば、光学式センサ46を、回転基準を認識するための信号を得ること、間隙測定のための信号を得ること、の両方に共通して使用することができるので、基準信号発生装置50が不要となり、より構成を簡略化することができる。
In the present embodiment, in order to obtain the
10 タービン回転軸
12 タービンロータ
14 タービン動翼
16 シュラウド
20 ルート部(根元部)
22 チップ部(先端部)
24 嵌め込み部材
40 間隙計測装置
42 光ファイバ
44 プリアンプ
46 光学式センサ
48 演算装置
50 基準信号発生装置
DESCRIPTION OF
22 Tip (tip)
24 fitting
Claims (6)
前記タービン動翼の径方向の外側から前記シュラウドに向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換する光学式センサと、該電気信号の経時変化と前記シュラウドの周方向の寸法とに基づいて前記シュラウドの隣接間隙を演算する演算手段と、を備えてなることを特徴とするタービン動翼のシュラウド間隙計測装置。 The adjacent gaps of shrouds provided at the tip of each turbine rotor blade implanted along the circumferential direction of the turbine rotor and capable of contacting each other between the adjacent blades as the turbine rotates are measured during turbine rotation. A turbine blade shroud clearance measuring device,
An optical sensor that emits light toward the shroud from the outside in the radial direction of the turbine rotor blade, receives the reflected light and converts it into an electrical signal, a change with time of the electrical signal, and a circumferential dimension of the shroud, And a calculating means for calculating the adjacent gap of the shroud based on the above.
前記タービン動翼の径方向の外側から前記シュラウドに向けて発光するとともに、反射光を受光して電気信号に変換し、該電気信号の経時変化と前記シュラウドの周方向の寸法とに基づいて前記シュラウドの隣接間隙を演算することを特徴とするタービン動翼のシュラウド間隙計測方法。 The adjacent gaps of shrouds provided at the tip of each turbine rotor blade implanted along the circumferential direction of the turbine rotor and capable of contacting each other between the adjacent blades as the turbine rotates are measured during turbine rotation. A turbine blade shroud clearance measurement method,
Light is emitted toward the shroud from outside in the radial direction of the turbine rotor blade, and the reflected light is received and converted into an electrical signal. Based on the change over time of the electrical signal and the circumferential dimension of the shroud, A method for measuring a shroud gap of a turbine rotor blade, comprising calculating an adjacent gap of a shroud.
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