JP5984648B2 - クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法 - Google Patents
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Description
本発明は、タービンの動翼等の回転体の先端と、この回転体を囲んだケーシングの内壁面とのクリアランスをタービンの稼動前に計測するクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法に関する。
一般的なタービン（例えば、ガスタービン）は、ケーシングに回転軸であるロータが回転自在に支持され、このロータの外周部に動翼が設置されると共に、ケーシングの内壁に静翼が設置され、作動流体（例えば、燃焼ガスの）通路にこの動翼と静翼とが交互に複数配設されている。そして、作動流体がこの動翼及び静翼が配置された蒸気通路を流れる過程で、動翼及び動翼が取り付けられたロータが回転駆動する。
このようなタービンにおいて、回転体である動翼の先端と、動翼を囲んだケーシングの内壁面とのクリアランスは、タービンの性能に大きく影響する。すなわち、このクリアランスが大きいと、クリアランスからの作動流体の漏れによって、タービンの性能を低下させてしまう。したがって、タービンの稼動時には、このクリアランスを計測して適切な公差内に入っているどうかを確認することが重要となる。
このような、タービンにおけるクリアランスを計測する装置として、例えば、特許文献１には、ロータの高速回転中に、ケーシングの開口内にプローブを挿入し、そのプローブの先端から電磁エネルギーを放射するクリアランスの検出方法が記載されている。この検出方法は、プローブの先端から電磁エネルギーを放射し、このプローブによって回転中の動翼の先端で反射した当該電磁エネルギーを検出することによって、クリアランスを検出する非接触式の検出方法である。
また、タービンにおけるクリアランスを直接検出するものではないが、例えば、特許文献２には、ロータの高速回転中に、ケーシングの開口内に計測ロッドが挿入され、この計測ロッドの先端に、動翼の先端が接触したか否かを検出するタッチセンサが記載されている。このタッチセンサは、計測ロッドの先端が動翼の先端との接触を検出した場合、ピニオンによって所定量だけケーシングの開口から計測ロッドを引き抜き方向に移動させる。そして、クリアランスとして許容される限界値となるまで、動翼の先端がケーシングの内壁側に近接したことが検出された場合、タービンの動作を停止する。
特にガスタービンは、燃焼ガスによって動翼及びロータが高速回転する通常運転の停止後、内部では相対的に温度の高い空気が上側に移動し、相対的に温度の低い空気が下側に移動する。その結果、上側の空気の熱によって上側のケーシングが熱伸びし、ケーシング全体が反り返るように変形してしまう。このように、ケーシング全体に変形が発生した場合、次回、タービンを稼動させた場合に、動翼の先端と、ケーシングの内壁面とが接触してしまう可能性がある。したがって、通常、タービンの高速回転による通常運転の停止時には、ターニング運転と呼ばれる運転が行われる。ターニング運転は、電動モータによってロータを低速回転（例えば、５［ｒｐｍ］以下）回転させ、タービン内の空気を循環させることによってタービンを均一に冷却するようにしている。
しかし、ターニング運転によって、タービンを冷却したとしても、次回のタービンの稼動時に、動翼の先端とケーシングの内壁面とのクリアランスが、タービンの稼動に支障のない許容される公差内であるか否かについては、実際に計測してみないと判断はできない。したがって、例えば、タービンを稼動させる前に、ターニング運転を行って、すべての動翼についてのクリアランスを計測する必要がある。以下、タービンを高速回転稼動させる前の、低速回転によるターニング運転中における動翼の先端と、ケーシングの内壁面とのクリアランスを、「初期クリアランス」という。特許文献１に記載された非接触式のクリアランス検出方法は、熱影響補正回路等の影響がノイズとなり、低速回転域では正確な初期クリアランスの計測ができない可能性がある。非接触式のクリアランス検出装置として、静電容量型センサ及び渦電流型センサを用いた場合でも上記と同様の問題を有する可能性がある。
また、特許文献２に記載されたタッチセンサは、ケーシングの開口内に挿入された計測ロッドによって、単に、当該計測ロッドの先端に、動翼の先端が接触したか否かを検出するのみであり、クリアランスそのものを計測することができない。
本発明は、ターニング運転中に、動翼の先端とケーシングの内壁面との初期クリアランスを計測することができるクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明に係るクリアランス計測システムは、タービン内に回転自在に支持されたロータの外周に、その周方向に沿って複数並設されて固定された動翼の先端と、前記タービンのケーシングの内壁面とのクリアランスを計測するクリアランス計測システムであって、筒形状を呈した筐体と、該筐体内に配置された本体と、該本体の検出側部分から前記筐体の軸心方向に延出したロッドと、該ロッドの先端に取り付けられた接触子とを有した変位計と、筒形状を呈し、検出側の端面に、前記ロッドの軸心線が中心と交わる円形の支持穴が形成され、前記動翼と接触させる球体を前記支持穴によって支持し、前記筐体に連結される支持体と、前記変位計と通信可能に接続され、作動流体によって前記動翼及び前記ロータが回転する通常運転よりも低速で該ロータを回転させるターニング運転時のクリアランスである初期クリアランスを計測する演算部と、を備え、前記接触子の検出側部分は、前記球体と点接触し、前記球体は、前記支持体の検出側の前記端面の前記支持穴から一部が凸状に露出した出代を有し、前記筐体及び前記支持体が、前記ケーシングの外壁面から前記動翼が配置された作動流体通路まで貫通して形成された計測用開口部に挿入して設置された場合、前記球体の前記出代の全体が前記作動流体通路内に入り込み、前記変位計は、前記ターニング運転時に、前記動翼の先端が、前記球体の前記出代の部分に点接触して、該球体が前記接触子側に押し込まれることによって前記接触子の変位を検出し、前記演算部は、前記変位計から受信した前記変位に基づいて、前記動翼に対応する前記初期クリアランスを求めることを特徴とするものである。このうち、前記演算部は、前記筐体及び前記支持体が前記計測用開口部に設置されている状態における前記内壁面から前記球体の検出側の頂部までの長さと、前記変位とに基づいて、前記初期クリアランスを算出するものとしてもよい。
本発明は、球体を動翼に点接触させて、当該球体の変位を計測する接触方式を採用したので、ターニング運転のような低速回転運転時に発生するノイズから受ける影響を抑制でき、ノイズの影響を受けやすい非接触方式の計測方法よりも、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。また、動翼に接触する部分を球体としているので、動翼との接触に対する耐久性も向上させることができる。
また、本発明に係るクリアランス計測システムは、前記接触子は、検出側の端面が前記ロッドの軸心方向に垂直な平面を呈し、該平面が前記球体と点接触することが好ましい。
本発明は、動翼から点接触による摩擦力を含む力を受けた場合でも、接触子の検出側の端面は、常時、球体の通信側の頂部と点接触する。したがって、変位計は、球体のロッドの軸心方向の変位と、接触子の当該軸心方向の変位とは同一となるので、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。
また、本発明に係るクリアランス計測システムは、前記支持体は、前記支持穴が形成された前記端面の内面側に設置された穴径調整機構を有し、該穴径調製機構は、リング形状を呈し、穴径を調整可能とする中央に形成された調整穴を有し、該調整穴の周縁部に当接した状態で前記球体を支持し、該調整穴の径を調整することによって、前記球体の前記出代を調整することが好ましい。
本発明は、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、調整穴を拡径して、球体の出代の大きさを調整することができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
また、本発明に係るクリアランス計測システムは、前記筐体は、円筒形状を呈し、外側面の検出側部分が縮径して形成された段部を有し、該段部は、内面にネジが切られて形成された段部嵌合部を有し、前記支持体は、前記筐体の内径よりも小さい外径である円筒形状を呈し、内部に前記変位計を支持し、外側面の所定範囲にネジが切られて形成された支持体嵌合部を有し、該支持体嵌合部と前記段部嵌合部とが嵌合することによって前記筐体に連結され、回転することによって前記筐体に対して該筐体の軸心方向に移動可能であることが好ましい。
本発明は、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、球体の検出側の頂部を動翼の先端に近づけることができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
また、本発明に係るクリアランス計測システムは、筒形状を呈し、内面にネジが切られて形成された計測装置支持体嵌合部と、検出側の端面に開口された挿通穴とを有した計測装置支持体を備え、前記支持体は、外側面にネジが切られて形成された嵌合部と、該外側面の該嵌合部の検出側端部から縮径された段部を有し、前記計測装置支持体は、検出側の前記端面の内面側に当接する円形リング形状のシムを設置可能であり、前記支持体の前記段部が前記挿通穴に挿通し、前記計測装置支持体嵌合部と前記嵌合部とが嵌合することによって、前記支持体に連結可能とし、前記シムを設置して前記支持体に連結した場合、該シムの検出側とは反対側の端面が前記支持体に当接し、前記シムを設置しないで前記支持体に連結した場合、検出側の前記端面の内面が前記支持体に当接し、前記筐体及び前記支持体が前記計測用開口部に挿入して設置された場合、検出側の前記端面が、前記計測用開口部内の前記作動流体通路側に形成されたフランジ部に当接することが好ましい。
本発明は、計測装置支持体に設置するシムの厚さを調整し、あるいは、シム自体を取り除くことによって、内壁面から球体の検出側の頂部までの長さを調製することができる。したがって、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、当該長さを調整することができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
また、本発明に係るクリアランス計測方法は、タービン内に回転自在に支持されたロータの外周に、その周方向に沿って複数並設されて固定された動翼の先端と、前記タービンのケーシングの内壁面とのクリアランスを計測するクリアランス計測方法であって、前記動翼が流体の圧力を受けることによって前記ロータが回転する通常運転よりも低速で前記ロータを回転させるターニング運転を開始させるステップと、筒形状の筐体と、該筐体内に配置された本体、該本体の検出側部分から前記筐体の軸心方向に延出したロッド、及び該ロッドの先端に取り付けられた接触子を有する変位計と、筒形状を呈し、検出側の端面に、前記ロッドの軸心線が中心と交わる円形の支持穴が形成され、前記動翼と接触させる球体を前記支持穴によって支持し、前記筐体に連結される支持体とを備えたクリアランス計測装置を、前記ケーシングの外壁面から動翼が配置された作動流体通路まで貫通して形成された計測用開口部に挿入して設置するステップと、前記接触子の検出側部分と点接触し、前記支持体の検出側の前記端面の前記支持穴から一部が凸状に露出した出代を有した前記球体に、前記動翼の先端が点接触して、前記球体が前記接触子側に押し込まれることによる前記接触子の変位を検出するステップと、前記接触子の前記変位に基づいて、前記ターニング運転時のクリアランスである初期クリアランスを計測する計測ステップとを有したことを特徴とするものである。
本発明は、球体を動翼に点接触させて、当該球体の変位を計測する接触方式を採用したので、ターニング運転のような低速回転運転時に発生するノイズから受ける影響を抑制でき、ノイズの影響を受けやすい非接触方式の計測方法よりも、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。また、動翼に接触する部分を球体としているので、動翼との接触に対する耐久性も向上させることができる。
また、本発明に係るクリアランス計測方法は、前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の前記変位が検出できなかった場合、前記球体の前記出代を調製するステップを有することが好ましい。
本発明は、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、調整穴を拡径して、球体の出代の大きさを調整することができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
また、本発明に係るクリアランス計測方法は、前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の前記変位が検出できなかった場合、前記計測用開口部に支持された前記筐体に対して前記支持体を検出側に移動させるステップを有することが好ましい。
本発明は、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、球体の検出側の頂部を動翼の先端に近づけることができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
また、本発明に係るクリアランス計測方法は、前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部に挿入して設置するステップにおいて、筒形状を呈し、検出側の端面の内面側に円形リング形状のシムを当接して設置し、かつ、該シムの検出側とは反対側の端面が前記支持体に当接した状態で、該支持体の検出側に連結された計測装置支持体の検出側の端面を、前記計測用開口部内の前記作動流体通路側に形成されたフランジ部に当接させ、前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の変位が検出できなかった場合に、前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部から抜き出し、前記計測装置支持体に設置された前記シムを除去し、又は、該シムよりも薄いシムを設置して、再度、前記計測装置支持体を前記支持体に連結し、前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部に挿入して設置するステップを有したことを特徴としている。
本発明は、計測装置支持体に設置するシムの厚さを調整し、あるいは、シム自体を取り除くことによって、内壁面から球体の検出側の頂部までの長さを調製することができる。したがって、ある計測用開口部において、すべての動翼の先端と、球体との接触が検出されない場合、当該長さを調整することができるので、すべての動翼について球体との接触を検出することができる。
本発明は、ターニング運転中に、動翼の先端とケーシングの内壁面との初期クリアランスを計測することができるクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法を提供することができる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
［実施形態１］
（ガスタービン１の概略構成）
図１は、実施形態１に係る初期クリアランス装置が設置されたガスタービンの概略構成図である。以下、図１を参照しながら、実施形態１に係るガスタービン１の構造の概略について説明する。
（ガスタービン１の概略構成）
図１は、実施形態１に係る初期クリアランス装置が設置されたガスタービンの概略構成図である。以下、図１を参照しながら、実施形態１に係るガスタービン１の構造の概略について説明する。
図１に示すように、実施形態１に係るガスタービン１において、ケーシング１１は、中空形状を呈し、回転軸としてのロータ１２が複数の軸受１３によって回転自在に支持されている。ケーシング１１内には、動翼１５及び静翼１６が配設されている。動翼１５は、ロータ１２に形成された円盤状のロータディスク１４の外周にその周方向に沿って、複数並設され固定されている。静翼１６は、ケーシング１１の内壁にその周方向に沿って、複数並設され固定されている。これらの動翼１５及び静翼１６は、ロータ１２の軸方向に沿って交互に配設されている。
また、ケーシング１１内には、上記の動翼１５及び静翼１６が配設され、蒸気が流通するガス通路１７が形成されている。このガス通路１７には、蒸気が供給される入口として燃焼器１８が形成され、蒸気が外部に排出される出口として排出口１９が形成されている。
また、ケーシング１１には、その外壁面から内壁面（ケーシング内壁面２３）まで円形状に貫通して形成された計測用開口部２１が形成されている。計測用開口部２１は、ロータ１２の軸方向の各段における動翼１５の延設方向に対向するケーシング１１の壁面に、周方向に沿って複数形成されている。図１においては、複数の計測用開口部２１の一つに初期クリアランス計測装置３１が挿入されて設置された状態を示している。初期クリアランス計測装置３１は、ターニング運転時における動翼１５の先端と、ケーシング１１のケーシング内壁面２３とのクリアランス（初期クリアランス）を計測するものであり、通信線５２を介して演算部５１に接続されている。演算部５１は、初期クリアランス計測装置３１から送信される測定情報に基づいて、初期クリアランスを演算等することによって求める。
なお、計測用開口部２１を、ロータ１２の軸方向の各段における動翼１５の延設方向に対向するケーシング１１の壁面に、周方向に沿って複数形成するものとしたが、必ずしも、複数形成する必要はない。また、計測用開口部２１を、ロータ１２の軸方向の動翼１５の各段に対応する部分に形成するものとしたが、必ずしも、各段すべてに対応する部分に形成する必要はなく、熱伸びが特に懸念されるケーシング１１の特定の段に対応する部分にのみ形成するものとしてもよい。
（ガスタービン１の概略動作）
次に、図１を参照しながら、ガスタービン１の動作の概略を説明する。
次に、図１を参照しながら、ガスタービン１の動作の概略を説明する。
ガスタービン１の燃焼器１８から噴射した燃焼ガスは、一段目の静翼１６を通過して一段目の動翼１５に吹き付けられて複数の動翼１５及びこれらが取り付けられたロータ１２を回転させる。燃焼ガスは、一段目の動翼１５から最終段の動翼１５まで流れて排出口１９から外部に排出される。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図２−１は、初期クリアランス計測装置の全体外観図であり、図２−２は、初期クリアランス計測装置の先端部分の断面図であり、そして、図２−３は、初期クリアランス計測装置の球体がターニング運転中の動翼の先端と接触した状態を示す図である。図２−１〜２−３を参照しながら、実施形態１の初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図２−１は、初期クリアランス計測装置の全体外観図であり、図２−２は、初期クリアランス計測装置の先端部分の断面図であり、そして、図２−３は、初期クリアランス計測装置の球体がターニング運転中の動翼の先端と接触した状態を示す図である。図２−１〜２−３を参照しながら、実施形態１の初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２、変位計３３、変位計支持体３４、球体３５、球体支持体３６及び計測装置支持体３７を含む。前述のように、初期クリアランス計測装置３１は、ケーシング１１に形成された計測用開口部２１に挿入されるものであり、以下、初期クリアランス計測装置３１において、計測用開口部２１に挿入される側を「検出側」、そして、通信線５２が延在する側を「通信側」と記す。
計測装置筐体３２は、円筒形状の初期クリアランス計測装置３１の外形を構成するものである。
変位計支持体３４は、変位計３３の本体を支持する円筒形状の部材あり、外側面のうち通信側の部分には、ネジが切られた嵌合部３４ａが形成され、検出側の部分には、同様にネジが切られた嵌合部３４ｂが形成されている。また、計測装置筐体３２の内面のうち、その長手方向の検出側の部分には、ネジが切られた嵌合部３２ａが形成されており、当該嵌合部３２ａと上記の嵌合部３４ａとが嵌合することによって、計測装置筐体３２と変位計支持体３４とが連結される。この計測装置筐体３２と変位計支持体３４との連結によって、変位計３３の一部が、計測装置筐体３２の円筒内に収納される。図２−２に示すように、変位計３３の通信側部分から通信線５２が延びており、当該通信線５２は、計測装置筐体３２の内部を通って、計測装置筐体３２の通信側の開口部から外部に延出し、演算部５１に接続されている。また、変位計支持体３４の検出側の端面には、開口部が形成されており、変位計支持体３４によって支持された変位計３３の検出側部分から、接触子ロッド３３ａが検出側に向かって延出して、開口部を挿通している。この接触子ロッド３３ａの軸心線は、計測装置筐体３２の軸心線と略一致している。また、接触子ロッド３３ａの検出側の先端には、検出側に向けて凸形状を呈した接触子３３ｂが取り付けられている。また、変位計３３の内部にはバネが内蔵されており、接触子３３ｂの先端を通信側に押すことによって、接触子ロッド３３ａが変位計３３の内部へ移動（通信側方向）し、バネによる付勢力を受ける。
球体支持体３６は、初期クリアランスの計測時に動翼１５の先端と点接触する球体３５を支持する複数の段部が形成された円筒形状物であり、当該円筒の内面のうち、その長手方向の通信側の部分には、ネジが切られた嵌合部３６ａが形成されている。変位計支持体３４の嵌合部３４ｂと、嵌合部３６ａとが嵌合することによって、変位計支持体３４と球体支持体３６とが連結される。また、円筒形状の球体支持体３６の外側面には、通信側から検出側に向かう方向に亘って、縮径した第１の段部３６ｄ及び当該第１の段部３６ｄからさらに縮径した第２の段部３６ｅが形成されている。この第２の段部３６ｅの検出側の端面には、接触子ロッド３３ａの軸心線が中心と交わる円形の球体支持穴３６ｃが開口されている。球体３５は、当該球体支持穴３６ｃの周縁部に当接した状態で、球体支持体３６内部に支持されている。これによって、球体３５は、第２の段部３６ｅの検出側の端面から一部が凸状に露出した出代を有している。また、球体３５の通信側の頂部は、変位計３３の接触子３３ｂの先端と点接触している。また、第１の段部３６ｄの外側面には、ネジが切られた嵌合部３６ｂが形成されている。
計測装置支持体３７は、球体支持体３６に嵌合し、かつ、初期クリアランス計測装置３１がケーシング１１の計測用開口部２１に挿入された際に、後述するフランジ部２２に当接して初期クリアランス計測装置３１全体を支持する円筒形状物である。計測装置支持体３７の内面は、ネジが切られた嵌合部３７ａが形成されている。また、計測装置支持体３７の検出側は、後述するフランジ部２２と当接する支持面３７ｃが形成されており、計測装置支持体３７には、球体支持体３６の第２の段部３６ｅが挿通する挿通穴３７ｂが開口されている。また、計測装置支持体３７は、上記のように挿通穴３７ｂに第２の段部３６ｅを挿通させ、嵌合部３６ｂと嵌合部３７ａとが嵌合することによって、球体支持体３６と連結される。
以上のように、初期クリアランス計測装置３１、演算部５１及び通信線５２によって、クリアランス計測システムが構成される。
演算部５１は、計測装置筐体３２の外部に配置され、当該計測装置筐体３２内の変位計３３と、通信線５２を介して接続されている構造としたが、これに限定されるものではなく、計測装置筐体３２内に内蔵される構造としてもよい。
変位計支持体３４及び球体支持体３６は、支持体に相当し、嵌合部３７ａは、計測装置支持体嵌合部に相当し、そして、第２の段部３６ｅは、支持体の段部に相当する。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
図３は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置がガスタービンのケーシングに設置された状態を示す図であり、図４は、実施形態１の変位計によって計測された各動翼の変位量を示す図である。図３及び図４を参照しながら、初期クリアランスの計測方法について説明する。
図３は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置がガスタービンのケーシングに設置された状態を示す図であり、図４は、実施形態１の変位計によって計測された各動翼の変位量を示す図である。図３及び図４を参照しながら、初期クリアランスの計測方法について説明する。
まず、初期クリアランスを測定しようとする作業者は、ガスタービン１に対してターニング運転を開始させる。
次に、作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入する。この際、初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２の外側面と、計測用開口部２１の内面である開口部内壁面２１ａとが摺接しながら、計測用開口部２１内を、動翼１５が配設されたガス通路１７へ向かって移動する。
図３に示すように、計測用開口部２１のガス通路１７側部分の内面にはリング形状のフランジ部２２が固定されている。フランジ部２２のガス通路１７側の端面と、ケーシング１１のケーシング内壁面２３とは、略同一の平面に存在する。初期クリアランス計測装置３１は、計測用開口部２１内をさらに移動すると、球体支持体３６の第２の段部３６ｅが、リング形状のフランジ部２２の穴に挿通してフランジ部内壁面２２ａと摺接し、計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接する。このとき、少なくとも、第２の段部３６ｅの一部がガス通路１７内に突出し、あるいは、球体３５の第２の段部３６ｅの検出側の端面からの出代の部分のすべてがガス通路１７内に入リ込んだ状態となるようにする。このように、第２の段部３６ｅ及び球体３５のうち、計測用開口部２１からガス通路１７内に突出した部分を、初期クリアランス計測装置３１の「延出部分」と記す。このようにして、初期クリアランス計測装置３１が、計測用開口部２１に設置される。このとき、ケーシング内壁面２３（フランジ部２２のガス通路１７側の端面）から球体３５の検出側の頂部までの長さを、「延出部分の長さ」と記す。この初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さは、予め測定しておき、予め既知であるものとする。
このように、ターニング運転中に初期クリアランス計測装置３１が計測用開口部２１に設置されると、図２−３に示すように、特定のロータディスク１４に並設された複数の動翼１５の先端が、次々に、球体３５に点接触する。球体３５に点接触した動翼１５は、球体３５を、通信側、すなわち、図２−３に示した矢印の方向に変位させ、それに伴って、接触子３３ｂも変位する。そして、変位計３３は、図４に示すように、球体３５に点接触する各動翼１５が、球体３５及び接触子３３ｂを変位させた量をそれぞれ検出する。各動翼１５による球体３５及び接触子３３ｂの変位を検出した変位計３３は、通信線５２を介して、変位情報を演算部５１に送信する。変位情報を受信した演算部５１は、既知である延出部分の長さから、各動翼１５に対応する変位を差し引くことによって、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３との初期クリアランスを算出し、算出された初期クリアランスを記憶する。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、同様に初期クリアランスの計測を実施する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、通常運転を開始させる。
なお、演算部５１は、所定の表示器を備えるものとしてもよく、この表示器に、図４に示す各動翼１５に対応する球体３５及び接触子３３ｂの変位のグラフを表示するものとしてもよく、計測及び記憶した各計測用開口部２１における初期クリアランスの値を表示させるものとしてもよい。これによって、作業者は、各計測用開口部２１における初期クリアランスを視覚的に確認することができる。
以上のような初期クリアランス計測装置３１の構成及び計測方法は、球体３５を動翼１５に点接触させて、球体３５の変位を計測する接触方式を採用したので、ターニング運転のような低速回転運転時に発生するノイズから受ける影響を抑制できる。これによって、ノイズの影響を受けやすい非接触方式の計測方法よりも、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。
また、初期クリアランス計測装置３１は、動翼１５に接触する部分を球体としているので、動翼１５との接触に対する耐久性も向上させることができる。
なお、初期クリアランス計測装置３１における計測装置筐体３２、変位計支持体３４、球体支持体３６及び計測装置支持体３７は、すべて円筒形状を呈し、初期クリアランス計測装置３１を挿入する計測用開口部２１は、円形状に形成されている構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、計測装置筐体３２、変位計支持体３４、球体支持体３６及び計測装置支持体３７の外側面は、すべて矩形状を呈し、計測用開口部２１は、同様に矩形状に形成される構成としてもよい。
［実施形態２］
実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と同様である。
実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と同様である。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図５−１は、初期クリアランス計測装置の検出側部分の構造のうち、球体支持体の第２の段部の内径が球体の直径よりも大きく、球体の外表面から第２の段部の内面まで間隙を有する構造を示す図であり、図５−２は、初期クリアランス計測装置の球体が動翼の先端と接触した場合に発生する計測誤差を示す図である。図６−１は、実施形態２の初期クリアランス計測装置の接触子の構成を示す図であり、図６−２は、初期クリアランス計測装置の球体が動翼の先端と接触した状態を示す図である。図５−１、５−２、６−１及び６−２を参照しながら、実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図５−１は、初期クリアランス計測装置の検出側部分の構造のうち、球体支持体の第２の段部の内径が球体の直径よりも大きく、球体の外表面から第２の段部の内面まで間隙を有する構造を示す図であり、図５−２は、初期クリアランス計測装置の球体が動翼の先端と接触した場合に発生する計測誤差を示す図である。図６−１は、実施形態２の初期クリアランス計測装置の接触子の構成を示す図であり、図６−２は、初期クリアランス計測装置の球体が動翼の先端と接触した状態を示す図である。図５−１、５−２、６−１及び６−２を参照しながら、実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図５−２に示すように、動翼１５が回転して球体３５に点接触する場合、球体３５は、動翼１５の先端から、接触子ロッド３３ａの軸心方向の通信側の向きの力と、点接触による摩擦力との合力である力Ｆを受ける。球体３５は、力Ｆによって、接触子ロッド３３ａの軸心方向の通信側に変位すると共に、動翼１５と球体３５との点接触による摩擦力の向きに変位する。この球体３５の摩擦力の向きの変位によって、接触子３３ｂの先端は、球体３５の通信側の頂部からずれた位置に点接触する。この点接触のずれによって、図５−２に示すように、球体３５の接触子ロッド３３ａの軸心方向の変位と、接触子３３ｂの当該軸心方向の変位とでは誤差Ｅが生じる。その結果、変位計３３が検出する接触子３３ｂの当該軸心方向の変位Ｌ１は、誤差Ｅを含有した値となり、球体３５の当該軸心方向の変位とは相違する値となる。この場合、変位計３３は、正確な初期クリアランス（球体３５の接触子ロッド３３ａの軸心方向の変位）の計測ができない可能性がある。
図６−１は、実施形態２に係る初期クリアランス計測装置３１の検出側部分の構造を示している。図６−１に示すように、実施形態２においては、実施形態１の接触子３３ｂの代わりに、円柱形状の接触子３３ｃが、接触子ロッド３３ａの先端に取り付けられている。接触子３３ｃの検出側の端面は、接触子ロッド３３ａの軸心方向に垂直な平面となっており、当該平面が球体３５と点接触することになる。したがって、球体３５が、動翼１５から前述した力Ｆを受け、動翼１５と球体３５との点接触による摩擦力の向きに変位しても、接触子３３ｃの検出側の端面は、常時、球体３５の通信側の頂部と点接触する。これによって、球体３５の接触子ロッド３３ａの軸心方向の変位と、接触子３３ｃの当該軸心方向の変位とは同一である変位Ｌ２となるので、変位計３３は、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。
上述したように、初期クリアランス計測装置３１は、変位計３３の接触子を、検出側の端面が接触子ロッド３３ａの軸心方向に垂直な平面を有する円柱形状物としたので、動翼１５から力Ｆを受けた場合でも、円柱形状の接触子の検出側の端面は、常時、球体３５の通信側の頂部と点接触する。これによって、変位計３３は、球体３５の接触子ロッド３３ａの軸心方向の変位と、接触子の当該軸心方向の変位とは同一となるので、正確な初期クリアランスの計測が可能となる。
なお、接触子３３ｃは円柱形状物としたが、これに限定されるものではない。すなわち、球体３５が動翼１５から力Ｆを受け、動翼１５と球体３５との点接触による摩擦力の向きに変位しても、常時、球体３５の通信側の頂部と点接触する接触子ロッド３３ａの軸心方向に垂直な平面を有する形状物であればよい。
［実施形態３］
実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法と相違する点を中心に説明する。
実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法と相違する点を中心に説明する。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図７−１は、実施形態３の穴径調整機構による球体の出代の調整を示す図であり、図７−２は、実施形態３の穴調整機構によって球体の出代を最大に調整した状態を示す図である。図７を参照しながら、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図７−１は、実施形態３の穴径調整機構による球体の出代の調整を示す図であり、図７−２は、実施形態３の穴調整機構によって球体の出代を最大に調整した状態を示す図である。図７を参照しながら、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図７−１に示すように、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１において、球体支持体３６の第２の段部３６ｅの検出側の端面には、球体支持穴３６ｃが開口されており、当該端面の内面側に、リング形状の穴径調整機構３８が設置されている。球体３５は、当該穴径調整機構３８の中央の穴（後述する球体支持調整穴３８ｇ）に当接した状態で、球体支持体３６内部に支持されている。
穴径調整機構３８は、球体支持調整穴３８ｇの穴径を調整する機構を有している。図７−１は、穴径調整機構３８の球体支持調整穴３８ｇが縮径され、球体３５の第２の段部３６ｅの検出側の端面からの出代がＰ１となっている状態を示している。また、図７−２は、穴径調整機構３８の球体支持調整穴３８ｇが最大に拡径され、球体３５の第２の段部３６ｅの検出側の端面からの出代がＰ２（＞Ｐ１）となっている状態を示している。このように、穴径調整機構３８が球体支持調整穴３８ｇの穴径を調整することによって、球体３５の第２の段部３６ｅの検出側の端面からの出代が調整される。
（穴径調整機構３８の構造）
図８−１は、実施形態３の穴径調整機構の構造の例を示す図であり、図８−２は、実施形態３の穴径調整機構の羽根体を示す図であり、図８−３は、実施形態３の穴径調整機構の穴径調整リングを示す図であり、そして、図８−４は、実施形態３の穴径調整機構の球体支持調整穴の径を調整した状態を示す図である。以下、図８−１〜８−４を参照しながら、穴径調整機構３８の構造の例について説明する。
図８−１は、実施形態３の穴径調整機構の構造の例を示す図であり、図８−２は、実施形態３の穴径調整機構の羽根体を示す図であり、図８−３は、実施形態３の穴径調整機構の穴径調整リングを示す図であり、そして、図８−４は、実施形態３の穴径調整機構の球体支持調整穴の径を調整した状態を示す図である。以下、図８−１〜８−４を参照しながら、穴径調整機構３８の構造の例について説明する。
図８−１に示すように、穴径調整機構３８は、複数（図８−１においては６枚）の湾曲形状を呈した羽根体３８ａ、及び、円形リング形状の穴径調整リング３８ｄによって構成されている。図８−２に示すように、羽根体３８ａは、長穴３８ｂ及び支点ピン穴３８ｃが形成されている。また、図８−３に示すように、穴径調整リング３８ｄは、中央に円形のリング穴３８ｆが開口され、リング形状の周方向に等間隔で複数（図８−３においては６つ）のピン３８ｅが立設されている。
また、球体支持体３６の第２の段部３６ｅの球体支持穴３６ｃが開口された端面の内面には、周方向に等間隔に、かつ、通信側に向かって複数（図８−１においては６つ）の支持ピン３６ｆが立設されている。そして、図８−１に示すように、第２の段部３６ｅの当該内面に、穴径調整リング３８ｄを載置し、複数の羽根体３８ａの支点ピン穴３８ｃに支持ピン３６ｆを挿通させ、かつ、長穴３８ｂにピン３８ｅを挿通させ、互いに重なり合うように設置する。このように、各羽根体３８ａが設置されることによって、図８−１に示すように、各羽根体３８ａの湾曲形状の内側の周縁部によって、調整穴としての球体支持調整穴３８ｇが形成される。
穴径調整機構３８は、穴径調整リング３８ｄを回転することによって、ピン３８ｅが回転方向に移動して長穴３８ｂ内をスライドする。ピン３８ｅが長穴３８ｂ内をスライドすることによって、各羽根体３８ａが、支持ピン３６ｆが挿通した支点ピン穴３８ｃを中心に回転する。そして、各羽根体３８ａが回転することによって、各羽根体３８ａの湾曲形状の内側の周縁部によって形成される球体支持調整穴３８ｇの穴径が調整される。
具体的には、図８−１に示すように、穴径調整リング３８ｄが紙面視において左回転することによって、当該穴径調整リング３８ｄの各ピン３８ｅが長穴３８ｂ内をスライドし、各羽根体３８ａが紙面視において右回転する。これによって、球体支持調整穴３８ｇは拡径する。図８−１は、球体支持調整穴３８ｇが最大に拡径された場合を示しており、当該球体支持調整穴３８ｇの内径と、穴径調整リング３８ｄのリング穴３８ｆの内径とが一致している状態を示している。
一方、図８−４に示すように、穴径調整リング３８ｄが紙面視において右回転することによって、当該穴径調整リング３８ｄの各ピン３８ｅが長穴３８ｂ内をスライドし、各羽根体３８ａが紙面視において左回転する。これによって、球体支持調整穴３８ｇは縮径する。
穴径調整機構３８の球体支持調整穴３８ｇの穴径を調整するには、穴径調整リング３８ｄを回転させる必要があるが、手動によって回転させるものとしてもよく、穴径調整リング３８ｄを回転させる駆動機構を有し、当該駆動機構は、初期クリアランス計測装置３１の内部又は外部に設置された制御装置からの制御信号に基づいて、球体支持調整穴３８ｇの穴径を調整するものとしてもよい。また、当該制御装置が備えられる場合、当該制御装置に接続された操作部が備えられるものとしてもよく、この場合、作業者は、当該操作部を操作することによって、制御装置及び駆動機構を介して、穴径調整リング３８ｄを回転させることができるものとしてもよい。
また、図８−１に示すように、球体支持調整穴３８ｇが最大に拡径された場合、当該球体支持調整穴３８ｇの内径と、穴径調整リング３８ｄのリング穴３８ｆの内径とが一致するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、穴径調整機構３８は、球体支持調整穴３８ｇが最大に拡径された場合の穴径が、リング穴３８ｆの穴径よりも小さい構成としてもよい。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
図９は、実施形態３に係る初期クリアランスの計測方法を示すフローチャートである。以下、図９を参照しながら、初期クリアランスの計測方法について説明する。
図９は、実施形態３に係る初期クリアランスの計測方法を示すフローチャートである。以下、図９を参照しながら、初期クリアランスの計測方法について説明する。
（ステップＳ１）
まず、初期クリアランスを測定しようとする作業者は、ガスタービン１に対してターニング運転を開始させる。そして、ステップＳ２へ進む。
まず、初期クリアランスを測定しようとする作業者は、ガスタービン１に対してターニング運転を開始させる。そして、ステップＳ２へ進む。
（ステップＳ２）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入し、初期クリアランス計測装置３１の計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接するまで押し込む。そして、ステップＳ３へ進む。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入し、初期クリアランス計測装置３１の計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接するまで押し込む。そして、ステップＳ３へ進む。
（ステップＳ３）
作業者は、変位計３３によってすべての動翼１５が球体３５に接触して、当該球体３５の変位が検出されたか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について球体３５の変位が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について球体３５の変位が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
作業者は、変位計３３によってすべての動翼１５が球体３５に接触して、当該球体３５の変位が検出されたか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について球体３５の変位が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について球体３５の変位が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
（ステップＳ４）
変位計３３は、検出した球体３５の変位情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、既知である初期クリアランス計測装置３１のガス通路１７への延出部分の長さ、及び、変位計３３から受信した変位情報に基づいて、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３との初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。以上の手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスの計測が実施される。
変位計３３は、検出した球体３５の変位情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、既知である初期クリアランス計測装置３１のガス通路１７への延出部分の長さ、及び、変位計３３から受信した変位情報に基づいて、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３との初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。以上の手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスの計測が実施される。
（ステップＳ５）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜き、穴径調整機構３８の穴径調整リング３８ｄを回転させることによって、球体支持調整穴３８ｇを拡径させ、球体３５の出代を大きくする。そして、作業者は、再度、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１に挿入する。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜き、穴径調整機構３８の穴径調整リング３８ｄを回転させることによって、球体支持調整穴３８ｇを拡径させ、球体３５の出代を大きくする。そして、作業者は、再度、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１に挿入する。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、図９に示す初期クリアランスの計測を実施する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
なお、前述のように、初期クリアランス計測装置３１が穴径調整リング３８ｄを回転させる駆動機構を備え、当該駆動機構を制御する初期クリアランス計測装置３１の内部又は外部に制御装置が備えられ、さらに、当該制御装置に操作部が備えられている場合、作業者は、当該操作部を操作することによって、球体支持調整穴３８ｇを拡径するものとしてもよい。これによって、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜く必要がなくなるので、作業効率を向上させることができる。
初期クリアランス計測装置３１は、穴径調整機構３８を備えているので、球体３５が当接する球体支持調整穴３８ｇの穴径を調整することができる。これによって、ある計測用開口部２１において、すべての動翼１５の先端と、球体３５との接触が検出されない場合、球体支持調整穴３８ｇを拡径して、球体３５の出代の大きさを調整することができるので、すべての動翼１５について球体３５との接触を検出することができる。
なお、上述したような、実施形態３の初期クリアランス計測装置３１の構成は、実施形態２の初期クリアランス計測装置３１に適用することも可能である。
［実施形態４］
実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図１０は、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１０を参照しながら、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図１０は、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１０を参照しながら、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２、変位計３３、調整機構筐体３９、球体３５及び計測装置支持体３７によって構成されている。
計測装置筐体３２は、円筒形状の初期クリアランス計測装置３１の外形を構成するものである。計測装置筐体３２の外側面の検出側の部分には、縮径した段部３２ｂが形成されており、当該段部３２ｂの内面には、段部嵌合部として、ネジが切られた嵌合部３２ｃが形成されている。また、段部３２ｂの外側面には、ネジが切られた嵌合部３２ｄが形成されている。
調整機構筐体３９は、変位計３３の本体を支持し、かつ、初期クリアランスの計測時に動翼１５の先端と点接触する球体３５を支持する円筒形状物である。調整機構筐体３９の内面の所定箇所には、縮径して形成された支持部３９ａが形成されており、支持部３９ａの通信側の端面に、変位計３３が当接して支持されている。また、支持部３９ａによって支持された変位計３３の検出側部分から、接触子ロッド３３ａが検出側に向かって延出している。この接触子ロッド３３ａの軸心線は、計測装置筐体３２の軸心線と略一致している。また、接触子ロッド３３ａの検出側の先端には、支持嵌合部として、検出側に向けて凸形状を呈した接触子３３ｂが取り付けられている。また、調整機構筐体３９の検出側の端面には、接触子ロッド３３ａの軸心線が、中心と交わる円形の球体支持穴３９ｃが開口されており、球体３５は、球体支持穴３９ｃの周縁部に当接した状態で、調整機構筐体３９内部に支持されている。また、調整機構筐体３９の外側面には、通信側から検出側に向かう方向の所定範囲に亘って、ネジが切られた嵌合部３９ｂが形成されている。また、計測装置筐体３２の嵌合部３２ｃと、嵌合部３９ｂとが嵌合することによって、計測装置筐体３２と調整機構筐体３９とが連結される。調整機構筐体３９の通信側の端部は、計測装置筐体３２の通信側の端部から突出している。そして、当該突出部を回転させることによって、嵌合している嵌合部３２ｃ及び嵌合部３９ｂを介して、調整機構筐体３９を、計測装置筐体３２との位置関係において検出側又は通信側に移動させることができる。この場合、調整機構筐体３９の移動範囲は、調整機構筐体３９の外側面に形成された嵌合部３９ｂの調整機構筐体３９の長手方向の範囲によって定まる。
計測装置支持体３７は、計測装置筐体３２に嵌合し、かつ、初期クリアランス計測装置３１がケーシング１１の計測用開口部２１に挿入された際に、フランジ部２２に当接して初期クリアランス計測装置３１全体を支持する円筒形状物である。計測装置支持体３７の内面は、ネジが切られた嵌合部３７ａが形成されている。また、計測装置支持体３７の検出側は、フランジ部２２と当接する支持面３７ｃが形成されており、計測装置支持体３７には、計測装置筐体３２が挿通する挿通穴３７ｂが開口されている。また、計測装置支持体３７は、上記のように挿通穴３７ｂに計測装置筐体３２を挿通させ、嵌合部３２ｄと嵌合部３７ａとが嵌合することによって、計測装置筐体３２と連結される。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
次に、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態４の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
次に、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態４の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
実施形態３において図９に示すステップＳ１〜Ｓ４の手順は、実施形態４においても同様である。
（ステップＳ５）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、上記の初期クリアランスの計測を実施する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
以上の構成のように、計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させることができる。これによって、ある計測用開口部２１において、すべての動翼１５の先端と、球体３５との接触が検出されない場合、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づけることができるので、すべての動翼１５について球体３５との接触を検出することができる。
また、作業者は、調整機構筐体３９の検出側への移動作業を、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜かずに実施することができるので、作業効率を向上させることができる。
なお、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１の穴径調整機構３８の構成は、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１に適用することも可能である。
［実施形態５］
実施形態５に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法１と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置３１の構造は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と同様である。
実施形態５に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法１と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置３１の構造は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と同様である。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
図１１−１は、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置においてシムを設置した状態の要部断面図であり、図１１−２は、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置においてシムを除去した状態の要部断面図である。図１１−１及び１１−２、並びに、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態５の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
図１１−１は、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置においてシムを設置した状態の要部断面図であり、図１１−２は、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置においてシムを除去した状態の要部断面図である。図１１−１及び１１−２、並びに、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態５の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
実施形態３において図９に示すステップＳ１、Ｓ３及びＳ４の手順は、実施形態５においても同様である。
（ステップＳ２）
作業者は、図１１−１に示すように計測装置支持体３７内の支持面３７ｃの内面に当接するように、円形リング形状のシム４０を設置する。次に、作業者は、シム４０が設置された計測装置支持体３７を、挿通穴３７ｂに第２の段部３６ｅを挿通させ、シム４０の通信側の端面が第１の段部３６ｄの検出側の端面に当接するまで、嵌合部３６ｂと嵌合部３７ａとを嵌合させ、球体支持体３６に連結させる。このような操作によって、計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、シム４０の厚さ分だけ検出側に移動することになる。そして、作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入し、初期クリアランス計測装置３１の計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接するまで押し込む。そして、ステップＳ３へ進む。
作業者は、図１１−１に示すように計測装置支持体３７内の支持面３７ｃの内面に当接するように、円形リング形状のシム４０を設置する。次に、作業者は、シム４０が設置された計測装置支持体３７を、挿通穴３７ｂに第２の段部３６ｅを挿通させ、シム４０の通信側の端面が第１の段部３６ｄの検出側の端面に当接するまで、嵌合部３６ｂと嵌合部３７ａとを嵌合させ、球体支持体３６に連結させる。このような操作によって、計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、シム４０の厚さ分だけ検出側に移動することになる。そして、作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入し、初期クリアランス計測装置３１の計測装置支持体３７の支持面３７ｃが、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接するまで押し込む。そして、ステップＳ３へ進む。
（ステップＳ５）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜き、計測装置支持体３７を球体支持体３６から取り外す。次に、作業者は、計測装置支持体３７に設置したシム４０を取り除き、シム４０より薄いシムを計測装置支持体３７に設置する。そして、作業者は、再び、計測装置支持体３７を、挿通穴３７ｂに第２の段部３６ｅを挿通させ、交換したシムの通信側の端面が第１の段部３６ｄの検出側の端面に当接するまで、嵌合部３６ｂと嵌合部３７ａとを嵌合させ、球体支持体３６に連結させる。あるいは、作業者は、計測装置支持体３７に前回設置したシムを取り除いて、計測装置支持体３７を球体支持体３６に連結させる（図１１−２参照）。そして、作業者は、再度、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１に挿入する。これによって、初期クリアランス計測装置３１のガス通路１７への延出部分の長さを長くすることができる。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１から引き抜き、計測装置支持体３７を球体支持体３６から取り外す。次に、作業者は、計測装置支持体３７に設置したシム４０を取り除き、シム４０より薄いシムを計測装置支持体３７に設置する。そして、作業者は、再び、計測装置支持体３７を、挿通穴３７ｂに第２の段部３６ｅを挿通させ、交換したシムの通信側の端面が第１の段部３６ｄの検出側の端面に当接するまで、嵌合部３６ｂと嵌合部３７ａとを嵌合させ、球体支持体３６に連結させる。あるいは、作業者は、計測装置支持体３７に前回設置したシムを取り除いて、計測装置支持体３７を球体支持体３６に連結させる（図１１−２参照）。そして、作業者は、再度、初期クリアランス計測装置３１を計測用開口部２１に挿入する。これによって、初期クリアランス計測装置３１のガス通路１７への延出部分の長さを長くすることができる。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、図９に示す初期クリアランスの計測を行う。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
以上の構成のように、初期クリアランス計測装置３１は、計測装置支持体３７に設置するシムの厚さが調整され、あるいは、シム自体が取り除かれることによって、初期クリアランス計測装置３１のガス通路１７への延出部分の長さが調整される。これによって、ある計測用開口部２１において、すべての動翼１５の先端と、球体３５との接触が検出されない場合、延出部分の長さを調整することができるので、すべての動翼１５について球体３５との接触を検出することができる。
なお、実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１の穴径調整機構３８の構成は、実施形態５に係る初期クリアランス計測装置３１に適用することも可能である。
［実施形態６］
実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図１２は、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１２を参照しながら、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図１２は、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１２を参照しながら、実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
実施形態６に係る初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２、圧力検出計４１、調整機構筐体３９、球体３５及び計測装置支持体３７によって構成されている。
調整機構筐体３９は、圧力検出計４１の本体を支持し、かつ、初期クリアランスの計測時に動翼１５の先端と点接触する球体３５を支持する円筒形状物である。調整機構筐体３９の内面の所定箇所には、縮径して形成された支持部３９ａが形成されており、当該支持部３９ａの通信側の端面に、圧力検出計４１が当接して支持されている。また、支持部３９ａによって支持された圧力検出計４１の検出側部分から、感圧素子接続線４１ａが検出側に向かって延出している。また、感圧素子接続線４１ａの検出側の端部は、感圧素子４１ｂに接続されている。また、調整機構筐体３９の検出側の端面には、当該調整機構筐体３９の軸心線が中心と交わる円形の球体支持穴３９ｃが開口されており、球体３５は、当該球体支持穴３９ｃの周縁部に当接した状態で、調整機構筐体３９内部に支持されている。また、感圧素子４１ｂは、計測装置筐体３２内の、球体３５の通信側の頂部と接触する位置で固定されている。また、調整機構筐体３９の外側面には、通信側から検出側に向かう方向の所定範囲に亘って、ネジが切られた嵌合部３９ｂが形成されている。また、計測装置筐体３２の嵌合部３２ｃと、嵌合部３９ｂとが嵌合することによって、計測装置筐体３２と調整機構筐体３９とが連結される。また、調整機構筐体３９の通信側の端部は、計測装置筐体３２の通信側の端部から突出している。そして、この突出した部分を回転させることによって、嵌合している嵌合部３２ｃ及び嵌合部３９ｂを介して、調整機構筐体３９を、計測装置筐体３２との位置関係において検出側又は通信側に移動させることができる。この場合、調整機構筐体３９の移動範囲は、調整機構筐体３９の外側面に形成された嵌合部３９ｂの調整機構筐体３９の長手方向の範囲によって定まる。さらに、調整機構筐体３９の通信側の外側面には、目盛が刻んであり、調整機構筐体３９の検出側又は通信側への移動量を計測することができる。
その他の構造は、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造と同様である。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
次に、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態６の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
次に、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態６の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
実施形態３において図９に示すステップＳ１及びＳ２の手順は、実施形態６においても同様である。
（ステップＳ３）
作業者は、圧力検出計４１及び感圧素子４１ｂによってすべての動翼１５が球体３５に接触したか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について球体３５との接触が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について球体３５との接触が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
作業者は、圧力検出計４１及び感圧素子４１ｂによってすべての動翼１５が球体３５に接触したか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について球体３５との接触が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について球体３５との接触が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
（ステップＳ４）
感圧素子４１ｂは、球体３５が動翼１５の先端に接触することによって、当該球体３５から圧力を受けたことを検出し、その検出情報を、感圧素子接続線４１ａを介して圧力検出計４１に送信する。圧力検出計４１は、受信した検出情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、当該検出情報を受信すると、既知である最初の初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さ及び調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって計測した調整機構筐体３９の検出側への移動量に基づいて、初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。この場合、圧力検出計４１及び感圧素子４１ｂは、球体３５から圧力を受けたか否かのみを検出するものであり、球体３５の変位を検出することはできない。したがって、演算部５１によって算出される初期クリアランスは、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３とのクリアランスの概算値となる。上述した手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスの計測が実施される。
感圧素子４１ｂは、球体３５が動翼１５の先端に接触することによって、当該球体３５から圧力を受けたことを検出し、その検出情報を、感圧素子接続線４１ａを介して圧力検出計４１に送信する。圧力検出計４１は、受信した検出情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、当該検出情報を受信すると、既知である最初の初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さ及び調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって計測した調整機構筐体３９の検出側への移動量に基づいて、初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。この場合、圧力検出計４１及び感圧素子４１ｂは、球体３５から圧力を受けたか否かのみを検出するものであり、球体３５の変位を検出することはできない。したがって、演算部５１によって算出される初期クリアランスは、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３とのクリアランスの概算値となる。上述した手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスの計測が実施される。
なお、感圧素子４１ｂは、感圧素子接続線４１ａを介して、圧力検出計４１に接続される構造としたが、これに限定されるものではなく、感圧素子４１ｂは、感圧素子接続線４１ａ又は通信線５２によって、直接、演算部５１に接続される構造としてもよい。
（ステップＳ５）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。また、作業者は、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって、調整機構筐体３９の検出側への移動量を計測し、演算部５１に入力する。当該移動量の演算部５１への入力は、例えば、演算部５１に操作部が接続されており、作業者が当該操作部を操作することによって実施されるものとすればよい。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。また、作業者は、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって、調整機構筐体３９の検出側への移動量を計測し、演算部５１に入力する。当該移動量の演算部５１への入力は、例えば、演算部５１に操作部が接続されており、作業者が当該操作部を操作することによって実施されるものとすればよい。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、上述した方法で初期クリアランスを計測する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
調整機構筐体３９は、通信側の突出部を回転させて、検出側へ移動させることができる構成とし、その移動量を計測可能とし、かつ、感圧素子４１ｂによって、動翼１５の先端と球体３５との接触を検出することができる。これによって、ある計測用開口部２１において、すべての動翼１５の先端と、球体３５との接触が検出されない場合、球体３５の検出側の頂部を動翼１５の先端に近づけることができるので、すべての動翼１５について球体３５との接触を検出することができる。
［実施形態７］
実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１と相違する点を中心に説明する。また、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法について、図９に示す実施形態３に係る初期クリアランス計測装置３１による計測方法と相違する点を中心に説明する。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図１３−１は、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図であり、図１３−２は、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置の動作説明図である。図１３−１及び１３−２を参照しながら、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図１３−１は、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図であり、図１３−２は、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置の動作説明図である。図１３−１及び１３−２を参照しながら、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図１３−１に示すように、実施形態７に係る初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２、通電検出計４２、薄板４２ｂ、４２ｃ、調整機構筐体３９及び計測装置支持体３７を備えている。
調整機構筐体３９は、通電検出計４２の本体を支持する円筒形状物である。調整機構筐体３９の内面の所定箇所には、縮径して形成された支持部３９ａが形成されており、支持部３９ａの通信側の端面に、通電検出計４２が当接して支持されている。また、支持部３９ａによって支持された通電検出計４２の検出側部分から、２本の接続線４２ａが検出側に向かって延出している。この２本の接続線４２ａのうち、一方の接続線４２ａの端部には、薄板４２ｂが接続されており、他方の接続線４２ａの端部には、計測装置筐体３２の軸心方向の長さが薄板４２ｂよりも短い薄板４２ｃが接続されている。また、調整機構筐体３９の検出側の端面には、薄板支持穴３９ｄが開口されており、薄板支持穴３９ｄの内面に当接する状態で、薄板支持体４２ｄが固定されている。そして、薄板４２ｂ、４２ｃは、薄板支持体４２ｄによって支持され、薄板支持穴３９ｄから検出側へ向かって延出している。また、調整機構筐体３９の外側面には、通信側から検出側に向かう方向の所定範囲に亘って、ネジが切られた嵌合部３９ｂが形成されている。また、計測装置筐体３２の嵌合部３２ｃと、嵌合部３９ｂとが嵌合することによって、計測装置筐体３２と調整機構筐体３９とが連結される。また、調整機構筐体３９の通信側の端部は、計測装置筐体３２の通信側の端部から突出している。そして、この突出した部分を回転させることによって、嵌合している嵌合部３２ｃ及び嵌合部３９ｂを介して、調整機構筐体３９を、計測装置筐体３２との位置関係において検出側又は通信側に移動させることができる。この場合、調整機構筐体３９の移動範囲は、調整機構筐体３９の外側面に形成された嵌合部３９ｂの調整機構筐体３９の長手方向の範囲によって定まる。さらに、調整機構筐体３９の通信側の外側面には、目盛が刻んであり、調整機構筐体３９の検出側又は通信側への移動量を計測することができる。
その他の構造は、実施形態４に係る初期クリアランス計測装置３１の構造と同様である。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
次に、図１３−１及び１３−２、並びに、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態７の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
次に、図１３−１及び１３−２、並びに、実施形態３の図９を参照しながら、実施形態７の初期クリアランスの計測方法について、実施形態３と相違する点を中心に説明する。
実施形態３において図９に示すステップＳ１及びＳ２の手順は、実施形態７においても同様である。
（ステップＳ３）
作業者は、通電検出計４２及び薄板４２ｂ、４２ｃによってすべての動翼１５が薄板４２ｂに接触したか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について薄板４２ｂとの接触が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について薄板４２ｂとの接触が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
作業者は、通電検出計４２及び薄板４２ｂ、４２ｃによってすべての動翼１５が薄板４２ｂに接触したか否かを確認する。その確認の結果、検出された場合は、ステップＳ４へ進み、一部の動翼１５について薄板４２ｂとの接触が検出されない、あるいは、すべての動翼１５について薄板４２ｂとの接触が検出されない場合は、ステップＳ５へ進む。
（ステップＳ４）
薄板４２ｂは、図１３−２に示すように、動翼１５の先端と接触すると、先端が薄板４２ｃ側に移動して、薄板４２ｃと接触する。薄板４２ｂと薄板４２ｃとが接触すると、２本の接続線４２ａの間で、薄板４２ｂ、４２ｃを介して電流が流れ、その通電状態は、通電検出計４２によって検出される。通電検出計４２は、２本の接続線４２ａの間の通電を検出すると、当該検出情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、当該検出情報を受信すると、既知である最初の初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さ、及び、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって計測した調整機構筐体３９の検出側への移動量に基づいて、初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。この場合、通電検出計４２及び薄板４２ｂ、４２ｃは、薄板４２ｂと動翼１５との接触のみを検出するものであり、薄板４２ｂ、４２ｃの変位を検出することはできない。したがって、演算部５１によって算出される初期クリアランスは、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３とのクリアランスの概算値となる。上述した手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスが計測される。
薄板４２ｂは、図１３−２に示すように、動翼１５の先端と接触すると、先端が薄板４２ｃ側に移動して、薄板４２ｃと接触する。薄板４２ｂと薄板４２ｃとが接触すると、２本の接続線４２ａの間で、薄板４２ｂ、４２ｃを介して電流が流れ、その通電状態は、通電検出計４２によって検出される。通電検出計４２は、２本の接続線４２ａの間の通電を検出すると、当該検出情報を、通信線５２を介して、演算部５１に送信する。演算部５１は、当該検出情報を受信すると、既知である最初の初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さ、及び、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって計測した調整機構筐体３９の検出側への移動量に基づいて、初期クリアランスを算出し、当該初期クリアランスを記憶する。この場合、通電検出計４２及び薄板４２ｂ、４２ｃは、薄板４２ｂと動翼１５との接触のみを検出するものであり、薄板４２ｂ、４２ｃの変位を検出することはできない。したがって、演算部５１によって算出される初期クリアランスは、各動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３とのクリアランスの概算値となる。上述した手順により、初期クリアランス計測装置３１を挿入した計測用開口部２１における初期クリアランスが計測される。
（ステップＳ５）
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、薄板４２ｂの検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。また、作業者は、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって、調整機構筐体３９の検出側への移動量を計測し、演算部５１に入力する。当該移動量の演算部５１への入力は、例えば、当該演算部５１に操作部が接続されており、作業者が当該操作部を操作することによって実施されるものとすればよい。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１の計測装置筐体３２の通信側の端部から突出した調整機構筐体３９の通信側の部分を回転させることによって、調整機構筐体３９を検出側に移動させて、薄板４２ｂの検出側の頂部を動翼１５の先端に近づける。また、作業者は、調整機構筐体３９の通信側の外側面に刻まれた目盛によって、調整機構筐体３９の検出側への移動量を計測し、演算部５１に入力する。当該移動量の演算部５１への入力は、例えば、当該演算部５１に操作部が接続されており、作業者が当該操作部を操作することによって実施されるものとすればよい。そして、ステップＳ３へ戻る。
作業者は、ガスタービン１のターニング運転を継続させ、ケーシング１１に形成された複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、上記の初期クリアランスの計測を実施する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
調整機構筐体３９の通信側の突出部を回転させて、検出側へ移動させることができる構成とし、その移動量を計測可能とし、かつ、通電検出計４２及び薄板４２ｂ、４２ｃによって、動翼１５の先端と薄板４２ｂとの接触を検出することができる。これによって、ある計測用開口部２１において、すべての動翼１５の先端と、薄板４２ｂとの接触が検出されない場合、薄板４２ｂの検出側の頂部を動翼１５の先端に近づけることができるので、すべての動翼１５について薄板４２ｂとの接触を検出することができる。
［実施形態８］
実施形態８に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法と相違する点を中心に説明する。
実施形態８に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法について、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１及び計測方法と相違する点を中心に説明する。
（初期クリアランス計測装置３１の構造）
図１４は、実施形態８に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１４を参照しながら、実施形態８に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
図１４は、実施形態８に係る初期クリアランス計測装置の要部断面図である。以下、図１４を参照しながら、実施形態８に係る初期クリアランス計測装置３１の構造について説明する。
実施形態８に係る初期クリアランス計測装置３１は、計測装置筐体３２、変位計３３、変位計支持体３４、円柱体３５ａ及び円柱体支持体４３によって構成されている。このうち、計測装置筐体３２、変位計３３及び変位計支持体３４の構造は、実施形態１に係る初期クリアランス計測装置３１と同様である。
円柱体支持体４３は、初期クリアランスの計測時に動翼１５の先端と面接触する円柱体３５ａを支持する円筒形状物であり、当該円筒の内面のうち通信側の部分には、ネジが切られた嵌合部４３ａが形成されている。変位計支持体３４の嵌合部３４ｂと、嵌合部４３ａとが嵌合することによって、変位計支持体３４と円柱体支持体４３とが連結される。また、円筒形状の円柱体支持体４３の外側面の検出側の部分には、縮径した段部４３ｃが形成されている。この段部４３ｃの検出側の端面には、接触子ロッド３３ａの軸心線が、中心と交わる円形の円柱体支持穴４３ｂが開口されており、円柱体３５ａは、円柱体支持穴４３ｂの周縁部に当接した状態で、円柱体支持体４３内部に支持されている。具体的には、円柱体３５ａは、検出側が縮径した２段形状をしており、径の小さい検出側の部分が円柱体支持穴４３ｂに挿通し、径の大きい通信側の部分が円柱体支持穴４３ｂの内面に支持されている。このような構造によって、円柱体３５ａは、段部４３ｃの検出側の端面から凸状に延出した出代を有している。また、円柱体３５ａの通信側の端面は、変位計３３の接触子３３ｂの先端と点接触しており、接触子３３ｂから付勢されている。
（初期クリアランス計測装置３１による初期クリアランスの計測方法）
次に、初期クリアランスの計測方法について説明する。
次に、初期クリアランスの計測方法について説明する。
まず、初期クリアランスを測定しようとする作業者は、ガスタービン１を稼動停止状態にする。
次に、作業者は、初期クリアランス計測装置３１を、その長手方向の検出側から、ケーシング１１の計測用開口部２１に挿入する。初期クリアランス計測装置３１は、計測用開口部２１内を移動していくと、円柱体支持体４３の段部４３ｃが、リング形状のフランジ部２２の穴に挿通してフランジ部内壁面２２ａと摺接し、円柱体支持体４３において縮径した部分の検出側の端面が、フランジ部２２の計測装置支持面２２ｂと当接する。このとき、少なくとも、段部４３ｃの一部がガス通路１７内に突出し、あるいは、円柱体３５ａの段部４３ｃの検出側の端面からの出代の部分のすべてがガス通路１７内に入リ込んだ状態となるようにする。このように、段部４３ｃ及び円柱体３５ａのうち、計測用開口部２１からガス通路１７内に突出した部分を、実施形態１と同様に、初期クリアランス計測装置３１の「延出部分」と記す。このようにして、初期クリアランス計測装置３１が、計測用開口部２１に設置される。このとき、ケーシング内壁面２３（フランジ部２２のガス通路１７側の端面）から円柱体３５ａの検出側の端面までの長さを、実施形態１と同様に「延出部分の長さ」と記す。この初期クリアランス計測装置３１の延出部分の長さは、予め測定しておき、予め既知であるものとする。
このように、初期クリアランス計測装置３１が計測用開口部２１に設置されると、動翼１５の先端が、円柱体３５ａに面接触する。円柱体３５ａに面接触した動翼１５は、円柱体３５ａを、通信側の向きに変位させ、それに伴って、接触子３３ｂも変位する。そして、変位計３３は、円柱体３５ａに面接触する動翼１５が、円柱体３５ａ及び接触子３３ｂを変位させた量を検出する。動翼１５による円柱体３５ａ及び接触子３３ｂの変位を検出した変位計３３は、通信線５２を介して、変位情報を演算部５１に送信する。当該変位情報を受信した演算部５１は、既知である延出部分の長さから、動翼１５に面接触している円柱体３５ａの変位を差し引くことによって、動翼１５の先端と、ケーシング内壁面２３との初期クリアランスを算出し、この初期クリアランスを記憶する。
作業者は、初期クリアランス計測装置３１が設置された計測用開口部２１に対応する各動翼１５に対して、同様に初期クリアランスを計測する。この際、作業者は、初期クリアランスの計測をしていない動翼１５の先端が、計測用開口部２１に対向するように、ガスタービン１のロータ１２をモータによって位置決めさせる。さらに、作業者は、複数の計測用開口部２１に対して、それぞれ初期クリアランス計測装置３１を挿入して、上記と同様の手順で初期クリアランスの計測を実施する。そして、作業者は、計測したすべての初期クリアランスが所定の公差内に入っている場合、ガスタービン１の高速回転による通常運転が可能であると判断し、当該通常運転を開始させる。
初期クリアランス計測装置３１の構成及び計測方法のように、円柱体３５ａを動翼１５に面接触させて、円柱体３５ａの変位を計測する接触方式を採用したので、ガスタービン１が稼動停止状態においても、初期クリアランスの計測が可能となる。
なお、前述の実施形態１〜８における初期クリアランス計測装置３１及びその計測方法は、ガスタービンを対象として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、蒸気タービン等のその他の回転機械にも適用できる。
以上、実施形態１〜８について説明したが、上述した内容により実施形態１〜８が限定されるものではない。また、上述した実施形態１〜８の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態１〜８の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
１ ガスタービン
１１ ケーシング
１２ ロータ
１３ 軸受
１４ ロータディスク
１５ 動翼
１６ 静翼
１７ ガス通路
１８ 燃焼器
１９ 排出口
２１ 計測用開口部
２１ａ 開口部内壁面
２２ フランジ部
２２ａ フランジ部内壁面
２２ｂ 計測装置支持面
２３ ケーシング内壁面
３１ 初期クリアランス計測装置
３２ 計測装置筐体
３２ａ 嵌合部
３２ｂ 段部
３２ｃ、３２ｄ 嵌合部
３３ 変位計
３３ａ 接触子ロッド
３３ｂ、３３ｃ 接触子
３４ 変位計支持体
３４ａ、３４ｂ 嵌合部
３５ 球体
３５ａ 円柱体
３６ 球体支持体
３６ａ、３６ｂ 嵌合部
３６ｃ 球体支持穴
３６ｄ 第１の段部
３６ｅ 第２の段部
３６ｆ 支点ピン
３７ 計測装置支持体
３７ａ 嵌合部
３７ｂ 挿通穴
３７ｃ 支持面
３８ 穴径調整機構
３８ａ 羽根体
３８ｂ 長穴
３８ｃ 支点ピン穴
３８ｄ 穴径調整リング
３８ｅ ピン
３８ｆ リング穴
３８ｇ 球体支持調整穴
３９ 調整機構筐体
３９ａ 支持部
３９ｂ 嵌合部
３９ｃ 球体支持穴
３９ｄ 薄板支持穴
４０ シム
４１ 圧力検出計
４１ａ 感圧素子接続線
４１ｂ 感圧素子
４２ 通電検出計
４２ａ 接続線
４２ｂ、４２ｃ 薄板
４２ｄ 薄板支持体
４３ 円柱体支持体
４３ａ 嵌合部
４３ｂ 円柱体支持穴
４３ｃ 段部
５１ 演算部
５２ 通信線
Ｅ 誤差
Ｆ 力
Ｌ１、Ｌ２ 変位
Ｐ１、Ｐ２ 出代
１１ ケーシング
１２ ロータ
１３ 軸受
１４ ロータディスク
１５ 動翼
１６ 静翼
１７ ガス通路
１８ 燃焼器
１９ 排出口
２１ 計測用開口部
２１ａ 開口部内壁面
２２ フランジ部
２２ａ フランジ部内壁面
２２ｂ 計測装置支持面
２３ ケーシング内壁面
３１ 初期クリアランス計測装置
３２ 計測装置筐体
３２ａ 嵌合部
３２ｂ 段部
３２ｃ、３２ｄ 嵌合部
３３ 変位計
３３ａ 接触子ロッド
３３ｂ、３３ｃ 接触子
３４ 変位計支持体
３４ａ、３４ｂ 嵌合部
３５ 球体
３５ａ 円柱体
３６ 球体支持体
３６ａ、３６ｂ 嵌合部
３６ｃ 球体支持穴
３６ｄ 第１の段部
３６ｅ 第２の段部
３６ｆ 支点ピン
３７ 計測装置支持体
３７ａ 嵌合部
３７ｂ 挿通穴
３７ｃ 支持面
３８ 穴径調整機構
３８ａ 羽根体
３８ｂ 長穴
３８ｃ 支点ピン穴
３８ｄ 穴径調整リング
３８ｅ ピン
３８ｆ リング穴
３８ｇ 球体支持調整穴
３９ 調整機構筐体
３９ａ 支持部
３９ｂ 嵌合部
３９ｃ 球体支持穴
３９ｄ 薄板支持穴
４０ シム
４１ 圧力検出計
４１ａ 感圧素子接続線
４１ｂ 感圧素子
４２ 通電検出計
４２ａ 接続線
４２ｂ、４２ｃ 薄板
４２ｄ 薄板支持体
４３ 円柱体支持体
４３ａ 嵌合部
４３ｂ 円柱体支持穴
４３ｃ 段部
５１ 演算部
５２ 通信線
Ｅ 誤差
Ｆ 力
Ｌ１、Ｌ２ 変位
Ｐ１、Ｐ２ 出代
Claims (9)
- タービン内に回転自在に支持されたロータの外周に、その周方向に沿って複数並設されて固定された動翼の先端と、前記タービンのケーシングの内壁面とのクリアランスを計測するクリアランス計測システムであって、
筒形状を呈した筐体と、
該筐体内に配置された本体と、該本体の検出側部分から前記筐体の軸心方向に延出したロッドと、該ロッドの先端に取り付けられた接触子とを有した変位計と、
筒形状を呈し、検出側の端面に、前記ロッドの軸心線が中心と交わる円形の支持穴が形成され、前記動翼と接触させる球体を前記支持穴によって支持し、前記筐体に連結される支持体と、
前記変位計と通信可能に接続され、作動流体によって前記動翼及び前記ロータが回転する通常運転よりも低速で該ロータを回転させるターニング運転時のクリアランスである初期クリアランスを計測する演算部と、
を備え、
前記接触子の検出側部分は、前記球体と点接触し、
前記球体は、前記支持体の検出側の前記端面の前記支持穴から一部が凸状に露出した出代を有し、
前記変位計は、前記ターニング運転時に、前記動翼の先端が、前記球体の前記出代の部分に点接触して、該球体が前記接触子側に押し込まれることによって前記接触子の変位を検出し、
前記演算部は、前記変位計から受信した前記変位に基づいて、前記動翼に対応する前記初期クリアランスを求めることを特徴とするクリアランス計測システム。 - 前記演算部は、前記筐体及び前記支持体が、前記ケーシングの外壁面から前記動翼が配置された作動流体通路まで貫通して形成された計測用開口部に設置されている状態における前記内壁面から前記球体の検出側の頂部までの長さと、前記変位とに基づいて、前記初期クリアランスを算出する、請求項１に記載のクリアランス計測システム。
- 前記接触子は、検出側の端面が前記ロッドの軸心方向に垂直な平面を呈し、該平面が前記球体と点接触した、請求項１又は２に記載のクリアランス計測システム。
- 前記支持体は、前記支持穴が形成された前記端面の内面側に設置された穴径調整機構を有し、
該穴径調製機構は、リング形状を呈し、穴径を調整可能とする中央に形成された調整穴を有し、該調整穴の周縁部に当接した状態で前記球体を支持し、該調整穴の径を調整することによって、前記球体の前記出代を調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクリアランス計測システム。 - 前記筐体は、円筒形状を呈し、外側面の検出側部分が縮径して形成された段部を有し、
該段部は、内面にネジが切られて形成された段部嵌合部を有し、
前記支持体は、前記筐体の内径よりも小さい外径である円筒形状を呈し、内部に前記変位計を支持し、外側面の所定範囲にネジが切られて形成された支持体嵌合部を有し、該支持体嵌合部と前記段部嵌合部とが嵌合することによって前記筐体に連結され、回転することによって前記筐体に対して該筐体の軸心方向に移動可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクリアランス計測システム。 - タービン内に回転自在に支持されたロータの外周に、その周方向に沿って複数並設されて固定された動翼の先端と、前記タービンのケーシングの内壁面とのクリアランスを計測するクリアランス計測方法であって、
前記動翼が流体の圧力を受けることによって前記ロータが回転する通常運転よりも低速で前記ロータを回転させるターニング運転を開始させるステップと、
筒形状の筐体と、該筐体内に配置された本体、該本体の検出側部分から前記筐体の軸心方向に延出したロッド、及び該ロッドの先端に取り付けられた接触子を有する変位計と、筒形状を呈し、検出側の端面に、前記ロッドの軸心線が中心と交わる円形の支持穴が形成され、前記動翼と接触させる球体を前記支持穴によって支持し、前記筐体に連結される支持体とを備えたクリアランス計測装置を、前記ケーシングの外壁面から動翼が配置された作動流体通路まで貫通して形成された計測用開口部に挿入して設置するステップと、
前記接触子の検出側部分と点接触し、前記支持体の検出側の前記端面の前記支持穴から一部が凸状に露出した出代を有した前記球体に、前記動翼の先端が点接触して、前記球体が前記接触子側に押し込まれることによる前記接触子の変位を検出するステップと、
前記接触子の前記変位に基づいて、前記ターニング運転時のクリアランスである初期クリアランスを計測するステップと
を有したことを特徴とするクリアランス計測方法。 - 前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の前記変位が検出できなかった場合、前記球体の前記出代を調製するステップを有した、請求項６に記載のクリアランス計測方法。
- 前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の前記変位が検出できなかった場合、前記計測用開口部に支持された前記筐体に対して前記支持体を検出側に移動させるステップを有した、請求項６に記載のクリアランス計測方法。
- 前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部に挿入して設置するステップにおいて、筒形状を呈し、検出側の端面の内面側に円形リング形状のシムを当接して設置し、かつ、該シムの検出側とは反対側の端面が前記支持体に当接した状態で、該支持体の検出側に連結された計測装置支持体の検出側の端面を、前記計測用開口部内の前記作動流体通路側に形成されたフランジ部に当接させ、
前記変位を検出するステップにおいて、前記クリアランス計測装置が挿入された前記計測用開口部に対応するすべての前記動翼について、前記接触子の変位が検出できなかった場合に、前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部から抜き出し、前記計測装置支持体に設置された前記シムを除去し、又は、該シムよりも薄いシムを設置して、再度、前記計測装置支持体を前記支持体に連結し、前記クリアランス計測装置を前記計測用開口部に挿入して設置するステップを有した、請求項６に記載のクリアランス計測方法。
Priority Applications (1)
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| JP2012264784A JP5984648B2 (ja) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012264784A JP5984648B2 (ja) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014109242A JP2014109242A (ja) | 2014-06-12 |
| JP5984648B2 true JP5984648B2 (ja) | 2016-09-06 |
Family
ID=51030032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012264784A Active JP5984648B2 (ja) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN109506563B (zh) * | 2018-11-07 | 2024-02-27 | 上海工业自动化仪表研究院有限公司 | 回转支承径向间隙和齿面跳动检测装置及方法 |
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| CN112556540A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-26 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种设备与设备基座之间调整垫片的制作方法 |
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-
2012
- 2012-12-03 JP JP2012264784A patent/JP5984648B2/ja active Active
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