JP5318643B2 - Method, apparatus and program for evaluating thermal insulation performance of coating layer - Google Patents

Method, apparatus and program for evaluating thermal insulation performance of coating layer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately evaluate a change in a performance due to an effect of a densification and a thickness reduction of a coating layer in a heat shielding performance evaluation of the coating layer. <P>SOLUTION: The heat shielding performance evaluation includes: step (S1-1) for reading data of a three-dimensional model for a numerical analysis of a to-be-evaluated component; step (S1-2) for setting a thermophysical property value of the to-be-evaluated component; step (S1-3) for setting a heating condition; step (S1-4) for setting a thermal resistance value; step (S1-5) for performing the numerical analysis, and calculating a model temperature; step (S1-6) for creating an analytical curve from the thermal resistance value and the model temperature; step (S2-1) for reading data of a detected temperature when the to-be-evaluated component is actually heated; step (S2-2) for calculating the thermal resistance value from the analytical curve and the detected temperature; and step (S2-3) for evaluating the heat shielding property of the to-be-evaluated component based on the calculated thermal resistance value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、基材に施されたコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えばガスタービンの燃焼器や動翼・静翼などの高温部品基材に施された遮熱のためのコーティング層の劣化に伴う性能変化を評価するための技術に関する。   The present invention relates to a method, an apparatus, and a program for evaluating thermal insulation performance of a coating layer applied to a substrate. More specifically, the present invention relates to a technique for evaluating performance changes accompanying deterioration of a coating layer for heat insulation applied to a high-temperature component base material such as a combustor of a gas turbine, a moving blade or a stationary blade, for example. About.

ガスタービンの燃焼器や動翼・静翼などの高温部品には耐熱合金が用いられているが、特に高温の燃焼ガスに曝される部分には金属の基材を守るために遮熱コーティングが施されている。ここで、ガスタービンの燃焼器等の遮熱コーティングとしてはセラミック製の遮熱コーティング(TBCとも呼ばれる)が用いられる場合が多いが、本発明が対象とする遮熱コーティングの種類はTBCに限られないので、以下、本発明の適用対象になり得る遮熱コーティング層をTBCも含めて単にコーティング層と表記する。   Heat-resistant alloys are used in high-temperature parts such as gas turbine combustors, rotor blades, and stationary blades. Thermal barrier coatings are used to protect metal substrates, especially in areas exposed to high-temperature combustion gases. It has been subjected. Here, ceramic thermal barrier coatings (also referred to as TBC) are often used as thermal barrier coatings for gas turbine combustors, etc., but the type of thermal barrier coating targeted by the present invention is limited to TBC. Therefore, hereinafter, a thermal barrier coating layer that can be an application target of the present invention is simply referred to as a coating layer including TBC.

コーティング層は、通常は数百ミクロンの厚さでありながら、内部に細かな気孔を多数含んだ構造によって優れた遮熱性能を発揮する。しかしながら、コーティングを施した部品を高温で長時間使用するとコーティングが徐々に劣化してその遮熱性能が低下してしまう。高温部品を健全な状態で使用するためには劣化に伴うコーティング層の遮熱性能の低下の状況を適確に把握することが重要である。   The coating layer usually has a thickness of several hundred microns, but exhibits excellent heat shielding performance due to the structure including many fine pores inside. However, when a coated part is used at a high temperature for a long time, the coating is gradually deteriorated and its heat shielding performance is lowered. In order to use high-temperature components in a healthy state, it is important to accurately grasp the state of deterioration of the heat shielding performance of the coating layer due to deterioration.

基材に施された遮熱のためのコーティング層の劣化に伴う性能変化を評価する従来の技術としては、例えば、ガスタービンの起動停止回数や運転時間などの運転履歴による劣化度一次診断、コーティング中間層と基材との境界面である界面近傍の化学分析による劣化度二次診断、超音波減衰率に基づく劣化度三次診断及び微小パンチ試験法を用いた破壊強度試験による劣化度四次診断の四段階の手順に従ってコーティングの劣化の程度に応じて必要な段階までの劣化診断を行う方法がある(特許文献1)。   For example, conventional techniques for evaluating the performance change accompanying the deterioration of the coating layer for heat shielding applied to the base material include primary diagnosis of deterioration degree based on operation history such as the number of start and stop times and operation time of the gas turbine, coating, etc. Degradation secondary diagnosis by chemical analysis in the vicinity of the interface, which is the interface between the intermediate layer and the substrate, Deterioration degree tertiary diagnosis based on ultrasonic attenuation rate, and Degradation degree fourth diagnosis by fracture strength test using micro punch test method There is a method of performing a deterioration diagnosis up to a required stage according to the degree of coating deterioration according to the four-stage procedure (Patent Document 1).

特開平7−310501号JP-A-7-310501

コーティングを施した部品を高温で長時間使用すると焼結によってコーティング層の緻密化が進行して初期状態よりも熱を伝え易い構造になって、すなわちコーティング層の熱伝導率が大きくなって、遮熱性能が低下する。また、コーティング層表面に高温高流速の燃焼ガスが流れているような場合には、長時間の使用によってコーティング層表面で減肉が発生し、コーティング層の厚さが減少して遮熱性能が低下する。   When a coated part is used at a high temperature for a long time, the densification of the coating layer proceeds due to sintering, and a structure that facilitates heat transfer compared to the initial state, that is, the thermal conductivity of the coating layer increases, thereby blocking the shielding. Thermal performance is reduced. In addition, when high-temperature, high-velocity combustion gas flows on the surface of the coating layer, thinning occurs on the surface of the coating layer due to long-term use, reducing the thickness of the coating layer and improving the heat shielding performance. descend.

しかしながら、特許文献1のコーティングの劣化診断を行う方法では、コーティング層の緻密化に伴う遮熱性能の低下を捉えることができないので、基材温度の上昇を引き起こす熱的な劣化状況を定量的に評価することができない。このため、劣化に伴うコーティング層の遮熱性能の低下の状況を適確に把握することが可能であるとは言えず、性能評価の精度が高いとは言い難いという問題がある。   However, since the method for diagnosing coating deterioration in Patent Document 1 cannot capture a decrease in heat shielding performance due to the densification of the coating layer, the thermal deterioration state that causes an increase in the substrate temperature is quantitatively determined. Cannot be evaluated. For this reason, it cannot be said that it is possible to accurately grasp the deterioration of the heat shielding performance of the coating layer due to deterioration, and there is a problem that it is difficult to say that the accuracy of performance evaluation is high.

そこで、本発明は、コーティング層の緻密化及び減肉の影響も含めた劣化に伴う性能変化の評価を高い精度で行うことができるコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a coating layer thermal insulation performance evaluation method, apparatus, and program capable of evaluating performance changes accompanying degradation including the influence of densification and thinning of the coating layer with high accuracy. With the goal.

かかる目的を達成するため、請求項1記載のコーティング層の遮熱性能評価方法は、部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを作成するステップと、評価対象部品の部位別に基材とコーティング層とのそれぞれの熱物性値を設定するステップと、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定するステップと、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定するステップと、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出するステップと、熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成するステップと、加熱条件に従って評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して評価対象部品の部位別の検出温度を検出するステップと、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算するステップと、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価するステップとを有するようにしている。 In order to achieve this object, the method for evaluating the heat shielding performance of the coating layer according to claim 1 is applied to the structure of the base material and the base material with respect to a part to be evaluated in which the thickness of the base material for each region changes continuously. Creating a 3D model data for numerical analysis including the structure of the coating layer , setting the thermophysical values of the base material and the coating layer for each part of the evaluation target part, and the evaluation target part The step of setting the heating conditions for each part of the sample, the step of setting the thermal resistance value of the coating layer for each part of the evaluation target part, the three-dimensional model for numerical analysis, the thermal property value, the heating condition, and the thermal resistance of the coating layer A step of calculating a model temperature for each part of the evaluation target part by performing a numerical analysis of the temperature change due to heating of the evaluation target part using the value, and a combination of the thermal resistance value and the model temperature And creating a calibration line of the relationship between the different parts of the heat resistance and the model temperature of the evaluation target parts by using the data, actually heated evaluation target part to move the laser irradiation point in accordance with heating conditions The step of detecting the detection temperature for each part of the evaluation target part, the step of calculating the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detection temperature, and the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value And a step of evaluating the heat shielding performance of the coating layer for each region.

また、請求項2記載のコーティング層の遮熱性能評価装置は、部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを読み込む手段と、評価対象部品の部位別に基材とコーティング層とのそれぞれの熱物性値を設定する手段と、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定する手段と、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定する手段と、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出する手段と、熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成する手段と、加熱条件に従って評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して検出される評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む手段と、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する手段と、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価する手段とを有するようにしている。 The apparatus for evaluating thermal insulation performance of a coating layer according to claim 2 is the structure of the base material and the coating layer applied to the base material with respect to the evaluation target part in which the thickness of the base material for each part changes continuously . Means for reading the data of the three-dimensional model for numerical analysis including the structure, means for setting the thermophysical values of the base material and coating layer for each part of the evaluation target part, and heating conditions for each part of the evaluation target part Evaluation using the three-dimensional model for numerical analysis, the thermal property value, the heating condition, and the thermal resistance value of the coating layer A means for calculating the model temperature for each part of the evaluation target part by numerical analysis of the temperature change due to heating of the target part, and the heat for each part of the evaluation target part using the combination data of the thermal resistance value and the model temperature Means and, site-specific detection temperature of the evaluation target part to be detected by actually heating while the evaluation target part to move the laser irradiation point in accordance with the heating condition for creating a calibration line relationship between anti-values and the model temperature A means for reading out the data, a means for calculating the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the calibration line and the detected temperature, and the shielding of the coating layer for each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value. And a means for evaluating thermal performance.

さらに、請求項3記載のコーティング層の遮熱性能評価プログラムは、部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを記憶手段から読み込む処理と、記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された評価対象部品の部位別の基材とコーティング層とのそれぞれの熱物性値と評価対象部品の部位別の加熱条件と評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値とを読み込む処理と、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出すると共に熱抵抗値とモデル温度とを記憶手段に記憶させる処理と、記憶手段に記憶された熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを読み込むと共に該組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成する処理と、加熱条件に従って評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して検出され記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む処理と、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する処理と、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 Furthermore, the thermal insulation performance evaluation program for a coating layer according to claim 3 is the structure of the base material and the coating layer applied to the base material with respect to the evaluation target part in which the thickness of the base material for each region changes continuously . Processing for reading the data of the three-dimensional model for numerical analysis including the structure from the storage means, and thermal properties of the base material and the coating layer for each part of the evaluation target part stored in the storage means or input by the input means Processing to read the value, the heating condition for each part of the evaluation target part and the thermal resistance value of the coating layer for each part of the evaluation target part, three-dimensional model for numerical analysis, thermophysical value, heating condition, and thermal resistance of the coating layer Is used to calculate the model temperature of each part of the evaluation target part by numerical analysis of the temperature change due to heating of the evaluation target part, and to store the thermal resistance value and model temperature. And reading the combination data of the thermal resistance value and the model temperature stored in the storage means, and using the combination data, the relationship between the thermal resistance value for each part of the evaluation target part and the model temperature Processing for creating a test line, and detection by part of the evaluation target part that is detected by actually heating the evaluation target part while moving the laser irradiation point according to the heating condition and stored in the storage means or input by the input means The process of reading the temperature data, the process of calculating the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the calibration line and the detected temperature, and the coating layer of each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value The computer is made to perform processing for evaluating the heat shielding performance.

このコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムによると、コーティング層の劣化に伴う性能変化の評価を実施する部品(以下、評価対象部品と呼ぶ)を実現可能な範囲で任意に設定した加熱条件で加熱することによって検出される部品の温度に基づいてコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができる。   According to this coating layer thermal insulation performance evaluation method, apparatus, and program, heating that is arbitrarily set within a feasible range (hereinafter referred to as an evaluation target component) that evaluates the performance change accompanying deterioration of the coating layer The heat shielding performance of the coating layer can be evaluated based on the temperature of the component detected by heating under conditions.

また、本発明によると、コーティング層や基材を損傷しない範囲で任意に設定した加熱条件で評価対象部品を加熱することによって検出される部品の温度に基づいてコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができる。   In addition, according to the present invention, the thermal insulation performance of the coating layer can be evaluated based on the temperature of the component detected by heating the evaluation target component under a heating condition arbitrarily set within a range that does not damage the coating layer or the substrate. It can be carried out.

さらに、本発明によると、評価対象部品の部位毎に条件を設定して遮熱性能の評価を行うことができるので、評価対象部品の形状が複雑な場合や部品の部位によってコーティングの施工条件や熱物性値が異なっている場合でもそれらを踏まえた評価を行うことができる。   Furthermore, according to the present invention, conditions can be set for each part of the evaluation target part and the heat shielding performance can be evaluated. Therefore, when the shape of the evaluation target part is complex or depending on the part part, Even when the thermophysical property values are different, evaluation based on them can be performed.

また、請求項4記載の発明は、請求項2記載のコーティング層の遮熱性能評価装置において、数値解析用三次元モデルのデータを作成するために評価対象部品のスキャン画像データを取得するX線CTスキャン装置と、評価対象部品を実際に加熱するレーザを発振する装置と、加熱条件に従うと共に数値解析用三次元モデルのデータに基づいて評価対象部品の表面形状に合わせてレーザを照射するためのロボットと、評価対象部品の温度を計測して部位別の検出温度のデータを出力する非接触温度計とを更に備えるようにしている。この場合には、種々の計測の正確性を担保しながら遮熱性能の評価が行われる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the thermal barrier performance evaluation apparatus for the coating layer according to the second aspect, X-rays for acquiring scan image data of a part to be evaluated in order to create data of a three-dimensional model for numerical analysis A CT scanning device, a device that oscillates a laser that actually heats the evaluation target component, and a laser that irradiates the laser according to the surface shape of the evaluation target component based on the data of the three-dimensional model for numerical analysis according to the heating conditions A robot and a non-contact thermometer that measures the temperature of the evaluation target component and outputs detected temperature data for each part are further provided. In this case, the heat shielding performance is evaluated while ensuring the accuracy of various measurements.

本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムによれば、評価対象部品を実現可能な範囲で任意に設定した加熱条件で加熱することによってコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができるので、遮熱性能評価の制約条件を大幅に緩和して汎用性の向上を図ることが可能になる。   According to the method, apparatus, and program for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer of the present invention, the thermal insulation performance of the coating layer is evaluated by heating the part to be evaluated under arbitrarily set heating conditions within a feasible range. Therefore, it becomes possible to greatly relax the constraint condition of the heat shielding performance evaluation and improve versatility.

また、本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムによれば、コーティング層や基材を損傷しない範囲で任意に設定した加熱条件で評価対象部品を加熱することによってコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができるので、コーティング層や基材への影響を排除した点検を行うことが可能であり、遮熱性能評価の制約条件を大幅に緩和して汎用性の向上を図ることが可能になる。   In addition, according to the method, apparatus and program for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer of the present invention, the coating layer is shielded by heating the evaluation target component under heating conditions arbitrarily set within a range not damaging the coating layer or the substrate. Since it is possible to evaluate thermal performance, it is possible to perform inspections that eliminate the effects on the coating layer and substrate, and to greatly ease the constraints of thermal insulation performance evaluation and improve versatility. It becomes possible.

さらに、本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムによれば、評価対象部品の形状が複雑な場合や部品の部位によってコーティングの施工条件や熱物性値が異なっている場合でもそれらを踏まえた評価を行うことができるので、遮熱性能評価の精度を高めて信頼性を高めることが可能になる。   Furthermore, according to the method, apparatus, and program for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer of the present invention, even when the shape of the evaluation target component is complex or the coating construction conditions and the thermophysical property values differ depending on the parts, Therefore, it is possible to improve the reliability by improving the accuracy of the thermal insulation performance evaluation.

また、本発明のコーティング層の遮熱性能評価装置によれば、種々の計測の正確性を担保しながら遮熱性能の評価を行うことができるので、遮熱性能評価の精度を高めて信頼性を高めることが可能になる。   In addition, according to the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus of the present invention, the thermal insulation performance can be evaluated while ensuring the accuracy of various measurements, so the accuracy of the thermal insulation performance evaluation is improved and the reliability is improved. Can be increased.

本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of embodiment of the thermal insulation performance evaluation method of the coating layer of this invention. 実施形態のコーティング層の遮熱性能評価方法をプログラムを用いて実施する場合のコーティング層の遮熱性能評価装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the thermal insulation performance evaluation apparatus of a coating layer in the case of implementing the thermal insulation performance evaluation method of the coating layer of embodiment using a program. 実施形態の評価対象部品であるガスタービンの動翼を示す図である。It is a figure which shows the moving blade of the gas turbine which is evaluation object components of embodiment. 実施形態の評価対象部品であるガスタービンの動翼の数値解析用三次元メッシュモデルを示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional mesh model for numerical analysis of the moving blade of the gas turbine which is an evaluation object part of embodiment. 熱抵抗値と部品の温度との間の関係である検定線を説明する図である。It is a figure explaining the verification line which is a relationship between a thermal resistance value and the temperature of components. 本発明のコーティング層の遮熱性能評価装置の種々の計測にまつわる構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure concerning various measurements of the thermal insulation performance evaluation apparatus of the coating layer of this invention. 実施例1の試験体の構成を説明する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a test body of Example 1. FIG. 実施例1の遮熱コーティング層の厚さを変化させた場合のレーザ照射経過時間と遮熱コーティング層の表面温度との間の関係の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the relationship between the laser irradiation elapsed time at the time of changing the thickness of the thermal barrier coating layer of Example 1, and the surface temperature of a thermal barrier coating layer. 実施例1の検定線を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a test line of Example 1. 実施例1の基材の厚さを変化させた場合のレーザ照射経過時間と遮熱コーティング層の表面温度との間の関係の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the relationship between the laser irradiation elapsed time at the time of changing the thickness of the base material of Example 1, and the surface temperature of a thermal-insulation coating layer.

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.

図1から図5に、本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムの実施形態の一例を示す。このコーティング層の遮熱性能評価方法は、評価対象部品の数値解析用三次元モデルのデータを作成するステップと、評価対象部品の部位別の熱物性値を設定するステップと、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定するステップと、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定すると、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出するステップと、熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成するステップと、加熱条件に従って評価対象部品を実際に加熱して評価対象部品の部位別の検出温度を検出するステップと、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算するステップと、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価するステップとを有するようにしている。   FIG. 1 to FIG. 5 show an example of an embodiment of the thermal barrier performance evaluation method, apparatus and program of the present invention. The method for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer includes a step of creating data of a three-dimensional model for numerical analysis of a part to be evaluated, a step of setting thermophysical values for each part of the part to be evaluated, and a part of the part to be evaluated. When setting different heating conditions, and setting the thermal resistance value of the coating layer for each part of the evaluation target part, the three-dimensional model for numerical analysis, the thermal property value, the heating condition, and the thermal resistance value of the coating layer are used. Numerical analysis of temperature change due to heating of the evaluation target part to calculate the model temperature for each part of the evaluation target part, and the combination data of the thermal resistance value and model temperature for each part of the evaluation target part Create a test line for the relationship between the thermal resistance value and the model temperature, and detect the detected temperature for each part of the evaluation target part by actually heating the evaluation target part according to the heating conditions Calculate the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the step, the calibration line and the detected temperature, and evaluate the thermal insulation performance of the coating layer for each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value And a step of performing.

上記コーティング層の遮熱性能評価方法は、本発明のコーティング層の遮熱性能評価装置として実現される。このコーティング層の遮熱性能評価装置は、評価対象部品の数値解析用三次元モデルのデータを読み込む手段と、評価対象部品の部位別の熱物性値を設定する手段と、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定する手段と、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定する手段と、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出する手段と、熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成する手段と、加熱条件に従って評価対象部品を実際に加熱して検出される評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む手段と、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する手段と、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価する手段とを備える。   The coating layer thermal insulation performance evaluation method is realized as the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus of the present invention. This thermal insulation performance evaluation apparatus for a coating layer includes means for reading data of a three-dimensional model for numerical analysis of a part to be evaluated, means for setting a thermophysical value for each part of the part to be evaluated, and for each part of the part to be evaluated. Means for setting the heating conditions of the above, means for setting the thermal resistance value of the coating layer for each part of the evaluation target part, three-dimensional model for numerical analysis, thermophysical value, heating condition, and thermal resistance value of the coating layer Using the numerical analysis of the temperature change due to heating of the evaluation target part to calculate the model temperature for each part of the evaluation target part and the combination data of the thermal resistance value and the model temperature for each part of the evaluation target part Read the detection temperature data for each part of the evaluation target part that is detected by actually heating the evaluation target part according to the heating conditions. A means for calculating the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the calibration line and the detected temperature, and the heat shielding performance of the coating layer for each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value. Means for evaluating.

上述のコーティング層の遮熱性能評価方法並びにコーティング層の遮熱性能評価装置は、本発明のコーティング層の遮熱性能評価プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現される。本実施形態では、コーティング層の遮熱性能評価プログラムをコンピュータ上で実行する場合を例に挙げて説明する。   The above-described thermal insulation performance evaluation method for a coating layer and the thermal insulation performance evaluation apparatus for a coating layer are also realized by executing the thermal insulation performance evaluation program for a coating layer of the present invention on a computer. In the present embodiment, a case where a thermal insulation performance evaluation program for a coating layer is executed on a computer will be described as an example.

コーティング層の遮熱性能評価プログラム17を実行するための本実施形態のコーティング層の遮熱性能評価装置10の全体構成を図2に示す。このコーティング層の遮熱性能評価装置10は、制御部11、記憶部12、入力部13、表示部14及びメモリ15を備え相互にバス等の信号回線により接続されている。また、コーティング層の遮熱性能評価装置10にはデータサーバ16がバス等の信号回線等により接続されており、その信号回線等を介して相互にデータや制御指令等の信号の送受信(出入力)が行われる。   FIG. 2 shows the overall configuration of the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus 10 of the present embodiment for executing the coating layer thermal insulation performance evaluation program 17. The coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus 10 includes a control unit 11, a storage unit 12, an input unit 13, a display unit 14, and a memory 15, and is connected to each other by a signal line such as a bus. In addition, a data server 16 is connected to the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus 10 by a signal line such as a bus, and signals such as data and control commands are transmitted and received (input / output) through the signal line. ) Is performed.

制御部11は記憶部12に記憶されているコーティング層の遮熱性能評価プログラム17によってコーティング層の遮熱性能評価装置10全体の制御並びにコーティング層の遮熱性能の評価に係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。記憶部12は少なくともデータやプログラムを記憶可能な記憶手段であり、例えばハードディスクである。メモリ15は制御部11が各種制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となる。   The control unit 11 performs calculation related to the control of the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus 10 and the evaluation of the thermal insulation performance of the coating layer by the coating layer thermal insulation performance evaluation program 17 stored in the storage unit 12. Yes, for example, a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 12 is storage means capable of storing at least data and programs, and is, for example, a hard disk. The memory 15 becomes a memory space that is a work area when the control unit 11 executes various controls and calculations.

入力部13は少なくとも作業者の命令を制御部11に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。   The input unit 13 is an interface for giving at least an operator's command to the control unit 11, and is, for example, a keyboard.

表示部14は制御部11の制御により文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。   The display unit 14 performs drawing / display of characters, graphics, and the like under the control of the control unit 11 and is, for example, a display.

また、データサーバ16は少なくともデータを記憶可能な記憶手段であり、例えばサーバである。   The data server 16 is storage means capable of storing at least data, for example, a server.

そして、コーティング層の遮熱性能評価装置10の制御部11には、コーティング層の遮熱性能評価プログラム17を実行することにより、評価対象部品の数値解析用三次元モデルのデータを読み込む手段としての三次元モデルデータ読込部11a、評価対象部品の部位別の熱物性値を設定する手段としての熱物性値設定部11b、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定する手段としての加熱条件設定部11c、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定する手段としての熱抵抗設定部11d、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出する手段としてのモデル温度算出部11e、熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成する手段としての検定線作成部11f、加熱条件に従って評価対象部品を実際に加熱して検出される評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む手段としての検出温度読込部11g、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する手段としての熱抵抗計算部11h、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価する手段としての遮熱性能評価部11iが構成される。   The control unit 11 of the coating layer thermal insulation performance evaluation apparatus 10 executes a coating layer thermal insulation performance evaluation program 17 as a means for reading the data of the three-dimensional model for numerical analysis of the evaluation target part. 3D model data reading unit 11a, thermophysical value setting unit 11b as a means for setting the thermophysical value for each part of the evaluation target part, and heating condition setting part as a means for setting the heating condition for each part of the evaluation target part 11c, a thermal resistance setting unit 11d as a means for setting the thermal resistance value of the coating layer for each part of the evaluation target part, a three-dimensional model for numerical analysis, a thermal property value, a heating condition, and a thermal resistance value of the coating layer A model temperature calculation unit 11e as means for performing numerical analysis of a temperature change due to heating of the evaluation target part and calculating a model temperature for each part of the evaluation target part, A test line creation unit 11f as means for creating a test line of the relationship between the thermal resistance value for each part of the part to be evaluated and the model temperature using the combination data of the resistance value and the model temperature, the evaluation target according to the heating conditions The detection temperature reading unit 11g as means for reading the detection temperature data for each part of the evaluation target part detected by actually heating the part, and the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detection temperature A thermal resistance calculation unit 11h as a means for calculating and a thermal insulation performance evaluation unit 11i as a means for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer for each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value are configured.

このコーティング層の遮熱性能評価プログラム17は、図1に示すように、評価対象部品の数値解析用三次元モデルのデータを記憶手段から読み込むステップ(S1−1)と、記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された評価対象部品の部位別の熱物性値を設定するステップ(S1−2)と、評価対象部品の部位別の加熱条件を設定するステップ(S1−3)と、評価対象部品の部位別のコーティング層の熱抵抗値を設定する(S1−4)と、数値解析用三次元モデルと熱物性値と加熱条件とコーティング層の熱抵抗値とを用いて評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って評価対象部品の部位別のモデル温度を算出すると共に熱抵抗値とモデル温度とを記憶手段に記憶させるステップ(S1−5)と、記憶手段に記憶された熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを読み込むと共に該組み合わせデータを用いて評価対象部品の部位別の熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成するステップ(S1−6)と、加熱条件に従って評価対象部品を実際に加熱して検出され記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込むステップ(S2−1)と、検定線と検出温度とから評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算するステップ(S2−2)と、計算された熱抵抗値に基づいて評価対象部品の部位別のコーティング層の遮熱性能を評価するステップ(S2−3)とを有する。   As shown in FIG. 1, the thermal insulation performance evaluation program 17 for the coating layer reads the data of the three-dimensional model for numerical analysis of the evaluation target part from the storage means (S1-1), and is stored in the storage means. Alternatively, the step (S1-2) of setting the thermophysical value for each part of the evaluation target part input by the input means, the step of setting the heating condition for each part of the evaluation target part (S1-3), and the evaluation target When the thermal resistance value of the coating layer for each part of the part is set (S1-4), the evaluation target part is heated using the three-dimensional model for numerical analysis, the thermal property value, the heating condition, and the thermal resistance value of the coating layer. (S1-5) for calculating the model temperature for each part of the evaluation target part by performing a numerical analysis of the temperature change by the step, and storing the thermal resistance value and the model temperature in the storage unit (S1-5); A step of reading the stored combination data of the thermal resistance value and the model temperature and creating a test line of the relationship between the thermal resistance value for each part of the evaluation target part and the model temperature using the combination data (S1- 6) and a step of reading the detected temperature data for each part of the evaluation target part detected by actually heating the evaluation target part according to the heating condition and stored in the storage means or input by the input means (S2-1) And calculating a thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detected temperature (S2-2), and shielding the coating layer for each part of the evaluation target part based on the calculated thermal resistance value. (S2-3) for evaluating thermal performance.

本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法は、図1に示すように、大きくは、解析用三次元モデルデータ並びに各種の解析条件に基づいて評価対象部品に係る熱抵抗値とモデル温度との間の関係の検定線を作成する検定線作成ステップ(S1)と、評価対象部品(実機に搭載されている部品であって点検を実施する部品)を加熱することによって検出される温度と検定線とに基づいてコーティング層の劣化に伴う遮熱性能の変化を評価する評価ステップ(S2)とからなる。   As shown in FIG. 1, the method for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer of the present invention is mainly based on the three-dimensional model data for analysis and various analysis conditions. A verification line creation step (S1) for creating a verification line of the relationship between the temperature and the verification line detected by heating the part to be evaluated (part mounted on the actual machine and inspected) And an evaluation step (S2) for evaluating the change in the heat shielding performance accompanying the deterioration of the coating layer.

ここで、本実施形態では、図3に示すガスタービンの動翼1を対象として遮熱性能変化の評価を実施する場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、評価の対象とする部品の種類(型式)が複数ある場合を前提にして説明する。本実施形態の場合には、具体的には、ガスタービンの燃焼器内で動翼1が取り付けられる段(例えば、初段動翼,2段動翼,3段動翼など)によって形状が異なるので、動翼1の形状タイプを考慮して遮熱性能変化の評価を行う。   Here, in this embodiment, the case where the evaluation of the heat shielding performance change is performed on the moving blade 1 of the gas turbine shown in FIG. 3 will be described as an example. In the present embodiment, the description will be made on the assumption that there are a plurality of types (models) of parts to be evaluated. In the case of the present embodiment, specifically, the shape varies depending on the stage (for example, the first stage blade, the second stage blade, the third stage blade, etc.) to which the blade 1 is attached in the combustor of the gas turbine. In consideration of the shape type of the rotor blade 1, the change in the heat shielding performance is evaluated.

さらに、本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法は基本的には評価対象部品の部位を単位として遮熱性能変化の評価を行うものであり、本実施形態では、動翼1の複数の部位毎に遮熱性能変化の評価を行う。   Furthermore, the method for evaluating the heat shielding performance of the coating layer of the present invention basically evaluates the change in the heat shielding performance in units of parts of the evaluation target part. In this embodiment, the plurality of parts of the rotor blade 1 are evaluated. Evaluate changes in heat shielding performance every time.

まず、検定線作成ステップ(S1)について説明する。   First, the verification line creation step (S1) will be described.

本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法の実行にあたっては、まず、制御部11の三次元モデルデータ読込部11aが、評価対象部品である動翼1の三次元モデルデータの読み込みを行う(S1−1)。   In the execution of the method for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer of the present invention, first, the 3D model data reading unit 11a of the control unit 11 reads the 3D model data of the moving blade 1 which is the evaluation target part (S1). -1).

本実施形態では、三次元モデルデータは三次元モデルデータベース18として記憶手段であるデータサーバ16に蓄積される。三次元モデルデータ読込部11aは、三次元モデルデータをデータサーバ16に保存されている三次元モデルデータベース18から読み込む。なお、三次元モデルデータベース18は記憶手段である記憶部12に保存されるようにしても良い。   In the present embodiment, the three-dimensional model data is stored as a three-dimensional model database 18 in the data server 16 that is a storage unit. The 3D model data reading unit 11 a reads 3D model data from the 3D model database 18 stored in the data server 16. Note that the three-dimensional model database 18 may be stored in the storage unit 12 which is a storage unit.

S1−1の処理において読み込まれる三次元モデルデータは、S1−5の処理において動翼1を加熱した場合の温度を数値解析によって算出する際に用いられるものである。本発明における三次元モデルデータとしては、実際の部品に基づいて解析用メッシュモデルが作成される。   The three-dimensional model data read in the process of S1-1 is used when calculating the temperature when the moving blade 1 is heated in the process of S1-5 by numerical analysis. As the three-dimensional model data in the present invention, an analysis mesh model is created based on actual parts.

具体的には、まず、例えばX線CTスキャン装置(具体的には例えばBIR社製・ACTIS800−450CT/DRシステム)などを用いて動翼1についての計測を行い、内部構造も含めた基材の構造並びに基材に施されているコーティング層の構造のスキャン画像データを得る。   Specifically, first, for example, an X-ray CT scanning apparatus (specifically, for example, ACTIS800-450CT / DR system manufactured by BIR, Inc.) is used to measure the moving blade 1, and the base material including the internal structure. And scan image data of the structure of the coating layer applied to the substrate.

X線CTスキャン装置を用いた計測によって得られた画像データに基づく数値解析用の三次元メッシュデータの作成は、例えば、まず、X線CTスキャンによる画像からポリゴンによるモデルを作成し(具体的には例えば日本ヴィジュアルサイエンス株式会社製・VGstudio MAXを用いる)、続いて、ポリゴンによるモデルから汎用三次元CADモデルを作成し(具体的には例えばINUS Technology社製・Rapidform XOを用いる)、さらに、汎用三次元CADモデルから数値解析用メッシュモデルを作成する(具体的には例えばPointwise社製・Gridgenを用いる)ことによって行う。本実施形態の評価対象部品である動翼1の数値解析用の三次元メッシュモデル2の例を図4に示す。   For example, three-dimensional mesh data for numerical analysis based on image data obtained by measurement using an X-ray CT scan apparatus is created by first creating a polygon model from an X-ray CT scan image (specifically, Is made by Nippon Visual Science Co., Ltd. (using VGstudio MAX), and then a general-purpose 3D CAD model is created from the polygon model (specifically, for example, using INUS Technology's Rapidform XO). This is performed by creating a mesh model for numerical analysis from a three-dimensional CAD model (specifically, for example, using Pointn, manufactured by Pointwise). FIG. 4 shows an example of a three-dimensional mesh model 2 for numerical analysis of the moving blade 1 that is a part to be evaluated of this embodiment.

ここで、S1−1の処理は評価対象部品の種類(本実施形態では形状のタイプ)毎に行われる。本実施形態の場合には、具体的には、ガスタービンの燃焼器内で動翼1が取り付けられる段(例えば、初段,2段,3段など)によって動翼1の形状が異なるので、動翼1の形状タイプ毎に数値解析用の三次元モデルデータが作成される。   Here, the process of S1-1 is performed for each type of evaluation target component (in this embodiment, the shape type). In the case of the present embodiment, specifically, the shape of the moving blade 1 varies depending on the stage (for example, the first stage, the second stage, the third stage, etc.) to which the moving blade 1 is attached in the combustor of the gas turbine. Three-dimensional model data for numerical analysis is created for each shape type of the blade 1.

なお、X線CTスキャンではコーティング層の厚さを正確に計測することができない場合には、動翼1の設計値をコーティング層の厚さとして与えたり、X線CTスキャン以外の方法によって計測した値を与えたり、動翼1のコーティング層の厚さとして通常想定される値を与えたりしても良い。   In addition, when the thickness of the coating layer cannot be accurately measured by the X-ray CT scan, the design value of the moving blade 1 is given as the thickness of the coating layer or measured by a method other than the X-ray CT scan. A value may be given, or a value normally assumed as the thickness of the coating layer of the rotor blade 1 may be given.

そして、三次元モデルデータ読込部11aは、三次元モデルデータベース18から読み込んだ三次元モデルデータをメモリ15に記憶させる。   Then, the 3D model data reading unit 11 a stores the 3D model data read from the 3D model database 18 in the memory 15.

次に、制御部11の熱物性値設定部11bは、評価対象部品である動翼1の熱物性値を設定する(S1−2)。   Next, the thermophysical property value setting unit 11b of the control unit 11 sets the thermophysical property value of the rotor blade 1 that is the evaluation target component (S1-2).

S1−2の処理において設定される熱物性値は、S1−5の処理において動翼1を加熱した場合の温度を数値解析によって算出する際に用いられるものである。具体的には、熱物性値として、動翼1とコーティング層と大気(雰囲気)とのそれぞれについて、熱伝導率,比熱容量,密度の値を設定する。   The thermophysical property value set in the process of S1-2 is used when calculating the temperature when the moving blade 1 is heated in the process of S1-5 by numerical analysis. Specifically, the values of thermal conductivity, specific heat capacity, and density are set for the moving blade 1, the coating layer, and the atmosphere (atmosphere) as thermophysical values.

なお、S1−2の処理において設定する熱物性値は例えば文献値でも良いし、あるいは、動翼1について別途に計測を行って得られた値でも良い。   In addition, the thermophysical property value set in the process of S1-2 may be a literature value, for example, or may be a value obtained by separately measuring the moving blade 1.

ここで、S1−2の処理は評価対象部品の種類毎且つ部位毎に行われる。本実施形態の場合には、動翼1の形状タイプ毎且つ動翼1の部位毎に熱物性値が設定される。このため、熱物性値には当該熱物性値に対応する部品の種類及び部品の部位を表す符号が付される。   Here, the process of S1-2 is performed for each type and part of the evaluation target component. In the case of this embodiment, a thermophysical value is set for each shape type of the rotor blade 1 and for each part of the rotor blade 1. For this reason, the thermophysical property value is attached with a symbol representing the type of component and the part location corresponding to the thermophysical property value.

熱物性値の設定は、熱物性値を熱物性値データファイルとして記憶手段であるデータサーバ16若しくは記憶部12に予め保存しておいて当該ファイルから熱物性値を熱物性値設定部11bが読み込むようにしても良いし、熱物性値を遮熱性能評価プログラム17上に予め規定しておいてこの値を熱物性値設定部11bが読み込むようにしても良いし、熱物性値として作業者が指定する値を熱物性値設定部11bが読み込むようにしても良い。   The thermophysical property value is set by preliminarily storing the thermophysical property value as a thermophysical property data file in the data server 16 or the storage unit 12 as storage means, and the thermophysical property value setting unit 11b reads the thermophysical property value from the file. Alternatively, the thermophysical property value may be defined in advance on the thermal insulation performance evaluation program 17, and this value may be read by the thermophysical property value setting unit 11b. The specified value may be read by the thermophysical property value setting unit 11b.

作業者が熱物性値を指定する場合には、熱物性値設定部11bが、S1−2の処理を開始する段階で熱物性値の指定を要求する内容のメッセージを表示部18に表示し、入力部13を介して入力された作業者の指定の値を読み込むようにする。   When the operator specifies the thermophysical property value, the thermophysical property value setting unit 11b displays a message on the display unit 18 requesting the specification of the thermophysical property value at the stage of starting the processing of S1-2. The operator's designated value input via the input unit 13 is read.

そして、熱物性値設定部11bは、評価対象部品の種類を表す符号及び部位を表す符号と共に動翼1の熱物性値をメモリ15に記憶させる。   Then, the thermophysical property value setting unit 11 b stores the thermophysical property value of the moving blade 1 in the memory 15 together with a code representing the type of the evaluation target part and a code representing the part.

次に、制御部11の加熱条件設定部11cは、評価対象部品である動翼1の加熱条件を設定する(S1−3)。   Next, the heating condition setting part 11c of the control part 11 sets the heating condition of the moving blade 1 which is an evaluation object part (S1-3).

S1−3の処理において設定される加熱条件は、S1−5の処理において動翼1を加熱した場合の温度を数値解析によって算出する際、及び、S2−1の処理において用いる検出温度を計測するために動翼1を実際に加熱する際に用いられるものである。具体的には、加熱条件として、動翼1の加熱位置、加熱径、加熱強度、加熱時間を設定する。   The heating condition set in the process of S1-3 measures the detected temperature used in the process of S2-1 when calculating the temperature when the moving blade 1 is heated in the process of S1-5 by numerical analysis. Therefore, it is used when the rotor blade 1 is actually heated. Specifically, the heating position, heating diameter, heating intensity, and heating time of the moving blade 1 are set as the heating conditions.

ここで、S1−3の処理は評価対象部品の種類毎且つ部位毎に行われる。本実施形態の場合には、動翼1の形状タイプ毎且つ動翼1の部位毎に加熱条件が設定される。なお、本実施形態では一つの動翼1の複数の部位について遮熱性能変化の評価を行うので加熱条件のうち少なくとも加熱位置は部位毎に異なることになる。   Here, the process of S1-3 is performed for each type and part of the evaluation target component. In the case of this embodiment, a heating condition is set for each shape type of the moving blade 1 and for each part of the moving blade 1. In the present embodiment, since the heat shielding performance change is evaluated for a plurality of parts of one moving blade 1, at least the heating position in the heating conditions differs for each part.

加熱条件の設定は、加熱条件を加熱条件データファイルとして記憶手段であるデータサーバ16若しくは記憶部12に予め保存しておいて当該ファイルから加熱条件を加熱条件設定部11cが読み込むようにしても良いし、加熱条件を遮熱性能評価プログラム17上に予め規定しておいてこの値を加熱条件設定部11cが読み込むようにしても良いし、入力部13を介して入力された作業者の指定の条件を加熱条件設定部11cが読み込むようにしても良い。   For setting the heating conditions, the heating conditions may be stored in advance in the data server 16 or the storage unit 12 as a storage means as a heating condition data file, and the heating condition setting unit 11c may read the heating conditions from the file. Then, the heating condition may be defined in advance on the thermal insulation performance evaluation program 17 and this value may be read by the heating condition setting unit 11c, or the operator's designation input via the input unit 13 may be read. The conditions may be read by the heating condition setting unit 11c.

そして、加熱条件設定部11cは、評価対象部品の種類を表す符号及び部位を表す符号と共に動翼1の加熱条件をメモリ15に記憶させる。   Then, the heating condition setting unit 11 c stores the heating condition of the moving blade 1 in the memory 15 together with a code indicating the type of the evaluation target part and a code indicating the part.

次に、制御部11の熱抵抗設定部11dは、評価対象部品である動翼1のコーティング層の熱抵抗値を設定する(S1−4)。   Next, the thermal resistance setting unit 11d of the control unit 11 sets the thermal resistance value of the coating layer of the rotor blade 1 that is the evaluation target component (S1-4).

本発明における熱抵抗値は、動翼1のコーティング層の厚さδとコーティング層の熱伝導率λとを用いて数式1によって表される。   The thermal resistance value in the present invention is expressed by Equation 1 using the thickness δ of the coating layer of the rotor blade 1 and the thermal conductivity λ of the coating layer.

(数1) R=δ/λ
ここに、R:熱抵抗値〔mK/W〕、δ:コーティング層の厚さ〔m〕、λ:コーティング層の熱伝導率〔W/mK〕。
(Equation 1) R = δ / λ
Here, R: thermal resistance value [m 2 K / W], δ: coating layer thickness [m], λ: coating layer thermal conductivity [W / mK].

S1−4の処理において設定される熱抵抗値は、S1−5の処理において動翼1を加熱した場合の温度を数値解析によって算出する際に用いられるものである。   The thermal resistance value set in the process of S1-4 is used when calculating the temperature when the moving blade 1 is heated in the process of S1-5 by numerical analysis.

そして、本発明においては、S1−6の処理において検定線を作成するため、評価対象部品の種類毎且つ部位毎に熱抵抗値と評価対象部品を加熱した場合の温度との組み合わせのデータが少なくとも二組必要とされる。このため、S1−4の処理において、評価対象部品の種類毎且つ部位毎に、熱抵抗値として少なくとも二つの値が設定される。具体的には例えば、評価対象部品の実際のコーティング層の厚さと熱伝導率とに基づいて基準の熱抵抗値を設定し、当該基準の熱抵抗値の半分や二倍相当の熱抵抗値を設定することが考えられる。   And in this invention, in order to create a verification line in the process of S1-6, at least data of the combination of the thermal resistance value and the temperature when the evaluation target part is heated for each type and part of the evaluation target part Two pairs are needed. For this reason, in the process of S1-4, at least two values are set as the thermal resistance value for each type and part of the evaluation target component. Specifically, for example, a reference thermal resistance value is set based on the actual coating layer thickness and thermal conductivity of the evaluation target component, and a thermal resistance value corresponding to half or twice the reference thermal resistance value is set. It is possible to set.

ここで、S1−4の処理は評価対象部品の種類毎且つ部位毎に行われる。本実施形態の場合には、動翼1の形状タイプ毎且つ動翼1の部位毎に熱抵抗値が設定される。本実施形態では、具体的には例えば、部品の部位によってコーティング層の厚さが異なる場合には、評価対象部品の実際のコーティング層の厚さと熱伝導率とに基づいて設定される基準の熱抵抗値が異なることになる。   Here, the process of S1-4 is performed for each type and part of the evaluation target component. In the case of this embodiment, a thermal resistance value is set for each shape type of the rotor blade 1 and for each part of the rotor blade 1. In this embodiment, specifically, for example, when the thickness of the coating layer varies depending on the part of the part, the reference heat set based on the actual thickness of the coating layer and the thermal conductivity of the evaluation target part. The resistance value will be different.

熱抵抗値の設定は、熱抵抗値を熱抵抗データファイルとして記憶手段であるデータサーバ16若しくは記憶部12に予め保存しておいて当該ファイルから熱抵抗値を熱抵抗設定部11dが読み込むようにしても良いし、熱抵抗値を遮熱性能評価プログラム17上に予め規定しておいてこの値を熱抵抗設定部11dが読み込むようにしても良いし、入力部13を介して入力された作業者の指定の値を熱抵抗設定部11dが読み込むようにしても良い。   The thermal resistance value is set in advance by storing the thermal resistance value as a thermal resistance data file in the data server 16 or the storage unit 12 as storage means, and reading the thermal resistance value from the file by the thermal resistance setting unit 11d. Alternatively, the thermal resistance value may be specified in advance on the thermal insulation performance evaluation program 17 and this value may be read by the thermal resistance setting unit 11d, or work input via the input unit 13 The thermal resistance setting unit 11d may read a value designated by the person.

そして、熱抵抗設定部11dは、評価対象部品の種類を表す符号及び部位を表す符号と共に動翼1の熱抵抗値をメモリ15に記憶させる。   Then, the thermal resistance setting unit 11d stores the thermal resistance value of the moving blade 1 in the memory 15 together with a code representing the type of the evaluation target component and a code representing the part.

次に、制御部11のモデル温度算出部11eは、S1−1からS1−4までの処理において設定された条件等を用いて評価対象部品である動翼1の加熱による温度変化の数値解析を行う(S1−5)。   Next, the model temperature calculation unit 11e of the control unit 11 performs a numerical analysis of a temperature change due to heating of the moving blade 1 which is a part to be evaluated using conditions set in the processing from S1-1 to S1-4. (S1-5).

S1−5の処理は、評価対象部品の種類毎且つ部位毎に行われる。本実施形態の場合には、動翼1の形状タイプ毎且つ動翼1の部位毎に数値解析が行われる。   The process of S1-5 is performed for each type of evaluation target part and for each part. In the present embodiment, numerical analysis is performed for each shape type of the moving blade 1 and for each portion of the moving blade 1.

モデル温度算出部11eは、まず、S1−1の処理においてメモリ15に記憶された数値解析用の三次元モデルデータの中から一つのデータ及び当該データの部品の種類(以下、算出対象種類と呼ぶ)をメモリ15から読み込む。   First, the model temperature calculation unit 11e selects one piece of data from the three-dimensional model data for numerical analysis stored in the memory 15 in the process of S1-1 and the type of the component of the data (hereinafter referred to as a calculation target type). ) Is read from the memory 15.

続いて、モデル温度算出部11eは、S1−2の処理においてメモリ15に記憶された熱物性値とS1−3の処理においてメモリ15に記憶された加熱条件とのそれぞれの中から算出対象種類に関する部位のうちの一つ(以下、算出対象部位と呼ぶ)についての熱物性値と加熱条件とをメモリ15から読み込む。   Subsequently, the model temperature calculation unit 11e relates to a calculation target type from each of the thermophysical property value stored in the memory 15 in the process of S1-2 and the heating condition stored in the memory 15 in the process of S1-3. A thermophysical value and a heating condition for one of the parts (hereinafter referred to as a calculation target part) are read from the memory 15.

そして、モデル温度算出部11eは、S1−4の処理においてメモリ15に記憶された熱抵抗値の中から算出対象部位についての熱抵抗値を順に読み込みながら、既に読み込んだ熱物性値及び加熱条件も用いて、評価対象部品の種類別・部位別・熱抵抗値毎に、動翼1を加熱した場合の温度変化の数値解析(具体的には非定常熱伝導解析)を行う(具体的には例えばANSYS社製・FLUENTを用いる)。   And the model temperature calculation part 11e reads the thermal property value and heating conditions which have already been read while sequentially reading the thermal resistance value for the calculation target part from the thermal resistance values stored in the memory 15 in the process of S1-4. The numerical analysis (specifically unsteady heat conduction analysis) of the temperature change when the moving blade 1 is heated is performed for each type, part, and thermal resistance value of the evaluation target parts (specifically, unsteady heat conduction analysis) For example, ANSYS made Fluorent).

そして、モデル温度算出部11eは、数値解析の結果算出される温度(以下、モデル温度と呼ぶ)を、評価対象部品の種類別且つ部位別の熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータとして記憶手段である記憶部12並びにメモリ15に記憶させる。   The model temperature calculation unit 11e stores the temperature calculated as a result of the numerical analysis (hereinafter referred to as model temperature) as combination data of the thermal resistance value and model temperature for each type of evaluation target part and for each part. Are stored in the storage unit 12 and the memory 15.

次に、制御部11の検定線作成部11fは、S1−5の処理において導出された評価対象部品である動翼1の熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータを用いて検定線3を作成する(S1−6)。   Next, the test line creation unit 11f of the control unit 11 creates the test line 3 by using the combination data of the thermal resistance value of the moving blade 1, which is the evaluation target component derived in the process of S1-5, and the model temperature. (S1-6).

検定線3は、図5に示すように熱抵抗値Rと部品の温度Tとの間の関係を表す曲線である。検定線3は、評価対象部品の種類別且つ部位別に作成される。本実施形態の場合には、動翼1の形状タイプ別且つ動翼1の部位別に検定線3が作成される。   The test line 3 is a curve representing the relationship between the thermal resistance value R and the component temperature T as shown in FIG. The test line 3 is created for each type and part of the evaluation target part. In the case of the present embodiment, the test line 3 is created for each shape type of the moving blade 1 and for each part of the moving blade 1.

検定線作成部11fは、S1−5の処理において記憶手段である記憶部12並びにメモリ15に記憶された評価対象部品の種類別且つ部位別の熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータの中から、特定の種類且つ部位に関する熱抵抗値とモデル温度との組み合わせデータの全てを記憶部12若しくはをメモリ15から読み込む。   The calibration line creation unit 11f is selected from the combination data of the thermal resistance value and the model temperature for each type and part of the evaluation target part stored in the storage unit 12 and the memory 15 which are storage means in the process of S1-5. All the combination data of the thermal resistance value and the model temperature relating to a specific type and part are read from the storage unit 12 or the memory 15.

そして、検定線作成部11fは、熱抵抗値Rとモデル温度(部品の温度に相当)Tとの複数の組み合わせデータを用いて多項式による回帰処理を行い、組み合わせデータの回帰曲線として検定線を決定する。   Then, the test line creation unit 11f performs regression processing using a plurality of combination data of the thermal resistance value R and the model temperature (corresponding to the temperature of the part) T, and determines a test line as a regression curve of the combination data. To do.

そして、検定線作成部11fは、評価対象部品の種類別且つ部位別の検定線3の定数a及びbをメモリ15に記憶させる。   Then, the verification line creation unit 11f stores the constants a and b of the verification line 3 for each type and part of the evaluation target part in the memory 15.

以上の検定線作成ステップ(S1)は、評価対象部品の特定の種類の特定の部位に対しては、当該種類の当該部位についての検定線3を作成するために一回だけ行う。そして、この検定線作成ステップ(S1)によって作成された検定線3を用いて以下の評価ステップ(S2)の処理を行う。なお、検定線作成ステップ(S1)の処理によって作成された検定線を評価対象部品の継続的な点検作業において用いる場合には、検定線3の定数a及びbを記憶手段である記憶部12やデータサーバ16に保存するようにしても良い。   The above-described verification line creation step (S1) is performed only once for a specific part of a specific type of the evaluation target part in order to generate the verification line 3 for the part of the type. And the process of the following evaluation steps (S2) is performed using the verification line 3 created by this certification line creation step (S1). When the verification line created by the processing of the verification line creation step (S1) is used in the continuous inspection work of the evaluation target parts, the constants a and b of the verification line 3 are stored in the storage unit 12 or the storage means. It may be stored in the data server 16.

続いて、評価ステップ(S2)について説明する。この評価ステップ(S2)の処理は、実機に搭載されている部品の補修や交換の必要性を判断するための点検作業において用いられる処理であって、実機に搭載されている部品を加熱して温度を計測すると共に検定線作成ステップ(S1)において作成された検定線3を用いて部品の状態を評価するものである。   Subsequently, the evaluation step (S2) will be described. The process of this evaluation step (S2) is a process used in inspection work for judging the necessity of repair or replacement of parts mounted on the actual machine, and heating the parts mounted on the actual machine. The temperature is measured and the state of the part is evaluated using the verification line 3 created in the calibration line creation step (S1).

評価ステップ(S2)として、まず、制御部11の検出温度読込部11gは、評価対象部品(実機に搭載されている部品)を実際に加熱したときの温度を計測することによって検出される温度のデータ(以下、検出温度データと呼ぶ)を読み込む(S2−1)。   As an evaluation step (S2), first, the detected temperature reading unit 11g of the control unit 11 detects the temperature detected by measuring the temperature when the evaluation target component (the component mounted on the actual machine) is actually heated. Data (hereinafter referred to as detected temperature data) is read (S2-1).

評価対象部品の検出温度データを得るための動翼1の加熱はS1−3の処理において設定された加熱条件に従って行われる。また、動翼1の加熱及び温度の計測は加熱条件として設定されている加熱位置毎即ち評価対象の部位毎に行われる。なお、動翼1の加熱は具体的には例えばレーザを用いて行われる。また、温度の計測は例えば赤外線センサーを用いて行われる。   Heating of the moving blade 1 for obtaining detected temperature data of the evaluation target component is performed according to the heating condition set in the process of S1-3. The heating of the rotor blade 1 and the measurement of the temperature are performed for each heating position set as a heating condition, that is, for each part to be evaluated. The heating of the rotor blade 1 is specifically performed using a laser, for example. The temperature is measured using an infrared sensor, for example.

検出温度データは、計測して得られた検出温度を検出温度データファイルとして記憶手段であるデータサーバ16若しくは記憶部12に予め保存しておいて当該ファイルから検出温度の値を検出温度読込部11gが読み込むようにしても良いし、入力部13を介して入力された作業者の指定の値を検出温度読込部11gが読み込むようにしても良い。   For the detected temperature data, the detected temperature obtained by measurement is stored in advance in the data server 16 or the storage unit 12 as storage means as a detected temperature data file, and the detected temperature value is read from the file as the detected temperature reading unit 11g. May be read, or the detection temperature reading unit 11g may read a value designated by the operator input via the input unit 13.

ここで、S1−6の処理において作成された評価対象部品の種類別且つ部位別の検出線と検出温度データとを対応付けることが必要であり、例えば、検出温度データファイルにおいては個々の検出温度データに対して計測された部品の種類及び部位を識別する符号(いわゆるフラグ)を付与するようにしたり、作業者が入力部13を介して検出温度の値を入力する際に部品の種類及び部位を指定するようにしたりする。   Here, it is necessary to associate the detection line for each type and part of the evaluation target part created in the process of S1-6 with the detection temperature data. For example, in the detection temperature data file, individual detection temperature data For example, a code (so-called flag) for identifying the type and part of the measured part is given, or when the operator inputs the value of the detected temperature via the input unit 13, the type and part of the part are specified. Or specify it.

さらに、実際に点検を行う部品であって評価対象の部品として種類(型式;本実施形態では形状タイプ)が同じ部品が複数ある場合には、例えば、検出温度データファイルにおいては個々の検出温度データに対して計測された部品の識別符号(いわゆるID番号)も付与するようにしたり、作業者が入力部13を介して検出温度の値を入力する際に部品の識別符号も指定するようにしたりする。   Further, when there are a plurality of parts that are actually inspected and have the same type (model; shape type in the present embodiment) as parts to be evaluated, for example, in the detection temperature data file, individual detection temperature data In addition, a component identification code (so-called ID number) that is measured is assigned, or the component identification code is also designated when the operator inputs the value of the detected temperature via the input unit 13. To do.

そして、検出温度読込部11gは、必要な場合には部品のID番号と共に、評価対象部品の種類を対応付けた上で部位別の検出温度の値をメモリ15に記憶させる。   Then, the detected temperature reading unit 11g stores the value of the detected temperature for each part in the memory 15 in association with the type of the evaluation target component together with the ID number of the component, if necessary.

次に、制御部11の熱抵抗計算部11hは、S1−6の処理において作成された検定線3とS2−1の処理において読み込まれた検出温度とを用いて評価対象部品の熱抵抗値を計算する(S2−2)。   Next, the thermal resistance calculation unit 11h of the control unit 11 calculates the thermal resistance value of the evaluation target component using the verification line 3 created in the process of S1-6 and the detected temperature read in the process of S2-1. Calculate (S2-2).

S2−2の処理は、実機に搭載されている部品であって点検を実施する部品別に、部品の部位毎に行われる。本実施形態の場合には、実機に搭載されている動翼1別に、動翼1の部位毎に熱抵抗値が計算される。   The process of S2-2 is performed for each part part for each part that is mounted on the actual machine and that is to be inspected. In the case of this embodiment, the thermal resistance value is calculated for each part of the moving blade 1 for each moving blade 1 mounted on the actual machine.

具体的には、熱抵抗計算部11hは、まず、S2−1の処理においてメモリ15に記憶された検出温度データの中から特定の一つの部品についての種類をメモリ15から読み込む。以下、この段階で読み込んだ部品の種類を計算対象種類と呼ぶ。   Specifically, the thermal resistance calculation unit 11h first reads from the memory 15 the type of one specific component from the detected temperature data stored in the memory 15 in the process of S2-1. Hereinafter, the type of component read at this stage is referred to as a calculation target type.

続いて、熱抵抗計算部11hは、S2−1の処理においてメモリ15に記憶された検出温度データのうち計算対象種類についての部位別の検出温度データの中から一つの部位(以下、計算対象部位と呼ぶ)についての値を読み込む。   Subsequently, the thermal resistance calculation unit 11h selects one part (hereinafter referred to as a calculation target part) from the detected temperature data for each part of the calculation target type among the detection temperature data stored in the memory 15 in the process of S2-1. Value).

次に、熱抵抗計算部11hは、S1−6の処理においてメモリ15に記憶された評価対象部品の種類別且つ部位別の検定線3の定数a及びbの中から計算対象種類についての計算対象部位の定数a及びbをメモリ15から読み込む。   Next, the thermal resistance calculation unit 11h calculates the calculation target for the type of calculation target from the constants a and b of the test line 3 for each type of the evaluation target component and for each part stored in the memory 15 in the process of S1-6. The constants a and b of the part are read from the memory 15.

そして、熱抵抗計算部11hは、数式2の定数a,bの値をメモリ15から読み込んだ値にした上で部品温度Tに計算対象部位の検出温度の値Tを代入して熱抵抗値Rを算出し、算出された熱抵抗値Rをメモリ15に記憶させる。 The heat resistance calculating portion 11h, the thermal resistance by substituting the value T 1 of the temperature detected by the calculation target region on the component temperature T in terms of the constants of Equation 2 a, b values to values read from the memory 15 R is calculated, and the calculated thermal resistance value R 1 is stored in the memory 15.

熱抵抗計算部11hは、特定の一つの部品(計算対象種類)に係る部位別の熱抵抗値Rの計算を全ての部位について行い、他の部品(計算対象種類)についても部位別の熱抵抗値Rの計算を行う。   The thermal resistance calculation unit 11h calculates the thermal resistance value R for each part related to one specific part (calculation target type) for all parts, and the thermal resistance for each part also for other parts (calculation target type) The value R is calculated.

次に、制御部11の遮熱性能評価部11iは、S2−2の処理において算出された熱抵抗値をもとに評価対象部品の遮熱性能の評価を行って部品の補修や交換の必要性を判断する(S2−3)。   Next, the heat shield performance evaluation unit 11i of the control unit 11 needs to repair or replace the component by evaluating the heat shield performance of the evaluation target component based on the thermal resistance value calculated in the process of S2-2. Sex is judged (S2-3).

遮熱性能の評価は、S2−2で算出された熱抵抗値Rと限界熱抵抗値Rcriとを比較することにより行う。限界熱抵抗値Rcriは、評価対象部品のコーティング層が最低限備えるべき熱抵抗の値であり、基材の材質並びに評価対象部品の設置箇所や雰囲気温度などの環境等を考慮して作業者によって予め設定される。 Evaluation of the thermal barrier performance is performed by comparing the thermal resistance R 1 and the critical heat resistance was calculated in S2-2 Rcri. The critical thermal resistance value Rcri is a value of the thermal resistance that the coating layer of the evaluation target component should have as a minimum, and is determined by the worker in consideration of the material of the base material, the installation location of the evaluation target component, the environment such as the ambient temperature, and the like. It is set in advance.

限界熱抵抗値Rcriは、遮熱性能評価プログラム17上に予め規定しておいてこの値を遮熱性能評価部11iが読み込むようにしても良いし、入力部13を介して入力された作業者の指定の値を遮熱性能評価部11iが読み込むようにしても良い。なお、限界熱抵抗値Rcriは、評価対象部品の種類に拘わらず一律の値であっても良いし、評価対象部品の種類別に設定するようにしても良いし、評価対象部品の部位別に設定するようにしても良い。   The limit thermal resistance value Rcri may be defined in advance on the thermal insulation performance evaluation program 17 and read by the thermal insulation performance evaluation unit 11i, or an operator input via the input unit 13 The heat shielding performance evaluation unit 11i may read the designated value. The limit thermal resistance value Rcri may be a uniform value regardless of the type of the evaluation target component, may be set for each type of the evaluation target component, or may be set for each part of the evaluation target component. You may do it.

遮熱性能評価部11iは、まず、S2−2の処理においてメモリ15に記憶された評価対象部品の部位別の熱抵抗値Rをメモリ15から読み込む。 Heat insulating performance evaluation unit 11i, first, reads the thermal resistance R 1 of different sites of the evaluation target part that is stored in the memory 15 in the processing of S2-2 from the memory 15.

続いて、遮熱性能評価部11iは、評価対象部品の部位別の熱抵抗値Rと限界熱抵抗値Rcriとを比較する。そして、R>Rcriの場合には、評価対象部品の当該部位のコーティング層は必要とされる熱抵抗を備えていると判断する。一方、R≦Rcriの場合には、当該部位のコーティング層は必要とされる熱抵抗を備えていない、すなわち当該部位は所要の熱抵抗が維持されていないので、当該部位に対する補修作業や部品自体の交換が必要であると判断する。 Subsequently, a thermal barrier performance evaluation unit 11i compares the thermal resistance R 1 different sites of the evaluation target part and critical heat resistance Rcri. In the case of R 1 > Rcri, it is determined that the coating layer at the part of the evaluation target component has the required thermal resistance. On the other hand, in the case of R 1 ≦ Rcri, the coating layer of the part does not have the required thermal resistance, that is, the part does not maintain the required thermal resistance. Judge that it is necessary to replace itself.

そして、遮熱性能評価部11iは、上記処理を全ての部品についての全ての部位について行う。そして、R≦Rcriの場合には、例えば表示部14に当該部品のID番号,部品の種類,部品の部位,熱抵抗値Rを表示して作業者に対して当該部品の補修や交換の必要性を通知し、処理を終了する(END)。 And the thermal-insulation performance evaluation part 11i performs the said process about all the parts about all the components. When R 1 ≦ Rcri, for example, the display unit 14 displays the ID number of the component, the type of the component, the location of the component, and the thermal resistance value R 1 to repair or replace the component with respect to the operator. Is notified, and the process ends (END).

以上のように構成されたコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムによれば、評価対象部品を実現可能な範囲で任意に設定した加熱条件で加熱することによってコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができる。また、コーティング層や基材を損傷しない範囲で任意に設定した加熱条件で評価対象部品を加熱することによってコーティング層の遮熱性能の評価を行うことができる。さらに、評価対象部品の形状が複雑な場合や部品の部位によってコーティングの施工条件や熱物性値が異なっている場合でもそれらを踏まえた評価を行うことができる。   According to the method, apparatus, and program for evaluating the thermal insulation performance of the coating layer configured as described above, the thermal insulation performance of the coating layer can be improved by heating the evaluation target component under a heating condition arbitrarily set within a feasible range. Evaluation can be made. In addition, the heat shielding performance of the coating layer can be evaluated by heating the evaluation target component under heating conditions arbitrarily set within a range that does not damage the coating layer or the base material. Furthermore, even when the shape of the evaluation target part is complicated or when the coating application conditions and the thermophysical property values differ depending on the part part, it is possible to perform an evaluation based on them.

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、ガスタービンの動翼1を対象として遮熱性能変化の評価を実施する場合を例に挙げているが、遮熱性能変化の評価対象はこれに限られず、基材と遮熱のためのコーティング層とを有する部品であれば本発明を適用することができる。   In addition, although the above-mentioned form is an example of the suitable form of this invention, it is not limited to this, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the present embodiment, the case where the evaluation of the thermal insulation performance change is performed on the moving blade 1 of the gas turbine is taken as an example, but the evaluation target of the thermal insulation performance change is not limited to this, and the base material and The present invention can be applied to any component having a coating layer for heat insulation.

また、本実施形態では、動翼1について複数の種類(すなわち形状のタイプ)がある場合を前提とした例について説明したが、これに限られるものではなく、評価対象部品の種類が一種類であっても利用が可能である。さらに、本実施形態では、動翼1の複数の部位毎に評価を実施する場合を前提とした例について説明したが、これに限られるものではなく、評価対象の部位が一つであっても利用が可能である。   Further, in the present embodiment, an example has been described on the assumption that there are a plurality of types (that is, shape types) of the moving blade 1, but this is not a limitation, and there is only one type of evaluation target component. It can be used even if it exists. Furthermore, in this embodiment, the example on the assumption that the evaluation is performed for each of a plurality of parts of the moving blade 1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and even if there is one part to be evaluated. It can be used.

ここで、本発明のコーティング層の遮熱性能評価装置は、図6に示すように、X線CTスキャン装置21,レーザ発振装置22,ロボット23,非接触温度計24を更に備えるものとして構成されるようにしても良い。   Here, the thermal insulation performance evaluation apparatus for a coating layer according to the present invention is configured to further include an X-ray CT scanning device 21, a laser oscillation device 22, a robot 23, and a non-contact thermometer 24, as shown in FIG. You may make it.

X線CTスキャン装置21は、上述のS1−1の処理に関連して動翼1についての計測を行って内部構造を含む形状の三次元デジタルデータ化を行うためのものであり、具体的には動翼1のスキャン画像データを取得するためのものである。   The X-ray CT scanning device 21 is for measuring the moving blade 1 in connection with the above-described processing of S1-1 and converting the shape including the internal structure into three-dimensional digital data. Is for acquiring scanned image data of the moving blade 1.

そして、X線CTスキャン装置21によって取得される動翼1の形状の三次元デジタルデータ25(即ちスキャン画像データ)はS1−1の処理において説明した過程を経て三次元モデル(本実施形態の場合には具体的には数値解析用の三次元メッシュモデル2)のデータとして加工されて用いられる。なお、本実施形態では、三次元デジタルデータ25はデータサーバ16に一旦蓄積されS1−1の処理において説明した過程を経て数値解析用の三次元メッシュモデル2として加工され三次元モデルデータベース18としてデータサーバ16にあらためて蓄積される。   Then, the three-dimensional digital data 25 (that is, the scanned image data) of the shape of the moving blade 1 acquired by the X-ray CT scanning device 21 passes through the process described in the process of S1-1 (in the case of the present embodiment). Specifically, it is processed and used as data of a three-dimensional mesh model 2) for numerical analysis. In the present embodiment, the three-dimensional digital data 25 is temporarily stored in the data server 16 and processed as the three-dimensional mesh model 2 for numerical analysis through the process described in the process of S 1-1. It is accumulated again in the server 16.

レーザ発振装置22は、上述のS2−1の処理に関連して動翼1のコーティング層の表面の加熱を行うための装置である。レーザ22aとしては、動翼1の表面を安定して加熱することを考えて具体的にはCO2レーザ若しくは半導体レーザが用いられる。 The laser oscillation device 22 is a device for heating the surface of the coating layer of the rotor blade 1 in association with the above-described processing of S2-1. As the laser 22a, a CO 2 laser or a semiconductor laser is specifically used in consideration of stably heating the surface of the rotor blade 1.

ここで、レーザ発振装置22による動翼1の表面の加熱においては、S1−3の処理において設定された加熱条件に正確に従うことが必要であると共に、三次元モデルに対する数値解析の正確性の担保と容易さとを考慮すると動翼1の表面に対して常に垂直方向から等距離でレーザ22aが照射されることが望ましい。   Here, in the heating of the surface of the moving blade 1 by the laser oscillation device 22, it is necessary to accurately follow the heating conditions set in the processing of S1-3 and to ensure the accuracy of numerical analysis for the three-dimensional model. Considering the ease and ease, it is desirable that the laser 22a is always irradiated at an equal distance from the vertical direction with respect to the surface of the rotor blade 1.

しかしながら、加熱位置,加熱径,加熱強度,加熱時間が設定されている加熱条件に正確に従うように、並びに、曲面を有する動翼1の表面全体に亘って常に垂直方向且つ等距離になるように、手動操作によってレーザ22aの照射位置や方向や時間などを制御することは非常に困難であり、そして、正確性の担保の観点から望ましくない。   However, the heating position, the heating diameter, the heating intensity, and the heating time are accurately followed and the entire surface of the moving blade 1 having a curved surface is always vertically and equidistant. It is very difficult to control the irradiation position, direction, time, etc. of the laser 22a by manual operation, and it is not desirable from the viewpoint of ensuring accuracy.

そこで、レーザ22aの照射位置や方向や時間などを制御するためにロボット23が用いられる。ロボット23としては、具体的には、コンピュータ制御の下で作動する機械的ハンドリング装置が用いられる。さらに、必要な場合には、評価対象部品である動翼1を載置するステージ26を備えるようにすると共に当該ステージ26をロボット23の動作に連動させるようにしても良い。   Therefore, the robot 23 is used to control the irradiation position, direction, time, etc. of the laser 22a. Specifically, a mechanical handling device that operates under computer control is used as the robot 23. Furthermore, if necessary, a stage 26 on which the moving blade 1 that is an evaluation target component is placed may be provided, and the stage 26 may be linked to the operation of the robot 23.

そして、ロボット23(及び必要な場合にはステージ26)の動作制御に、S1−3の処理において設定された加熱条件、並びに、X線CTスキャン装置21によって得られた動翼1の形状の三次元デジタルデータ25に基づく三次元メッシュモデル2を用いることにより、加熱条件並びに動翼1の表面形状に合わせてレーザ22aの照射位置や方向や時間などを正確に制御することが可能になる。   Then, in the operation control of the robot 23 (and the stage 26 if necessary), the heating conditions set in the process of S1-3 and the tertiary of the shape of the moving blade 1 obtained by the X-ray CT scanning device 21 are used. By using the three-dimensional mesh model 2 based on the original digital data 25, it is possible to accurately control the irradiation position, direction, time, and the like of the laser 22a in accordance with the heating conditions and the surface shape of the moving blade 1.

なお、ロボット23を介してレーザ22aが照射されるようにするために、ロボット23のアームの先端部23aにレーザ発振装置を組み込んでレーザ発振装置とロボットとを一体化させるようにしても良いし、図6に示す例のようにレーザ発信装置22とロボット23とが別体として構成されるようにしても良い。なお、図6に示す例の場合には、レーザ発振装置22によるレーザが例えば光ファイバ22bによってロボットアームの先端部23aまで伝送される。   In order to irradiate the laser 22a via the robot 23, a laser oscillation device may be incorporated into the tip 23a of the arm of the robot 23 so that the laser oscillation device and the robot are integrated. As in the example shown in FIG. 6, the laser transmitter 22 and the robot 23 may be configured separately. In the case of the example shown in FIG. 6, the laser from the laser oscillation device 22 is transmitted to the distal end portion 23a of the robot arm through, for example, the optical fiber 22b.

非接触温度計24は、上述のS2−1の処理に関連して動翼1をレーザ発振装置22によるレーザ22aによって加熱したときの温度即ちコーティング層の表面温度を計測すると共に計測によって検出された温度のデータ(即ち検出温度データ)を出力するためのものである。非接触温度計24としては、具体的には放射温度計若しくはサーモグラフィが用いられる。   The non-contact thermometer 24 measures the temperature when the moving blade 1 is heated by the laser 22a by the laser oscillation device 22, that is, the surface temperature of the coating layer, in association with the above-described processing of S2-1 and is detected by measurement. This is for outputting temperature data (ie, detected temperature data). As the non-contact thermometer 24, specifically, a radiation thermometer or a thermography is used.

なお、非接触温度計24として放射温度計を用いる場合には、放射温度計は一点計測を行う機器であるので、ロボット23によるレーザ22aの照射に合わせて放射温度計24による温度計測点を移動させるようにする。   When a radiation thermometer is used as the non-contact thermometer 24, the radiation thermometer is a device that performs one-point measurement. Therefore, the temperature measurement point by the radiation thermometer 24 is moved in accordance with the irradiation of the laser 22a by the robot 23. I will let you.

一方、非接触温度計24としてサーモグラフィを用いる場合には、一定の領域に対する熱画像を取得することが可能であり、ロボット23によるレーザ22aの照射に合わせて一定の領域を細かく制御して移動させる必要はない。また、レーザ照射点と最高温度が検出される点とは必ずしも一致しない傾向があることが発明者の検討によって確認されており、サーモグラフィを用いて一定の領域を単位として温度計測を行って最高温度点を検出するようにした方が正確性の担保の観点からも好ましい。   On the other hand, when thermography is used as the non-contact thermometer 24, it is possible to acquire a thermal image for a certain region, and the certain region is finely controlled and moved in accordance with the irradiation of the laser 22a by the robot 23. There is no need. In addition, it has been confirmed by the inventors that the laser irradiation point and the point at which the maximum temperature is detected tend not to coincide with each other, and the maximum temperature is measured by measuring temperature in units of a certain area using thermography. It is preferable to detect points from the viewpoint of ensuring accuracy.

なお、コーティング層表面でのレーザ22aの反射を考慮すると、非接触温度計24として、CO2レーザの波長(10.6〔μm〕程度)や半導体レーザの波長(800〔nm〕程度)を含まない波長を検出することができる機器が用いられることが望ましい。 In consideration of the reflection of the laser 22a on the surface of the coating layer, the non-contact thermometer 24 includes a CO 2 laser wavelength (about 10.6 [μm]) and a semiconductor laser wavelength (about 800 [nm]). It is desirable to use equipment that can detect no wavelengths.

非接触温度計24によって計測されて出力された動翼1に関する検出温度データは、例えば、検出温度データファイルとしてデータサーバ16若しくは記憶部12に保存される。   The detected temperature data related to the moving blade 1 measured and output by the non-contact thermometer 24 is stored in the data server 16 or the storage unit 12 as a detected temperature data file, for example.

上述の、X線CTスキャン装置21,レーザ発振装置22,ロボット23,非接触温度計24を更に備える装置によれば、種々の計測の正確性を担保しながら遮熱性能の評価を行うことが可能になる。   According to the above-described apparatus further including the X-ray CT scanning device 21, the laser oscillation device 22, the robot 23, and the non-contact thermometer 24, the heat shielding performance can be evaluated while ensuring the accuracy of various measurements. It becomes possible.

本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法、装置及びプログラムの有効性の検証の実施例を図7から図10を用いて説明する。   An embodiment of verification of the effectiveness of the thermal barrier performance evaluation method, apparatus and program of the present invention will be described with reference to FIGS.

具体的には、本実施例では、図7に示すように、ガスタービンの翼1の背側の一部(図中破線で囲まれる部分)を模擬した試験体30を用いて本発明の遮熱性能評価の有効性の検証を行った。   Specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the shielding member of the present invention is used by using a test body 30 that simulates a part of the back side of the blade 1 of the gas turbine (a part surrounded by a broken line in the figure). The effectiveness of thermal performance evaluation was verified.

本実施例の試験体30は、基材31が外径D=30〔mm〕の薄肉円筒形状であり、外周面に遮熱コーティング層32が施工されているものを用いた。   As the test body 30 of this example, a base material 31 having a thin cylindrical shape with an outer diameter D = 30 [mm] and a thermal barrier coating layer 32 applied on the outer peripheral surface was used.

そして、本実施例では、基材31の厚さは1,2,3〔mm〕の三種類とした(なお、基材31の内径dがそれぞれ28,26,24〔mm〕になる)。また、遮熱コーティング層32の厚さは0.1,0.2,0.3〔mm〕の三種類とした。   In the present embodiment, the base material 31 has three thicknesses of 1, 2, 3 [mm] (the inner diameter d of the base material 31 is 28, 26, 24 [mm], respectively). Moreover, the thickness of the thermal barrier coating layer 32 was set to three types of 0.1, 0.2, and 0.3 [mm].

また、本実施例では、レーザを用いて試験体30を加熱した。具体的には、試験体30の外周面のうちの4分の1の範囲(即ち中心角θ=90度に対応する外周部分;以下、レーザ照射範囲33と呼ぶ)にレーザを照射するようにした。   Moreover, in the present Example, the test body 30 was heated using the laser. Specifically, the laser is irradiated to a quarter of the outer peripheral surface of the test body 30 (that is, the outer peripheral portion corresponding to the central angle θ = 90 degrees; hereinafter referred to as the laser irradiation range 33). did.

そして、レーザによる加熱については、遮熱コーティングの焼結が発生しない程度の条件に設定する必要があることを考慮し、遮熱コーティング層32の表面温度が最大で400〔℃〕程度になる条件として、加熱強度0.6〔W〕,加熱領域直径1〔mm〕,試験体30外周面周方向へのレーザ移動速度5〔mm/秒〕とした。   In consideration of the fact that the laser heating needs to be set to such a condition that the thermal barrier coating does not sinter, the surface temperature of the thermal barrier coating layer 32 is about 400 [° C.] at maximum. The heating intensity is 0.6 [W], the heating region diameter is 1 [mm], and the laser moving speed is 5 [mm / sec] in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the test body 30.

また、基材31及び遮熱コーティングの熱物性値は文献値を使用した(藤井ら:ガスタービン用コーティング層の熱特性−第1報 コーティング層と耐熱超合金の熱物性測定および新旧材の比較−,電力中央研究所報告(W97017),1998年)。また、遮熱コーティング層32表面の放射率は1.0とした。なお、試験体30内外の雰囲気は大気とした。   The thermophysical values of the base material 31 and the thermal barrier coating were based on literature values (Fujii et al .: Thermal characteristics of coating layers for gas turbines-1st report. -, Report of Central Research Institute of Electric Power (W97017), 1998). The emissivity of the surface of the thermal barrier coating layer 32 was 1.0. The atmosphere inside and outside the test body 30 was air.

レーザが加熱開始点34aから加熱終点34bに到達するまでの間の、温度計測点35における温度変化を非定常熱伝導解析によって計算した。なお、温度計測点35はレーザ照射範囲33の中央地点(即ち加熱開始点34aから中心角θm=45度に対応する地点)とした。   The temperature change at the temperature measurement point 35 until the laser reached the heating end point 34b from the heating start point 34a was calculated by unsteady heat conduction analysis. The temperature measurement point 35 was set to the central point of the laser irradiation range 33 (that is, the point corresponding to the central angle θm = 45 degrees from the heating start point 34a).

まず、基材31の厚さを2〔mm〕に固定すると共に遮熱コーティング層32の厚さを変化させた場合についての解析を行って図8に示す計算結果が得られた。この結果から、温度計測点35における温度はレーザの中心が通過(図中「レーザ通過点」と表記)後0.05〔秒〕程度で最高温度に達し、遮熱コーティング層32(図中「TBC」と表記)の厚さの違いによって最高温度の値が大きく異なることが確認された。   First, the thickness of the base material 31 was fixed to 2 [mm] and the thickness of the thermal barrier coating layer 32 was changed, and the calculation result shown in FIG. 8 was obtained. From this result, the temperature at the temperature measurement point 35 reaches the maximum temperature in about 0.05 [seconds] after the center of the laser passes (denoted as “laser passage point” in the figure), and the thermal barrier coating layer 32 (in the figure “ It was confirmed that the maximum temperature value greatly differs depending on the difference in thickness of TBC.

そして、図8に示す最高温度と遮熱性能との間の関係から図9に示す検定線が得られた。   And the verification line shown in FIG. 9 was obtained from the relationship between the maximum temperature shown in FIG. 8 and heat insulation performance.

一方、試験体30を用いた実際の計測においては上記の解析における加熱条件と同様の条件で遮熱コーティング層32表面のレーザ加熱を行い、温度計測点35において計測された遮熱コーティング層32の表面温度と図9に示す検定線とを用いて遮熱コーティングの遮熱性能を求めた。   On the other hand, in actual measurement using the test body 30, the surface of the thermal barrier coating layer 32 is laser-heated under the same conditions as the heating conditions in the above analysis, and the thermal barrier coating layer 32 measured at the temperature measurement point 35 is measured. The thermal barrier performance of the thermal barrier coating was determined using the surface temperature and the calibration line shown in FIG.

ここで、計測対象物の表面温度の計測装置として一般的に用いられる放射温度計やサーモグラフィなどの非接触温度計の計測精度は計測温度に対して±2〔%〕程度の範囲内であることが一般的である。このため、図8に示すように遮熱コーティング層32の表面温度が400〔℃〕程度の場合には計測誤差が±8〔℃〕程度の範囲内になると考えられた。   Here, the measurement accuracy of a non-contact thermometer such as a radiation thermometer or a thermography generally used as a measuring device for the surface temperature of the measurement object should be within a range of about ± 2 [%] with respect to the measured temperature. Is common. For this reason, as shown in FIG. 8, when the surface temperature of the thermal barrier coating layer 32 is about 400 [° C.], the measurement error is considered to be within a range of about ± 8 [° C.].

そして、図8において、遮熱コーティング層32の厚さが0.2〔mm〕と0.3〔mm〕との場合を比較すると最高温度の差は約80〔℃〕であった。このため、本実施例の試験体30を用いて同様の計測を非接触温度計で行った場合には遮熱コーティング層の厚さに換算すると±0.01〔mm〕に相当する誤差を含むことになると考えられた。   In FIG. 8, when the thickness of the thermal barrier coating layer 32 is 0.2 [mm] and 0.3 [mm], the maximum temperature difference is about 80 [° C.]. For this reason, when the same measurement is performed with the non-contact thermometer using the test body 30 of the present embodiment, an error corresponding to ± 0.01 [mm] is included when converted to the thickness of the thermal barrier coating layer. I thought it would be.

ここで、文献(森永ら:TBC遮熱性能非破壊評価法の開発−第1報 TBC遮熱性能評価手法の提案−,電力中央研究所報告(W97021),1998年)によると、実機条件を模擬した簡易伝熱計算の結果から、遮熱コーティング層の厚さが0.0023〔mm〕変化した場合に基材の表面温度が1〔℃〕変化するとされており、0.01〔mm〕の遮熱コーティング層の厚さの変化は5〔℃〕以内の基材温度変化をもたらすことになると考えられた。   Here, according to the literature (Morinaga et al .: Development of TBC thermal insulation performance nondestructive evaluation method-1st report, Proposal of TBC thermal insulation performance evaluation method-, Central Research Institute of Electric Power Industry report (W97021), 1998) From the result of the simulated heat transfer simulation, it is said that the surface temperature of the substrate changes by 1 [° C.] when the thickness of the thermal barrier coating layer changes by 0.0023 [mm], and 0.01 [mm] It was thought that the change in the thickness of the thermal barrier coating layer resulted in a change in the substrate temperature within 5 [° C.].

既存の検討結果(渡辺ら:1300℃級ガスタービン初段動翼内部冷却の熱流動解析−第1報 直交リブ付き直管流路における高レイノルズ数場の解析−,電力中央研究所報告(W00006),2000年)によると、ガスタービン高温部品の寿命評価を行う際に許容できる温度の誤差は±20〔℃〕以内とされており、基材温度にして5〔℃〕以内の誤差はこの範囲内に十分に収まることが確認された。   Results of existing studies (Watanabe et al .: Thermal flow analysis of 1300 ° C class gas turbine first stage rotor blade internal cooling-1st report-Analysis of high Reynolds number field in straight pipe flow path with orthogonal ribs-Report by Central Research Institute of Electric Power Industry (W00006) , 2000), the allowable temperature error when evaluating the life of gas turbine high-temperature components is within ± 20 ° C, and the error within 5 ° C for the substrate temperature is within this range. It was confirmed that it fits well within.

以上の結果から、本発明のコーティング層の遮熱性能評価方法は、本実施例で行った通りの計測が可能である装置を導入することで、ガスタービン高温部品の寿命評価を行う際に許容できる温度誤差に収まる評価を行うことが可能であることが確認された。   From the above results, the thermal barrier performance evaluation method of the coating layer according to the present invention is acceptable when performing life evaluation of high-temperature components of a gas turbine by introducing an apparatus capable of measurement as in the present embodiment. It was confirmed that it is possible to perform an evaluation that falls within a possible temperature error.

次に、遮熱コーティング層32の厚さを0.2〔mm〕に固定すると共に基材31の厚さを変化させた場合についての解析を行って図10に示す計算結果が得られた。この結果から、基材31の厚さが2〔mm〕と3〔mm〕との場合では最高温度に大きな差はみられない一方で、1〔mm〕の場合には最高温度が8〔℃〕程度高くなっていることが確認された。   Next, the calculation result shown in FIG. 10 was obtained by analyzing the case where the thickness of the thermal barrier coating layer 32 was fixed to 0.2 [mm] and the thickness of the base material 31 was changed. From this result, when the thickness of the base material 31 is 2 [mm] and 3 [mm], there is no significant difference in the maximum temperature, whereas when the thickness is 1 [mm], the maximum temperature is 8 [° C]. It was confirmed that it was higher.

この結果から、基材31の厚さの影響を考慮しない場合には、基材の厚さの差によって最高温度に差が現れているにも拘わらず、遮熱コーティング層の遮熱性能の違いに起因して最高温度に差が現れていると判断してしまい計測誤差の要因になり得ると考えられた。   From this result, when the influence of the thickness of the base material 31 is not taken into consideration, the difference in the thermal barrier performance of the thermal barrier coating layer despite the difference in the maximum temperature due to the difference in the thickness of the base material. It was thought that there was a difference in the maximum temperature due to this, which could cause measurement errors.

本発明においては、計測対象である動翼1の三次元モデル(即ち数値解析用の三次元メッシュモデル)を作成して数値解析に用いるようにしており、そして、数値解析を動翼1の部位毎に行うようにして動翼1の部位毎の基材の厚さを数値解析において考慮するようにしているので、上述の計測誤差を排除して高い精度を有する遮熱性能の評価を行うことが可能であることが確認された。   In the present invention, a three-dimensional model (that is, a three-dimensional mesh model for numerical analysis) of the moving blade 1 to be measured is created and used for numerical analysis, and the numerical analysis is performed on the part of the moving blade 1. Since the thickness of the base material for each part of the rotor blade 1 is taken into consideration in the numerical analysis in such a way as to be performed every time, the above-described measurement error is eliminated and the heat shielding performance having high accuracy is evaluated. Is confirmed to be possible.

1 動翼
2 数値解析用三次元メッシュモデル
3 検定線
1 Rotor blade 2 Three-dimensional mesh model for numerical analysis 3 Test line

Claims (4)

部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について前記基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを作成するステップと、前記評価対象部品の部位別に前記基材と前記コーティング層とのそれぞれの熱物性値を設定するステップと、前記評価対象部品の部位別の加熱条件を設定するステップと、前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の熱抵抗値を設定するステップと、前記数値解析用三次元モデルと前記熱物性値と前記加熱条件と前記コーティング層の熱抵抗値とを用いて前記評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って前記評価対象部品の部位別のモデル温度を算出するステップと、前記熱抵抗値と前記モデル温度との組み合わせデータを用いて前記評価対象部品の部位別の前記熱抵抗値と前記モデル温度との間の関係の検定線を作成するステップと、前記加熱条件に従って前記評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して前記評価対象部品の部位別の検出温度を検出するステップと、前記検定線と前記検出温度とから前記評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算するステップと、前記計算された熱抵抗値に基づいて前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の遮熱性能を評価するステップとを有することを特徴とするコーティング層の遮熱性能評価方法。 Creating three-dimensional model data for numerical analysis including the structure of the base material and the structure of the coating layer applied to the base material for a part to be evaluated whose thickness of the base material for each region continuously changes ; Setting each thermophysical value of the base material and the coating layer for each part of the evaluation target part; setting a heating condition for each part of the evaluation target part; and heating of the evaluation target part using the step of setting the thermal resistance of the different parts of the coating layer, the thermal physical property value and the three-dimensional model for the numerical analysis and the heating conditions and the heat resistance of the coating layer Using the combination data of the thermal resistance value and the model temperature, calculating the model temperature for each part of the evaluation target part by numerical analysis of the temperature change due to And creating a calibration line of the relationship between the serial evaluation site-specific of the thermal resistance of the target component and the model temperature, the evaluation target part actually heated while moving the laser irradiation point in accordance with the heating condition Detecting a detected temperature for each part of the evaluation target part, calculating a thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detected temperature, and the calculated thermal resistance value thermal performance evaluation barrier coating layer, characterized in that it comprises a step of evaluating the thermal barrier performance of site-specific of said coating layer of said evaluation subject parts based on. 部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について前記基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを読み込む手段と、前記評価対象部品の部位別に前記基材と前記コーティング層とのそれぞれの熱物性値を設定する手段と、前記評価対象部品の部位別の加熱条件を設定する手段と、前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の熱抵抗値を設定する手段と、前記数値解析用三次元モデルと前記熱物性値と前記加熱条件と前記コーティング層の熱抵抗値とを用いて前記評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って前記評価対象部品の部位別のモデル温度を算出する手段と、前記熱抵抗値と前記モデル温度との組み合わせデータを用いて前記評価対象部品の部位別の前記熱抵抗値と前記モデル温度との間の関係の検定線を作成する手段と、前記加熱条件に従って前記評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して検出される前記評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む手段と、前記検定線と前記検出温度とから前記評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する手段と、前記計算された熱抵抗値に基づいて前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の遮熱性能を評価する手段とを有することを特徴とするコーティング層の遮熱性能評価装置。 Means for reading the data of the three-dimensional model for numerical analysis including the structure of the base material and the structure of the coating layer applied to the base material with respect to the evaluation target component in which the thickness of the base material for each region continuously changes ; Means for setting respective thermophysical values of the substrate and the coating layer for each part of the evaluation object part, means for setting heating conditions for each part of the evaluation object part, and part of the evaluation object part by heating of the evaluation target part using means for setting the thermal resistance value of another of the coating layer, the numerical said thermal physical property value and the three-dimensional model for analysis and the heating conditions and the heat resistance of the coating layer Means for calculating a model temperature for each part of the part to be evaluated by performing a numerical analysis of a temperature change, and a part of the part to be evaluated using a combination data of the thermal resistance value and the model temperature Means for creating a calibration line, the detected actually heated while moving the laser irradiation point the evaluation target part in accordance with the heating condition evaluation of the relationship between different the thermal resistance value and the model temperature Based on the calculated thermal resistance value, means for reading detected temperature data for each part of the target part, means for calculating the thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detected temperature thermal performance evaluation device barrier coating layer, characterized in that it comprises a means for evaluating the thermal barrier performance of site-specific of said coating layer of said evaluation subject parts Te. 部位別の基材の厚みが連続的に変化する評価対象部品について前記基材の構造及び当該基材に施されているコーティング層の構造を含む数値解析用三次元モデルのデータを記憶手段から読み込む処理と、前記記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された前記評価対象部品の部位別の前記基材と前記コーティング層とのそれぞれの熱物性値と前記評価対象部品の部位別の加熱条件と前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の熱抵抗値とを読み込む処理と、前記数値解析用三次元モデルと前記熱物性値と前記加熱条件と前記コーティング層の熱抵抗値とを用いて前記評価対象部品の加熱による温度変化の数値解析を行って前記評価対象部品の部位別のモデル温度を算出すると共に前記熱抵抗値と前記モデル温度とを前記記憶手段に記憶させる処理と、前記記憶手段に記憶された前記熱抵抗値と前記モデル温度との組み合わせデータを読み込むと共に該組み合わせデータを用いて前記評価対象部品の部位別の前記熱抵抗値と前記モデル温度との間の関係の検定線を作成する処理と、前記加熱条件に従って前記評価対象部品をレーザ照射点を移動させながら実際に加熱して検出され前記記憶手段に記憶された若しくは入力手段によって入力された前記評価対象部品の部位別の検出温度のデータを読み込む処理と、前記検定線と前記検出温度とから前記評価対象部品の部位別の熱抵抗値を計算する処理と、前記計算された熱抵抗値に基づいて前記評価対象部品の部位別の前記コーティング層の遮熱性能を評価する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とするコーティング層の遮熱性能評価プログラム。 For a part to be evaluated whose thickness of the base material by region changes continuously, the data of the three-dimensional model for numerical analysis including the structure of the base material and the structure of the coating layer applied to the base material is read from the storage means. Processing, thermal property values of the base material and the coating layer for each part of the evaluation target part stored in the storage means or input by the input means, and heating conditions for each part of the evaluation target part using the the process of reading the thermal resistance of the evaluation target part different parts of the coating layer of the numeric said thermal physical property value and the three-dimensional model for analysis and the heating conditions and the heat resistance of the coating layer A numerical analysis of a temperature change due to heating of the evaluation target component is performed to calculate a model temperature for each part of the evaluation target component, and the thermal resistance value and the model temperature are calculated as described above. A process to be stored in the means, and a combination data of the thermal resistance value and the model temperature stored in the storage means is read and the thermal resistance value and the model for each part of the evaluation target part using the combination data A process for creating a test line for the relationship between the temperature and the part to be evaluated is actually heated while moving the laser irradiation point according to the heating condition and detected and stored in the storage means or input by the input means A process for reading the detected temperature data for each part of the evaluation target part, a process for calculating a thermal resistance value for each part of the evaluation target part from the verification line and the detection temperature, and the calculated heat code, characterized in that to perform a process for evaluating the thermal barrier performance of site-specific of said coating layer of said evaluation subject parts to a computer based on the resistance value Ingu layer of thermal barrier performance evaluation program. 前記数値解析用三次元モデルのデータを作成するために前記評価対象部品のスキャン画像データを取得するX線CTスキャン装置と、前記評価対象部品を実際に加熱するレーザを発振する装置と、前記加熱条件に従うと共に前記数値解析用三次元モデルのデータに基づいて前記評価対象部品の表面形状に合わせて前記レーザを照射するためのロボットと、前記評価対象部品の温度を計測して前記部位別の検出温度のデータを出力する非接触温度計とを更に備えることを特徴とする請求項2記載のコーティング層の遮熱性能評価装置。   An X-ray CT scanning device that acquires scan image data of the evaluation target component to create data of the three-dimensional model for numerical analysis, a device that oscillates a laser that actually heats the evaluation target component, and the heating A robot for irradiating the laser according to the surface shape of the evaluation target component based on the data of the three-dimensional model for numerical analysis according to the conditions, and detecting the temperature by measuring the temperature of the evaluation target component The thermal insulation performance evaluation apparatus for a coating layer according to claim 2, further comprising a non-contact thermometer that outputs temperature data.
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