JP5167366B2

JP5167366B2 - タービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法

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Inventors: 敦也平野; 亮西水; 健工藤
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Filing date: 2008-10-14
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Description

本発明は、蒸気タービンのタービン動翼の欠陥検査技術に係わり、特にタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を検出するタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法に関する。

特開２００３−２９４７１６号公報には、タービンロータにタービン翼を取り付けた構成のタービン翼に超音波探触子を設置し、この超音波探触子によってタービン翼の取り付け部位を超音波検査し、この超音波検査で欠陥が検出されなかった場合には一部のタービン翼をタービンロータから抜き取って前記音波検査法よりも欠陥検出限界が小さい磁粉探傷法又は浸透探査法を実施してタービン翼の取り付け部位の欠陥を検出する技術が開示されている。

実開昭５９−９８３２５号公報には、タービンロータのホイールに取り付けたタービン翼の振動をタービン動翼に設けた歪検出器によって検出し、歪検出器で検出したタービン動翼の振動の信号をタービンロータのホイールに設けた送信機からＦＭ変換して送信し、この送信機と対向してタービンの静止体に設けた受信機で受信することによって、タービン動翼の振動を正確に測定する技術が開示されている。

特開平７−２８０７７３号公報には、燃焼タービンエンジンのトルク管ハウジングに支持・位置決め手段により渦電流センサを取付け、この渦電流センサによって回転部材であるエアセパレータ表面の割れを検出する技術が開示されている。

特開２００３−２９４７１６号公報実開昭５９−９８３２５号公報特開平７−２８０７７３号公報

しかしながら、前述した特開２００３−２９４７１６号公報に記載された技術では、タービン動翼の動翼植込み部の欠陥をより的確に検出しようとすれば、定期的に蒸気タービンのタービンケーシングを取外して開放し、検査対象となるタービン動翼をタービンロータから抜き取ってタービン動翼の動翼植込み部の欠陥の有無を検査することになるが、そうなるとタービンケーシングの取り外し作業、及びタービン動翼の抜き取り作業に多大な手数と期間を要するという課題がある。

これらのタービンケーシングの取り外し作業、及びタービン動翼の抜き取り作業は、タービンを休止する期間が必要となるので、タービン動翼の動翼植込み部の欠陥検出は定期点検時にしか実行できない。

また、実開昭５９−９８３２５号公報に記載された技術では、タービン回転中にタービン動翼に取り付けた歪検出器によってタービン翼の振動をモニタリングすることは可能であるが、回転するタービン動翼に歪検出器を取り付け、タービンロータのホイールに送信機を設置しているため、タービン動翼及びタービンロータの回転による遠心力が歪検出器の検出精度に与える悪影響や、歪検出器や送信機の設置によるタービン動翼の回転バランス不良を生じる可能性がある。

また、特開平７−２８０７７３号公報に記載されている、回転体のエアセパレータ表面の割れを検出する渦電流センサを用いて燃焼タービンのタービン動翼の植込み部に生じるき裂を検査する技術では、回転中のタービン動翼がロータの回転に伴なってロータ軸方向に振動するので、渦電流センサとタービン動翼の植込み部との間隙が大きく変化して前記渦電流センサがタービン動翼の植込み部と接触する可能性がある。

また、タービン動翼の植込み部との接触を避けるために、前記渦電流センサをタービン動翼の植込み部と大きく離間させて設置すると、タービン動翼の植込み部に生じるき裂等の欠陥が正確に検出できないという課題がある。

本発明の目的は、ロータの回転に伴なってタービン動翼がロータ軸方向に振動する場合でもタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を正確に検出すると共に、多大な手数と期間を要するタービンケーシングの開放作業を行なわずに検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部に生じる欠陥の検査を行なうことができるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法を提供することにある。

本発明のタービン動翼の欠陥検出装置は、タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータと、このタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼とを備え、前記タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と前記タービン動翼の根元部に形成した翼溝とを嵌め合わせてタービン動翼の植込み部を構成し、前記タービン動翼に隣接して複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムを備え、この静翼ダイヤフラムの内周側は環状のウエブを設け、静翼ダイヤフラムの外周側はタービンケーシングに固定して構成し、前記タービン動翼の植込み部に面した静翼ダイヤフラムのウエブの側面に窪み部を設け、この窪み部にタービン動翼の植込み部の状態を検出する渦電流プローブを移動可能に設置し、前記渦電流プローブで検出した検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを該渦電流プローブに接続すると共に前記タービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムの静翼ブレードに形成した空隙内を移動するように配設して該ロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させ、前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別するデータ分析装置を設けたことを特徴とする。

また本発明のタービン動翼の欠陥検出装置は、タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータと、このタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼とを備え、前記タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と前記タービン動翼の根元部に形成した翼溝とを嵌め合わせてタービン動翼の植込み部を構成し、前記タービン動翼に隣接して複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムを備え、この静翼ダイヤフラムの内周側は環状のウエブを設け、静翼ダイヤフラムの外周側は前記タービンケーシングに固定して構成し、前記タービン動翼の植込み部の状態を検出する渦電流プローブを設置し、前記タービン動翼の植込み部に面した静翼ダイヤフラムのウエブの側面に静翼ダイヤフラムの半径方向に開口して前記渦電流プローブ部を挿入する溝部を設け、この溝部の底面にロータシャフト側が浅くなるテーパ状のテーパ面を形成すると共に前記溝部のテーパ面に当接する前記渦電流プローブの静翼ダイヤフラム側に該溝部の底面に形成したテーパ面に対応したテーパ状の別のテーパ面を形成してこれらの両テーパ面の摺動によって前記渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させるように構成し、前記渦電流プローブに接続されて該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを、前記タービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムに設置した静翼ブレードの間の空間を移動するように配設して該ロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させ、前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別するデータ分析装置を設けたことを特徴とする。

本発明のタービン動翼の欠陥検出方法は、タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼の根元部に形成した翼溝が、タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と嵌め合わされてタービン動翼の植込み部を構成するタービン動翼の欠陥検出方法において、複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムの内周側に設けられたウエブのうち、前記タービン動翼の植込み部に面した該ウエブの側面に形成された窪み部内に渦電流プローブを移動可能に配設しておき、タービン動翼の植込み部の欠陥の状態を検出する際に、前記渦電流プローブに接続されて該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを前記タービンケーシングの外部から操作してタービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムの静翼ブレードに形成した空隙内を移動させ、この移動するロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させて前記タービン動翼の植込み部の状態を該渦電流プローブによって検出し、前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とする。

また本発明のタービン動翼の欠陥検出方法は、タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼の根元部に形成した翼溝が、タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と嵌め合わされてタービン動翼の植込み部を構成するタービン動翼の欠陥検出方法において、複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムの内周側に設けられたウエブのうち、前記タービン動翼の植込み部に面した該ウエブの側面に静翼ダイヤフラムの半径方向に開口した溝部に渦電流プローブを着脱可能に配設しておき、タービン動翼の植込み部の状態を検出する際に、前記渦電流プローブに接続されて該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを、前記タービンケーシングの外部から挿入することによってタービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムに設置した静翼ブレードの間の空間を移動させ、この移動するロッドに接続した渦電流プローブを前記静翼ダイヤフラムのウエブの側面に形成した溝部内に挿入してタービン動翼の植込み部に近接させて前記タービン動翼の植込み部の状態を該渦電流プローブによって検出し、前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とする。

本発明によれば、ロータの回転に伴なってタービン動翼がロータ軸方向に振動する場合でもタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を正確に検出すると共に、多大な手数と期間を要するタービンケーシングの開放作業を行なわずに検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部に生じる欠陥の検査を行なうことができるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法が実現できる。

本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す構造図、及びタービン動翼の欠陥検出装置を設置した蒸気タービンを示す蒸気タービンの部分断面図。図１に示した本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す斜視図、及びタービン動翼の欠陥検出装置を設置した静翼ダイヤフラムをタービンロータの軸方向から見た概略構造図。本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置による検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部を示すタービン動翼の斜視図、及びその動翼植込み部を拡大して示す部分図。本発明の実施例であるタービン動翼の欠陥検査装置を用いて蒸気タービンに備えられたタービン動翼の動翼植込み部の欠陥検査を行なう検査の手順を示したフロー図。タービン動翼の実施例である欠陥検出装置の渦電流プローブの校正に使用するタービン動翼の動翼植込み部に形成されたスリットの一例を示す概略図。本発明の第２実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す構造図。本発明の第３実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す構造図。本発明の第４実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す構造図。本発明の第５実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す構造図、及びタービン動翼の欠陥検出装置を設置した蒸気タービンを示す蒸気タービンの部分断面図。

符号の説明

１：蒸気タービン、２：タービンケーシング、３：タービンロータ、４：タービン動翼、５：静翼ダイヤフラム、６：動翼植込み部、７：欠陥検査装置、８：結果出力、３１：ロータシャフト、３２：ロータディスク、３３：ロータ溝、４１：動翼ブレード、４２：翼溝、５１：リング、５２：静翼ブレード、５３：ウエブ、６１：き裂、６８：固定溝、６９：開口部、７１、７１ａ：渦電流プローブ、７２：ファイバーロッド、７２ａ：アクセスロッド、７３：窪み、７４：ウエブ孔、７５：空隙、７６：ケーシング孔、７７、７７ａ：ガイドローラ、７８：コイル素子、８１：インジケーション、８２：インジケーション、９１：コイルスプリング、９２：ケーブル、９３：スライディングパッド、９４：空力翼、１０７：テーパ面、７１ａ：クッション、１５０：移動装置、２００：制御装置、３００：データ分析装置。

次に、本発明の実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図面を用いて説明する。

本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図１乃至図５を用いて説明する。

図１（a）は本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を設置した蒸気タービンを示す蒸気タービンの部分断面図である。

図１（a）において、蒸気タービン１は、タービンの外周を覆うタービンケーシング２の内部に、タービンロータ３と、このタービンロータ３の外周に環状に配列した動翼ブレード４１を有する複数のタービン動翼４と、この環状に配列した複数のタービン動翼４の上流側に近接して配置され、環状に配列した複数の静翼ブレード５２を有する静翼ダイヤフラム５とを備えて構造されている。

図１（ａ）には静翼ブレード５２とタービン動翼４とから成るタービン段落は説明の都合上、１段落しか図示していないが、前記タービン段落はタービンロータ３の軸方向に沿って複数段落が配設されているものである。

タービンロータ３は、タービンの回転軸であるロータシャフト３１と、ロータシャフト３１の外周に取り付けられている環状のロータディスク３２と、複数のタービン動翼４の根元部をロータディスク３２の外周に沿って環状に配列して取り付けるために、前記タービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２と嵌め合わせる、ロータディスク３２の外周に形成したロータ溝３３とから構成されている（以下、方向の記述はタービンの回転軸を基準として、軸方向、径方向、周方向として表す）。

ロータディスク３２に環状に多数配列したタービン動翼４は、作動流体である高圧の蒸気流を受け、高圧の蒸気流をタービンの回転エネルギーに変換させる動翼ブレード４１と、タービンロータ３に形成したロータ溝３３と嵌め合わせられるタービン動翼４の植え込み部に形成された翼溝４２とからなる。

前記ロータディスク３２に形成したロータ溝３３とタービン動翼４の根元部に形成された翼溝４２とが嵌め合わせられる連結部位はタービン動翼４の動翼植込み部６と称する。

静翼ダイヤフラム５は、タービンロータ３の軸方向に沿って離間して複数設置された各タービン動翼４の間にそれぞれ配設されている。

静翼ダイヤフラム５は、静翼ダイヤフラム５の外周側でタービンケーシング２に固定されるリング５１と、タービン動翼４の動翼ブレード４１の上流側、又は下流側に隣接して位置し、該動翼ブレード４１を通過した蒸気の流れを整える環状に配列された複数の静翼ブレード５２と、ローラ軸方向でタービン動翼４の動翼植込み部６及びロータディスク３２に隣接し、静翼ダイヤフラム５の内周側でロータシャフト３１に近接して配設される環状のウエブ５３とから構成されており、これらの部材が溶接で相互に接合されている。

渦電流プローブ７１がタービン翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検出できる低速で蒸気タービンのタービン動翼４を回転させた状態において、本発明の第１実施例であるタービン動翼の動翼植込み部６に生じる欠陥を検出するタービン動翼の欠陥検出装置７は、タービン動翼４の動翼植込み部６に面した位置の静翼ダイヤフラム５の内周側に設置された環状のウエブ５３に形成した窪み７３の内部で、タービン翼４の動翼植込み部６に生じる欠陥を検出する渦電流プローブ７１がロータ軸方向に沿って移動して該タービン翼４の動翼植込み部６の表面に対して離接可能となるように取り付けられている。

タービン動翼の欠陥検出装置７は、図１（ｂ）に示したように静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３内にタービン動翼４の動翼植込み部６に面して設置され、ロータ軸方向の前後に移動して前記タービン翼４の動翼植込み部６の表面に対して離接可能な渦電流プローブ７１と、前記渦電流プローブ７１にその一端が接続され、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３の底部に設けたウェブ孔７４、静翼ダイヤフラム５に設けられた静翼ブレード５２内部の空隙７５、リング５１及びタービンケーシング２に形成したケーシング孔７６を順次貫通して前後に移動可能に配設されており、低速でタービン動翼４を回転させた状態で前記渦電流プローブ７１によって測定したタービン動翼４の動翼植込み部６における欠陥状況の検出信号をタービンケーシング２の外部に伝達する信号線を兼ねるファイバーロッド７２と、前記ファイバーロッド７２を前後に移動させるタービンケーシング２の外部に設置された移動装置１５０と、ファイバーロッド７２を通じて伝達された渦電流プローブ７１で測定した検出信号に基づいて演算処理してタービン翼４の動翼植込み部６に生じる欠陥の検査結果出力８のインジケーションを表示するタービンケーシング２の外部に設置されたデータ分析装置３００とから構成されている。

尚、前記ファイバーロッド７２はタービンケーシング２の外部から手動で操作して前後に移動させてもよく、その場合にはファイバーロッド７２を移動する移動装置１５０と、移動装置１５０を駆動する制御装置２００が不要となる。

前記電流プローブ７１は、タービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を流し、動翼植込み部６に発生する電磁誘導の変化を検出するものであり、データ分析装置３００では前記電流プローブ７１で検出した電磁誘導の変化に基づいて演算処理することにより動翼植込み部６に発生した傷の位置と深さを検出するものである。

前記渦電流プローブ７１の前面には回転可能なガイドローラ７７が取り付けられており、渦電流プローブ７１をファイバーロッド７２の前後の移動操作によってロータ軸方向の前側に移動させ、タービン動翼４の動翼植込み部６を検査する時に渦電流プローブ７１の前面に設けたガイドローラ７７がロータ軸回りに回転するタービン動翼４の動翼植込み部６の表面と接触するガイドとして機能するようになっている。

そして前記データ分析装置３００では、該渦電流プローブ７１で測定したタービン動翼４の動翼植込み部６に発生する電磁誘導の変化の検出信号に基づいて前記タービン動翼４の動翼植込み部６における傷等の欠陥状況を分析して欠陥の位置と深さを表示する。

前記渦電流プローブ７１は検査対象となるタービン動翼４の動翼植込み部６に相対する静翼ダイヤフラム５の軸方向両側に各１個ずつ設置されている。

即ち前記渦電流プローブ７１は、静翼ダイヤフラム５の下流側に位置するタービン動翼４の動翼植込み部６と、静翼ダイヤフラム５の上流側に位置するタービン動翼４の動翼植込み部６（図示せず）とにそれぞれ相対するように、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３の軸方向両側に形成された窪み７３の内部に１個ずつ収納されている。

前記各渦電流プローブ７１から渦電流を流して動翼植込み部６に発生する電磁誘導の変化を検出したタービン動翼４の動翼植込み部６における電磁誘導の変化の検出信号は、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成された窪み７３の底部に設けられたウエブ孔７４、静翼ダイヤフラム５に設けられた静翼ブレード５２内部の空隙７５、リング５１及びタービンケーシング２に形成されたケーシング孔７６を貫通して配設されたファイバーロッド７２を通じてタービンケーシング２の外部に設置されたデータ分析装置３００に伝達され、前記タービン動翼４の動翼植込み部６における傷等の欠陥状況を分析して欠陥の位置と深さを表示する。

また前記渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に対して離接可能とするために、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成された窪み７３内で渦電流プローブ７１をロータ軸方向の前後に移動させるファイバーロッド７２をその配設方向の前後に移動させる移動装置１５０がタービンケーシング２の外部に設置されている。この移動装置１５０の駆動は制御装置２００からの操作指令によって操作される。

そして前記欠陥検出装置７によってタービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する欠陥検査時には、図１（ｂ）に渦電流プローブ７１の部分拡大図に示したように、制御装置２００からの操作指令によってタービンケーシング２の外部に設置した移動装置１５０を駆動させてファイバーロッド７２を前方に押込み、このファイバーロッド７２の先端に接続された渦電流プローブ７１を窪み７３の開口面からロータ軸方向の前側に押出してタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に当接させ、前記渦電流プローブ７１からタービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を流し、また動翼植込み部６に発生する電磁誘導の変化を検出することによってタービン動翼４の動翼植込み部６における欠陥状況を検査する。

渦電流プローブ７１の前面にはガイドローラ７７が取り付けられており、渦電流プローブ７１をロータ軸方向の前側に押出してタービン動翼４の動翼植込み部６の表面と渦電流プローブ７１のガイドローラ７７とが当接した時に、渦電流プローブ７１の表面と動翼植込み部６の表面との間に、渦電流プローブ７１に最適な０．５〜１．０ｍｍの所望の隙間ｄ１が形成されるようになっている。

前記渦電流プローブ７１は、その前面に設けたガイドローラ７７がタービン動翼４の動翼植込み部６の表面と当接する構成にしたことによって、タービンロータの回転によりタービン動翼４の動翼植込み部６がロータ軸方向に振動した場合でも、渦電流プローブ７１の表面と動翼植込み部６の表面との間は、０．５〜１．０ｍｍの所望の隙間ｄ１を常に維持することが出来るので、前記渦電流プローブ７１を用いてタービン動翼４の動翼植込み部６における欠陥発生の有無を精度良く検査することが可能となる。

またタービン動翼４の動翼植込み部６を検査しない時は、図１（ｃ）に示したように、移動装置１５０を駆動させて、或いは手動操作によってファイバーロッド７２を引き込み、このファイバーロッド７２に接続された渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６の表面から大きく離間させて窪み７３の開口面からロータ軸方向の後側に引き込んで窪み７３の内部に収納する。

ファイバーロッド７２は、ウェブ孔７４のＬ字曲管に対応する部分は屈曲可能なフレキシブル構造であるが、その他の部分は剛体であり、移動装置１５０の駆動、或いは手動操作による押込み及び引き込みに対して座屈することなく渦電流プローブ７１に適切な押付け力及び引き込み力を与えることが出来る。

ファイバーロッド７２の内部には、渦電流プローブ７１で検出したタービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況の検出信号を伝達するケーブル（図示せず）が内蔵されている。

次にタービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を計測するタービン動翼の欠陥検出装置について更に詳細に説明する。

図２（a）は、図１に示した本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を設置した静翼ダイヤフラムをタービンロータの軸方向から見た概略構造図である。

図２（a）において、タービン動翼の欠陥検出装置の一部を構成する渦電流プローブ７１は、検査対象となるタービン動翼４の動翼植込み部６に相対する、静翼ダイヤフラム５の内周側に設置されたウエブ５３の軸方向両側の環状領域に１箇所ずつ形成した窪み７３内にそれぞれ設けられている。

図２（ｂ）は、図１に示した本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置を構成する渦電流プローブを示す斜視図である。

検査対象となるタービン動翼４の動翼植込み部６に相対する前記渦電流プローブ７１の前面には、タービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を流す第１のコイル素子と、渦電流を流したことによってタービン翼４の動翼植込み部６の表面で発生した電磁誘導の変化を検出する第２のコイル素子とをそれぞれ備えて構成された各コイル素子７８が径方向に２列直列に配設されており、このコイル素子７８は渦電流プローブ７１の前面のガイドローラ７７がタービン動翼４の検査対象の動翼植込み部６に当接した時に、渦電流プローブ７１の前面のコイル素子７８とタービン動翼４の動翼植込み部６の表面との間に、０．５〜１．０ｍｍの所望の隙間ｄ１を維持した状態でタービン動翼４の動翼植込み部６の検査対象となる範囲を径方向にカバーできる長さに亘って該渦電流プローブ７１の前面に配設されている。

渦電流プローブ７１の前面に設置された回転可能なガイドローラ７７は、このコイル素子７８の両側に平行して２個設置されており、渦電流プローブ７１の内部に保持された車軸（図示せず）に回転可能に固定されている。

図２（ｃ）は、渦電流プローブ７１のガイドローラ７７が検査対象のタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に当接した状態を示すものであり、タービン動翼４の回転に伴なってこのタービン動翼４の動翼植込み部６が矢印で示したように回転すると、この動翼植込み部６の表面に当接した渦電流プローブ７１の前面のガイドローラ７７もその車軸のまわりに回転して、タービン動翼４の動翼植込み部６の表面とのスムーズな摺動が確保される。

この結果、渦電流プローブ７１の前面に設置されたコイル素子７８と検査対象のタービン動翼４の動翼植込み部６との間の間隙は、動翼植込み部６に生じた欠陥検出に必要な隙間ｄ１を常に維持できるので、前記渦電流プローブ７１のコイル素子７８によってタービン動翼４の動翼植込み部６の表面をスキャンすることが出来る。

図３（a）は、本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置による検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部を示すタービン動翼の斜視図である。

図３（a）において、タービン動翼４は、図１を引用して説明したように、タービンロータ３を構成するロータシャフト３１の外周に取り付けられている環状のロータディスク３２に環状に多数配列された構造であり、前記タービン動翼４の動翼植込み部６においてタービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２がロータディスク３２の外周に形成したロータ溝３３と嵌め合わされて、タービン動翼４がタービンロータ３のロータディスク３２と連結されている。

図３（ｂ）は、図３（a）に示したタービン動翼の動翼植込み部を拡大して示す部分図である。

図３（ｂ）において、タービン動翼４の動翼植込み部６となるタービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２は逆クリスマスツリー型の複数の凸部を有するジグザグの溝形状であり、このタービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２が、ロータディスク３２に形成されてタービン動翼４の翼溝４２の溝形状に対応した複数の凹部を有するジグザクの溝形状をもつロータ溝３３と強固な嵌め合いを形成して相互に連結される。

蒸気タービンを通常運転しているタービン回転時には、タービン動翼４に径方向の遠心力をはじめ、ロータ軸方向および周方向の振動荷重などが作用するが、タービン動翼４の動翼植込み部６の前記した嵌め合い構造によってこれらの荷重を支持するため、タービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造に作用する荷重によって局所的に大きな応力が発生し、き裂６１が発生するリスクが高くなる。

例えばタービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造に小さなき裂が発生した場合、発生した小さなき裂を長期間放置しておくと大きなき裂に進展して、やがてタービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造の翼溝４２、もしくはロータ溝３３に損傷等の欠陥となって現れることになりかねない。

そこで、タービン動翼４の植込み部６に前記欠陥が現れる前にタービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造に発生する小さなき裂を確実に検出する必要性がある。

図３（ｂ）に示すように、タービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造に発生したき裂６１は、ロータ軸方向の内部で発生したとしても、ロータ軸方向に優先的に進展する性質のため、タービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造を構成するタービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２、もしくはロータディスク３２の外周に形成したロータ溝３３が損傷に至る前の段階で、最初にタービン動翼４の動翼植込み部６の表面にき裂６１が現れることになる。

このため、タービン動翼４の動翼植込み部６の表面にき裂６１が現れた段階で、タービン翼の欠陥検出装置７に備えられた渦電流プローブ７１によるタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に生じる表面欠陥の検出が原理的に可能となる。

第１実施例のタービン翼の欠陥検出装置７における渦電流プローブ７１においては、図２（ｂ）に示したように、タービン翼４の動翼植込み部６の検査対象の範囲を径方向にカバーした長さに亘って配設されたコイル素子７８が渦電流プローブ７１の前面に設置されている。

そしてこのコイル素子７８が配設された渦電流プローブ７１の前面に設置された回転可能なガイドローラ７７をタービン翼４の動翼植込み部６の表面に当接した状態で、図３（ｂ）に矢印で示すように、タービン動翼４の動翼植込み部６を回転させる。

そうすると、図３（ｂ）に二点鎖線で示した検査対象となるタービン動翼４の動翼植込み部６の表面の環状領域全体に欠陥検出装置７の渦電流プローブ７１によって渦電流を流し、タービン翼４の動翼植込み部６の表面で発生した電磁誘導の変化をこの渦電流プローブ７１で検出することで欠陥発生の有無を検査することができる。

図３（ｃ）は、第１実施例のタービン動翼の欠陥検査装置７に備えた渦電流プローブ７１によってタービン動翼４の動翼植込み部６を検査した検出信号に基づいてデータ分析装置３００で演算処理して判別した欠陥を検査結果出力８として画面に表示したイメージ図である。

前記した渦電流プローブ７１は、タービン動翼４の動翼植込み部６の表面から数ｍｍまでの深さにある欠陥のき裂に反応するため、データ分析装置３００によって渦電流プローブ７１で測定した検出信号に基づいて演算処理して検出したタービン動翼４の動翼植込み部６に発生したき裂６１のほか、タービン動翼４の動翼植込み部６の嵌め合い構造を構成するタービン動翼４の根元部に形成した翼溝４２、及びロータディスク３２に形成されたロータ溝３３にそれぞれ対応した検査結果出力８のインジケーション８１を画面に表示するが、これらの翼溝４２及びロータ溝３３の溝の形状は一定の形状であるので、欠陥のき裂６１に対応した不定形の形状のインジケーション８２を容易に判別することが可能である。

図４は、本発明の第１実施例であるタービン動翼の欠陥検査装置７を用いて火力発電用の蒸気タービンに備えられたタービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥検査を行なう欠陥検査の手順を示したフローである。

蒸気タービンを定格運転中は、３０００ｒｐｍ又は３６００ｒｐｍで蒸気タービンが回転しており、この蒸気タービンの検査対象となるタービン動翼４の動翼植込み部６が回転する周速は１００ｍ／ｓ以上と高速となるため、欠陥検査装置７に備えられた渦電流プローブ７１を用いてタービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥検出を行なうことは不可能である。

そこで、火力発電用の蒸気タービンが運転を休止する１日、ないし数日毎の運転休止期にこの欠陥検査を実施する。

タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥検査は下記の手順に沿って行われる。

まず、手順１０１にて、蒸気タービンの定格運転を停止させる。

次に、手順１０２にて、タービン動翼４の欠陥検出装置７を構成する制御装置２００の指令信号によって移動装置１５０を駆動してタービンケーシング２の外部からファイバーロッド７２を押込み、丁度、図１（ｂ）に示したように、渦電流プローブ７１を静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成された窪み７３の開口面からロータ軸方向の前側に押出し、渦電流プローブ７１の前面に配列されたコイル素子７８の両側に平行に設けられたガイドローラ７７をタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に当接させる。

次に手順１０３にて、蒸気タービン１のロータシャフト３１を外部電源モータ（図示せず）によって回転させ、蒸気タービン１を低速で回転させる低速運転を実施する。この蒸気タービン１の低速運転は、タービン動翼４の動翼植込み部６の周速が前記渦電流プローブ７１によって欠陥検出が可能な１０ｍｍ／ｓで蒸気タービン１のロータシャフト３１を回転させる。

次に手順１０４にて、渦電流プローブ７１の校正を実施する。これは、タービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を発生させ、タービン翼４の動翼植込み部６の表面で発生した電磁誘導の変化を検出するために、前記渦電流プローブ７１の前面に備えられたコイル素子７８が経時的および測定環境により感度が変化しやすいためである。

タービン動翼の欠陥検出装置を構成する前記渦電流プローブ７１の校正には、図５に示したタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に形成された校正スリット６２を用いて実施する。

図５に校正スリットの一例を示したように、校正スリット６２はタービン動翼４の動翼植込み部６の表面の一箇所に、径方向の検査範囲に亘って深さ１ｍｍ、幅０．３ｍｍで設けられており、この校正スリット６２を使用して渦電流プローブ７１上の各コイル素子７８がこの校正スリット６２を通過する時のインジケーションの出力度合いに応じて、コイル素子７８の感度を調節して渦電流プローブ７１の校正を行なう。

なお、動翼植込み部６に校正スリット６２を設けずに、翼溝４２およびロータ溝３３を通過する時のインジケーションで代用して渦電流プローブ７１を校正してもよい。

次に手順１０５にて、低速で回転するタービン動翼４の動翼植込み部６の検査対象に対して、渦電流プローブ７１の前面に設置したコイル素子７８によって欠陥検査スキャンを実施してタービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を流し、検査スキャンで得たタービン翼４の動翼植込み部６の表面で発生した電磁誘導の変化の検出データをコイル素子７８で取得してデータ分析装置３００に伝達する。

次に手順１０６にて、データ分析装置３００による演算処理によって渦電流プローブ７１のコイル素子７８で取得した電磁誘導の変化の検出データから、スキャン時の渦電流プローブ７１のガタツキや周囲環境等によるノイズ成分を除去する。

次に手順１０７にて、データ分析装置３００によってノイズ成分を除去した渦電流プローブ７１のコイル素子７８で取得した電磁誘導の変化の検出データに基づいて演算処理して検査結果出力８として、図３（ｃ）に示したような欠陥のき裂に対応したインジケーション画面を表示させる。

そして次の手順１０８にて、データ分析装置３００に表示したインジケーション画面の検査結果出力８に基づいて、インジケーション画面にき裂に起因したインジケーション８２が認められるか否かを判定する。

この手順１０８による判定において、き裂に起因したインジケーション８２の発生が認められなかった場合には、タービン動翼４の動翼植込み部６に、き裂は未発生と判断して手順１１１に進み、検査終了して次回の蒸気タービンの定格運転開始まで待機となる。

しかしながら、この手順１０８による判定において、き裂に起因したインジケーション８２の発生が認められた場合には、次の手順１０９に進んで外部電源モータによる蒸気タービン１の回転を停止させる。その後、蒸気タービン１のタービンケーシング２を開けて、タービン動翼４の動翼植込み部６の詳細検査を実施する。

そして、この手順１０９によるタービン動翼４の動翼植込み部６の詳細検査の結果によって、次の手順１１０にて、状況に応じたタービン動翼４の補修、もしくはタービン動翼４の交換を行い、前記した手順１１１に進んで検査終了し、次回の蒸気タービンの定格運転開始まで待機となる。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施例によれば、ロータの回転に伴なってタービン動翼がロータ軸方向に振動する場合でもタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を正確に検出すると共に、多大な手数と期間を要するタービンケーシングの開放作業を行なわずに検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部に生じる欠陥の検査を行なうことができるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法が実現できる。

次に本発明の第２実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図６を用いて説明する。

図６（a）及び図６（ｂ）は本発明の第２実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブを示す構造図である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した本発明の第２実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１は、図１乃至図５に示した第１実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ、以下に説明する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）において、本発明の第２実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１は、渦電流プローブ７１の背面と静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３との間にコイルスプリング９１を設けている。

渦電流プローブ７１に接続されたファイバーロッド７２の代わりにケーブル９２を接続している。尚、この第２実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を設置した蒸気タービンの図示は省略している。

本実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７においては、渦電流プローブ７１の背面に設置したコイルスプリング９１からの弾性力を利用して、渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に押し付けることができるので、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する検査時に、制御装置２００からの操作信号によってタービンケーシング２の外部に設置した移動装置１５０を駆動、或いはタービンケーシング２の外部からの手動操作によって、タービンケーシング２に形成したケーシング孔７６を通じてケーブル９２を前方に移動させるだけで良く、渦電流プローブ７１に押付け力を与え続ける必要が無くなるという利点がある。

また、渦電流プローブ７１によってタービン動翼４の動翼植込み部６の走査時に、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３とタービン動翼４の動翼植込み部６との間の間隔ｄ２が変動する場合においても、渦電流プローブ７１の押付け状態を維持して柔軟に対応できる。

また、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査しない時は、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３の底面と渦電流プローブ７１との間に設置したコイルスプリング９１の弾性力によって該渦電流プローブ７１を押し付けているので、制御装置２００からの指令信号によってタービンケーシング２の外部に設置した移動装置１５０を駆動、或いはタービンケーシング２の外部からの手動操作によってタービンケーシング２に形成したケーシング孔７６を通じてケーブル９２を引くことによって、このケーブル９２に接続した渦電流プローブ７１を静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３の開口面よりも内側に収納することができる。

ケーブル９２は、タービンケーシング２の外部からの引張り力のみを伝達できればよいので、ファイバーロッド７２のように部分的に剛体とする必要が無いという利点がある。

本発明の実施例によれば、ロータの回転に伴なってタービン動翼がロータ軸方向に振動する場合でもタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を正確に検出すると共に、多大な手数と期間を要するタービンケーシングの開放作業を行なわずに検査対象となるタービン動翼の動翼植込み部に生じる欠陥の検査を行なうことができるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法が実現できる。

次に本発明の第３実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図７を用いて説明する。

図７（a）乃至図７（ｃ）は本発明の第３実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブを示す構造図である。

図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示した本発明の第３実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１は、図１乃至図５に示した第１実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ、以下に説明する。

図７（ａ）乃至図７（ｃ）において、本発明の第３実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１の前面の径方向上下に、ガイドローラ７７に代えてスライディングパッド９３を設置している。尚、この第２実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を設置した蒸気タービンの図示は省略している。

本実施例においては、渦電流プローブ７１の前面に設けたこのスライディングパッド９３は耐摩耗性の硬質材で形成されており、サファイア・ルビーの鉱物や、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレン、ピーク樹脂などが適用できる。

本実施例の渦電流プローブ７１においては、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する検査時に、タービン動翼４の動翼植込み部６の範囲外で渦電流プローブ７１がタービン動翼４の動翼植込み部６と接触したとしても、この渦電流プローブ７１の前面に設置したスライディングパッド９３がタービン動翼４の動翼植込み部６の範囲外と接触して摺動するので、スライディングパッド９３との摺動によってタービン動翼４の動翼植込み部６には傷が発生しないようになっている。

スライディングパッド９３を備えた渦電流プローブ７１は、ガイドローラを備えた渦電流プローブよりも構造が簡略化できるという利点がある。

次に本発明の第４実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図８を用いて説明する。

図８（a）乃至図８（ｃ）は本発明の第４実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブを示す構造図である。

図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示した本発明の第４実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１は、図１乃至図５に示した第１実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ、以下に説明する。

図８（ａ）乃至図８（ｃ）において、本発明の第４実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７を構成する渦電流プローブ７１の側面には、空力翼９４を設置している。

尚、この第２実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７を設置した蒸気タービンの図示は省略している。本実施例においては、渦電流プローブ７１の背面と静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３との間にコイルスプリング９１を設けてあり、コイルスプリング９１からの弾性力を利用して渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６の表面に押し付けるように構成されている。更に渦電流プローブ７１にはケーブル９２が接続されている。

上記構成の渦電流プローブ７１においては、蒸気タービンが定格運転のような高速回転時には、周方向の強い流体力を渦電流プローブ７１の空力翼９４が受けて揚力が発生し、コイルスプリング９１の反力に抗して、渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動力植込み部６から離反離するので、渦電流プローブ７１の損傷を防ぐことが出来る。

タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する場合のように蒸気タービンの低速回転時には、周方向の流体力は弱まるので、渦電流プローブ７１の空力翼９４が受ける揚力も無くなり、コイルスプリング９１の作用により、渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６に押し付けることが出来る。

このようにすれば、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査しない時に渦電流プローブ７１をタービン動翼４の動翼植込み部６から離反させるためにタービンケーシング２の外部からケーブル９２を操作する必要が無いという利点がある。

次に本発明の第５実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置及びタービン動翼の欠陥検出方法について図９を用いて説明する。

図９（a）は本発明の第５実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７ａを設置した蒸気タービンを示す蒸気タービンの部分断面図である。

また図９（ｂ）乃至図９（ｄ）は、第５実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７ａの一部を構成する渦電流プローブ７１ａの構造図である。

図９（ａ）乃至図９（ｄ）に示した本発明の第５実施例であるタービン動翼の欠陥検出装置７ａは、図１乃至図５に示した第１実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ、以下に説明する。

図９（ｃ）に示したように、本発明の第５実施例のタービン動翼の欠陥検査装置７ａに備えられた渦電流プローブ７１ａは、タービンケーシング２に形成したケーシング孔７６よりも幅方向の寸法が狭いスリムな形状の渦電流プローブ７１ａを採用している。

図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示したように、前記渦電流プローブ７１ａは該電流プローブ７１ａの径方向の上端で渦電流プローブ７１ａで検出した検出信号を伝達する信号線を内部に備えた剛体のアクセスロッド７２ａと連結されている。

更に渦電流プローブ７１ａの前面に設置されているガイドローラ７７ａは、コイル素子７８の径方向の上下の位置に２つずつ配設されており、これらの構造によって渦電流プローブ７１ａの周方向のスリム化を可能としている。

図９（a）に示した本発明の第５実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７ａにおいては、図１に示した第１実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７における静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した窪み７３及びウエブ孔７４が無い代わりに、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３には、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示したように渦電流プローブ７１ａを収納して固定するする静翼ダイヤフラム５の半径方向に開口した固定溝６８が設けられ、この固定溝６８の径方向上端に開口部６９を有する。

この第５実施例のタービン動翼の欠陥検出装置７ａにおいては、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する検査時に、制御装置２００からの指令信号によってタービンケーシング２の外部に設置した移動装置１５０を駆動させ、或いはタービンケーシング２の外部からの手動操作によって、タービンケーシング２に形成したケーシング孔７６を通じて渦電流プローブ７１ａ及びアクセスロッド７２ａをタービンケーシング２の外部から内部に挿入し、静翼ダイヤフラム５に設置された隣接する静翼ブレード５２の間に形成されている空間を移動させて、渦電流プローブ７１ａを静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した固定溝６８に差し込んで固定する。

そして渦電流プローブ７１ａの前面のガイドローラ７７ａを検査対象のタービン動翼４の動翼植込み部６に当接させ、前記渦電流プローブ７１ａの前面に設置したコイル素子７８によってタービン翼４の動翼植込み部６の表面に渦電流を流し、タービン翼４の動翼植込み部６の表面で発生した電磁誘導の変化を該コイル素子７８によって検出することによってタービン動翼４の動翼植込み部６における欠陥状況を前述した先の実施例の渦電流プローブ７１と同様に検査する。

渦電流プローブ７１ａはタービンケーシング２に形成したケーシング孔７６よりも幅方向の寸法が狭いスリムな形状にしているため、ケーシング孔７６を通してタービンケーシング２の内外に出し入れ可能である。

渦電流プローブ７１ａの背面は、図９（ｂ）に示したように先端に向かって軸方向の厚みが薄くなるようにテーパ面７１ｂとなっており、渦電流プローブ７１ａを収容する静翼ダイヤフラム５のウエブ５３に形成した対応する固定溝６８も同じ角度のテーパ面６８ｂを有するように形成されている。

これらのテーパ構造により、静翼ダイヤフラム５のウエブ５３とタービン動翼４の動翼植込み部６との間の間隔ｄ２のばらつきを、ウエブ５３に形成した固定溝６８に差し込む渦電流プローブ７１ａの差込深さを調節することで吸収可能である。

また、渦電流プローブ７１ａの背面のテーパ面７１ｂには、弾性体のクッション７１ｃが備えられており、走査時の間隔ｄ２の変動を吸収できるようにしている。クッション７１ｃの材料としては、中実ゴム、中空ゴム、板バネ、あるいは有機発砲体が適用できる。

タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する検査が終了すると、制御装置２００からの指令信号によってタービンケーシング２の外部に設置した移動装置１５０を駆動させ、或いはタービンケーシング２の外部からの手動操作によって、渦電流プローブ７１ａ及びアクセスロッド７２ａをタービンケーシング２の内部から外部に引き出して、渦電流プローブ７１ａを完全にタービンケーシング２の外部に取り出す。

渦電流プローブ７１ａは、タービン動翼４の動翼植込み部６の欠陥状況を検査する検査時以外は、タービンケーシング２の外側に取り出して安全に保管できるので、タービン動翼の欠陥検査装置７ａの信頼性をより高めることができるという利点がある。

本発明は、蒸気タービンのタービン動翼の植込み部に生じる欠陥を検出するタービン動翼の欠陥検出装置、及びタービン動翼の欠陥検出方法に適用できるだけでなく、渦電流プローブの耐環境性をクリアできる他のタービン動翼にも適用可能である。

Claims

タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータと、このタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼とを備え、前記タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と前記タービン動翼の根元部に形成した翼溝とを嵌め合わせてタービン動翼の植込み部を構成し、
前記タービン動翼に隣接して複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムを備え、この静翼ダイヤフラムの内周側は環状のウエブを設け、静翼ダイヤフラムの外周側はタービンケーシングに固定して構成し、
前記タービン動翼の植込み部に面した静翼ダイヤフラムのウエブの側面に窪み部を設け、この窪み部にタービン動翼の植込み部の状態を検出する渦電流プローブを移動可能に設置し、
前記渦電流プローブで検出した検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを該渦電流プローブに接続すると共に前記タービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムの静翼ブレードに形成した空隙内を移動するように配設して該ロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させ、
前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別するデータ分析装置を設けたことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
ロッドを移動させる移動装置と、この移動装置の駆動を制御する制御装置をタービンケーシングの外部に設置したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
タービン動翼の植込み部に面した渦電流プローブの表面に、タービン翼の動翼植込み部の表面に渦電流を流す第１のコイル素子と、第１のコイル素子から流した渦電流によってタービン翼の動翼植込み部の表面で発生した電磁誘導の変化を検出する第２のコイル素子と、タービン動翼の植込み部と接した際に摺動する摺動機構とを設けたことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項３に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
渦電流プローブに設けた摺動機構は、前記コイル素子よりもタービン動翼側に突出させて設置されていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項３または請求項４に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
摺動機構としてローラが備えられていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項３または請求項４に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
摺動機構として、金属、セラミック、もしくは樹脂製の突起が備えられていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項３に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
タービン動翼の植込み部に面した渦電流プローブの表面に設けたコイル素子は、複数個配列されていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
前記渦電流プローブは窪み部に弾性体によって接続されており、この弾性体の弾性力によって前記渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して押し付けるように構成したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
信号線を備えたロッドはファイバーロッドであり、このファイバーロッドをタービンケーシング及び静翼ブレードに形成した空隙内を移動させて該ファイバーロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させるように構成したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
渦電流プローブに空力翼を設け、回転するタービンロータの周方向の流体力をこの空力翼で受けさせて該渦電流プローブに静翼ダイヤフラム方向の揚力を発生させ、渦電流プローブをタービン動翼の植込み部から遠ざかるように構成したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
タービン動翼の植込み部の表面の少なくとも一箇所にプローブ校正スリットを形成したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータと、このタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼とを備え、前記タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と前記タービン動翼の根元部に形成した翼溝とを嵌め合わせてタービン動翼の植込み部を構成し、
前記タービン動翼に隣接して複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムを備え、この静翼ダイヤフラムの内周側は環状のウエブを設け、静翼ダイヤフラムの外周側は前記タービンケーシングに固定して構成し、
前記タービン動翼の植込み部の状態を検出する渦電流プローブを設置し、
前記タービン動翼の植込み部に面した静翼ダイヤフラムのウエブの側面に静翼ダイヤフラムの半径方向に開口して前記渦電流プローブ部を挿入する溝部を設け、この溝部の底面にロータシャフト側が浅くなるテーパ状のテーパ面を形成すると共に前記溝部のテーパ面に当接する前記渦電流プローブの静翼ダイヤフラム側に該溝部の底面に形成したテーパ面に対応したテーパ状の別のテーパ面を形成してこれらの両テーパ面の摺動によって前記渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させるように構成し、
前記渦電流プローブに接続され該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを、前記タービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムに設置した静翼ブレードの間の空間を移動するように配設して該ロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させ、
前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別するデータ分析装置を設けたことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１２に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
ロッドを移動させる移動装置と、この移動装置の駆動を制御する制御装置をタービンケーシングの外部に設置したことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１２に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
タービン動翼の植込み部に面した渦電流プローブの表面に、タービン翼の動翼植込み部の表面に渦電流を流す第１のコイル素子と、第１のコイル素子から流した渦電流によってタービン翼の動翼植込み部の表面で発生した電磁誘導の変化を検出する第２のコイル素子と、タービン動翼の植込み部と接した際に摺動する摺動機構とを設けたことを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１２に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
渦電流プローブの静翼ダイヤフラム側の面に別の弾性体が設置されていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
請求項１５に記載のタービン動翼の欠陥検出装置において、
渦電流プローブの静翼ダイヤフラム側の面に設置された別の弾性体は、中実ゴム、中空ゴム、板バネ、あるいは、有機発砲体で形成されていることを特徴とするタービン動翼の欠陥検出装置。
タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼の根元部に形成した翼溝が、タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と嵌め合わされてタービン動翼の植込み部を構成するタービン動翼の欠陥検出方法において、
複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムの内周側に設けられたウエブのうち、前記タービン動翼の植込み部に面した該ウエブの側面に形成された窪み部内に渦電流プローブを移動可能に配設しておき、
タービン動翼の植込み部の欠陥の状態を検出する際に、前記渦電流プローブに接続されて該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを前記タービンケーシングの外部から操作してタービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムの静翼ブレードに形成した空隙内を移動させ、
この移動するロッドに接続した渦電流プローブをタービン動翼の植込み部に対して近接、或いは離間させて前記タービン動翼の植込み部の状態を該渦電流プローブによって検出し、
前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とするタービン動翼の欠陥検出方法。
請求項１７に記載のタービン動翼の欠陥検出方法において、
渦電流プローブの表面に設置した第１のコイル素子からタービン翼の動翼植込み部の表面に渦電流を流し、渦電流プローブの表面に設置した第２のコイル素子によって第１のコイル素子から流した渦電流によってタービン翼の動翼植込み部の表面で発生した電磁誘導の変化を検出し、この電磁誘導の変化の検出値である検出タービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とするタービン動翼の欠陥検出方法。
タービンケーシングの内部に回転可能に設置されたタービンロータの外周に環状に配列された複数枚のタービン動翼の根元部に形成した翼溝が、タービンロータのロータディスク部に形成したロータ溝と嵌め合わされてタービン動翼の植込み部を構成するタービン動翼の欠陥検出方法において、
複数毎の静翼ブレードを環状に配列した静翼ダイヤフラムの内周側に設けられたウエブのうち、前記タービン動翼の植込み部に面した該ウエブの側面に静翼ダイヤフラムの半径方向に開口した溝部に渦電流プローブを着脱可能に配設しておき、
タービン動翼の植込み部の状態を検出する際に、前記渦電流プローブに接続されて該渦電流プローブで検出された検出信号を伝達する信号線を備えたロッドを、前記タービンケーシングの外部から挿入することによってタービンケーシングに形成した孔及び静翼ダイヤフラムに設置した静翼ブレードの間の空間を移動させ、
この移動するロッドに接続した渦電流プローブを前記静翼ダイヤフラムのウエブの側面に形成した溝部内に挿入してタービン動翼の植込み部に近接させて前記タービン動翼の植込み部の状態を該渦電流プローブによって検出し、
前記ロッドを通じて伝達される前記渦電流プローブで検出したタービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とするタービン動翼の欠陥検出方法。
請求項１９に記載のタービン動翼の欠陥検出方法において、
渦電流プローブの表面に設置した第１のコイル素子からタービン翼の動翼植込み部の表面に渦電流を流し、渦電流プローブの表面に設置した第２のコイル素子によって第１のコイル素子から流した渦電流によってタービン翼の動翼植込み部の表面で発生した電磁誘導の変化を検出し、この電磁誘導の変化の検出値である検出タービン動翼の植込み部の状態の検出信号に基づいてタービン動翼の植込み部に生じた欠陥の状況を判別することを特徴とするタービン動翼の欠陥検出方法。