JP6010431B2 - ターボ機械の動作温度を推定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
方法700は、ターボ機械10の作動を停止する段階を含む(ステップ705)。方法700は、部品200から本体210を取り外す段階を含む(ステップ707)。部品200から本体210を取り外すステップ707は、部品200から本体210を完全に又は部分的に取り外す段階を含む。方法700は、第1の材料402及び第2の材料404における1種以上の化学種406の最終原子濃度450を決定し、第1の材料402と第2の材料404との間の1種以上の化学種406の過渡濃度を決定する(図6を参照)ことにより濃度プロファイルを取得する段階を含む(ステップ709)。方法700は、第1の材料402から第2の材料404への1種以上の化学種406の濃度プロファイルをターボ機械10の対応する動作温度に相関付けることにより、動作温度を決定する段階を含む(ステップ711)。
運転条件が同じであり、本体210の温度固有特性の関係が確立されると、2次部品として動作する本体210は、ターボ機械10の部品200に取り付けられ、又は直接付加され、固定され、平衡化され、又はこれをシールすることができる。本体210は、部品200(図2を参照)の空力又は機械的設計と干渉しない。本体210は、ナット310、ボルト312、金属シール314、バランシングウェイト316、ロックワイヤ、シム、パッチリング、及びこれらの組み合わせとして本明細書で説明されているが、ターボ機械10のあらゆる2次部品とすることができる。本体210は、部品200自体と同じ動作温度及びシャットダウンサイクルに曝され又は受けている。
12 燃料ノズル
14 圧縮機
16 燃焼器
18 入口
20、22、24 一連の圧縮機ホイール
26 固定ベーン
28 ロータブレードy
30 圧縮機ホイール
32 圧縮機タイボルト
34 タービン
36 ディフューザセクション
40,42,44 一連のタービンホイール
46 タービンバケット(ブレード)
48,50,52 タービンホイール
54 前方タービンシャフト
56 タービンシェル
60 排気セクション
200 部品
202 ロータホイール
204 ロータホイールの後方側面
206 ロータホイールの前方側面
210 本体(センサ)
220 ダブテール
230 ロータホイールのボルト円
310 六角ナット
312 ボルト
314 シール
316 ロータバランスウェイト
402 第1の材料
404 第2の材料
406 1種以上の化学種(原子)
406’ 1種以上の化学種406の変化
408 第1の材料と第2の材料との間の境界部
420 本体の保護コーティング
440 本体(第1の材料)における1種以上の化学種の第1の濃度(t=0)
442 本体(第2の材料)における1種以上の化学種の第2の濃度(t=0)
450 最終の原子濃度(第1の材料)
452 第2の濃度(第2の材料)
700 温度を推定する方法
701 本体を準備する
703 発電システムを作動させる
705 発電システムの作動を停止させる
707 本体を部品から取り外す
709 濃度プロファイルを取得する
711 動作温度を決定する
Claims (15)
- ターボ機械(200)の作動温度を推定するため、ターボ機械の部品(200)に取り外し可能に取り付けられる本体(210)を有するシステム(10)であって、
前記本体(210)が、
1種以上の化学種(406)の初期濃度(440)を有する第1の材料(402)と、
ターボ機械の様々な作動温度に暴露されたときに第1の材料(402)から前記1種以上の化学種(406)が移動して金属間化合物又は相互拡散ゾーンを形成するように構成された第2の材料(404)と
を含んでおり、前記本体(210)が、ターボ機械(200)の部品(200)の固定、バランス、シール又はそれらの組合せを行うためのターボ機械の2次部品を含む、システム(10)。 - 前記部品(200)が、ロータホイール(202)である、請求項1記載のシステム(10)。
- 前記本体(210)が、ガスタービン(34)のロータホイール(202)をバランスさせるように構成される、請求項2記載のシステム(10)。
- 前記本体(210)が、ボルト(312)、ナット(310)、ロックワイヤ、シム、シール(314)、パッチリング及びこれらの組合せの少なくとも1つを含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のシステム(10)。
- 前記本体(210)が、保護コーティング(420)を含む、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のシステム(10)。
- 前記保護コーティング(420)が、クロム、チタン、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、タンタル、タングステン、ハフニウム、イットリウム、それらの合金及びそれらの組合せから選択される、請求項5記載のシステム(10)。
- 第1の材料(402)及び第2の材料(404)の少なくとも一方が、ニッケル、鉄、コバルト、それらの合金及びそれらの組合せから選択される、請求項1乃至請求項6のいずれか1項記載のシステム(10)。
- 前記1種以上の化学種(406)が、炭素、窒素、酸素、ヘリウム、水素、リン、硫黄、チタニウム、アルミニウム、ホウ素及びそれらの組合せから選択される、請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載のシステム(10)。
- 前記本体(210)が、tに等しい作動時間において、第1の材料(402)中での前記1種以上の化学種(406)の最終原子濃度(450)と、第2の材料(404中での前記1種以上の化学種(406)の最終原子濃度(452)とを含んでおり、tが10,000〜80,000時間である、請求項1記載のシステム(10)。
- 前記本体(210)が、前記ターボ機械の高温ガス流路内又は高温ガス流路外の部品(200)の作動温度を推定するように構成される、請求項1乃至請求項9のいずれか1項記載のシステム(10)。
- ターボ機械の部品(200)の作動温度を推定する方法(700)であって、当該方法が、
前記部品(200)に取り外し可能に取り付けられる本体(210)であって、本体(210)が、ターボ機械(200)の部品(200)の固定、バランス、シール又はそれらの組合せを行うためのターボ機械の2次部品を含んでおり、1種以上の化学種(406)の初期濃度(440)を有する第1の材料(402)と、ターボ機械の様々な作動温度に暴露されたときに第1の材料(402)から前記1種以上の化学種(406)が移動して金属間化合物又は相互拡散ゾーンを形成するように構成された第2の材料(404)とを含む本体(210)を準備するステップ(701)と、
前記ターボ機械を作動させるステップ(703)と、
前記ターボ機械の作動を停止するステップ(705)と、
前記本体(210)を前記部品(200)から取り外すステップ(707)と、
第1の材料(402)及び第2の材料(404)中での前記1種以上の化学種(406)の最終濃度(450)を決定して、第1の材料(402)と第2の材料(404)との間の前記1種以上の化学種(406)の過渡濃度を決定することにより濃度プロファイルを取得するステップ(709)と、
前記濃度プロファイルを前記ターボ機械の対応する作動温度に相関付けることにより、作動温度を決定するステップと
を含む、方法(700)。 - 前記本体(210)が、保護コーティング(420)を含む、請求項11記載の方法(700)。
- 前記相関付けステップの後で、前記部品(200)の残りの作動寿命を推定するステップを更に含む、請求項11又は請求項12記載の方法(700)。
- 前記決定ステップが、オージェ電子分光法、電子マイクロプローブ分析、波長分散型分光法、エネルギー分散分光法、ラザフォード後方散乱スペクトル法(RBS)、蛍光X線分光法、X線光電子分光法、二次イオン質量分析法、レーザプラズマ分光法、高エネルギーX線回折分析、中性子回折分析、画像分析統合光学顕微鏡法、画像分析統合電子顕微鏡法、ナノインデーション、微小堅さ試験、超音波弾性測定法、渦電流プロービング及び熱電ユニット測定の少なくとも1つを含む、請求項11乃至請求項13のいずれか1項記載の方法(700)。
- 前記本体(210)が、発電システム(10)のロータホイール(202)をバランスさせるように構成される、請求項11乃至請求項14のいずれか1項記載の方法(700)。
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