JPH01106902A - タービン回転翼の試験方法及び装置 - Google Patents

タービン回転翼の試験方法及び装置

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JPH01106902A
JPH01106902A JP63238682A JP23868288A JPH01106902A JP H01106902 A JPH01106902 A JP H01106902A JP 63238682 A JP63238682 A JP 63238682A JP 23868288 A JP23868288 A JP 23868288A JP H01106902 A JPH01106902 A JP H01106902A
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shim
blade
rotor blade
turbine
frequency
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JP63238682A
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Donald W Moore
ドナルド・ウェイン・ムーア
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁界に応答しない材料で作られたタービン回
転翼を励振する装置及び方法に関し、特に、磁界に応答
する少量の材料をタービン回転翼に取付けるシステムに
関する。
発電用蒸気タービンで用いられていたテノンタイプの回
転翼（以下、単に「翼ｊという）に代わって自立形ター
ビン翼が用いられつつある。テノンタイプの翼の先端部
がリングのセグメントにリベット留めされ、数個のセグ
メントが互いに溶着されて連続リングが形成される。自
立形翼を用いると、リベット留め及び溶着の必要がなく
なり、各翼の取付けが簡単になると共に取付は費用も安
くなる。しかしながら、自立形翼は複雑な音叉のように
挙動するので数種類の共振モードをもつ。
タービンが所定速度に向かって増速すると各翼をその共
振振動数で短時間、励振させるような振動数を通過する
。もしタービン速度が励振振動数のうちの一つに停まる
と、或いは翼の共振振動数が通常の運転速度又はその近
傍にあると、翼は疲労して破断し、タービンに甚大な損
傷が生しるおそれがある。したがって、個々の翼を、そ
れらの共振振動数が設計上の許容限度内にあるのを確か
めるための試験が絶対必要になる。固有共振振動数の測
定は非常に重要になっている。従来では固有共振振動数
の測定は加速装置及び翼を励振させる機械的装置を用い
て行われている。機械的な励振装置は取り扱いが難しく
、また、調整上の問題のために反復一貫性のある結果を
もたらさない。
最近においてコンピュータを利用した試験ユニットが開
発され、固有共振振動数についてより一層正確な試験結
果と良好な試験効率が得られるようになっている。コン
ピュータ利用の振動数試験装置では、翼を励振させる非
接前影電磁手段及び非接前影振動ピックアップが用いら
れている。この非接前影励振・ピックアップシステムに
より試験の反復性及び試験効率が向上する。
コンピュータを利用したこの従来型システムは磁界に応
答する材料で作られたタービン翼については上手く働く
が、チタンのように磁界に応答しない材料で作られてい
るタービン翼には役立たない。自立形タービン翼はます
ます磁界に応答しない材料で作られる傾向にあるので、
磁界に応答しない材料で作られたタービン翼の共振振動
数を機械的励振装置を用いないで試験するシステムに対
する要望が高くなっている。
本発明の主目的は、接触を必要としないタービン共振振
動数の検出を容易にすると共に磁界に応答しない材料で
作られた翼について使用できる装置を提供することにあ
る。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、磁界に応答しない
材料で作られたタービン回転翼の試験装置であって、磁
界を発生させる励振手段と、前記回転翼の運動を検知す
る非接触手段と、前記磁界により励振可能であって、前
記回転翼を前記磁界に応答して振動させるための、前記
回転翼に着脱自在に取付けられた手段とから成ることを
特徴とする試験装置にある。
本発明は添付の図面に例示的に示すに過ぎない好ましい
実施例についての以下の説明から一層容易に明らかにな
ろう。
本発明の装置は、チタンのような磁界に応答しない材料
で作られたタービン翼１０を、第１図に示すようなター
ビン翼１０に取付けた励振シム１２を介して励振させる
。シム１２は好ましくは幅１２．７胴、長さ７６ｍｍ、
厚さ０．０５１　ｍｍの鋼製シム片である。シム１２は
翼後縁から１．５２ｍｍ１％１）隔したところで、厚さ
約０．０２５　ｍｍの両面粘着テープによって翼に取付
けられている。シム１２は好ましくは第１図に示すよう
に翼の基底棚部から翼長（これはウェスチングハウス社
製の翼では大抵、２５ＣＩ＋である）のほぼ２／３のと
ころに位置している。シム１２はタービン翼の重量を０
．５ｇ増大させるだけであり、このため翼１０の共振振
動数は約０．１　Ｈｚ変化するだけである。
第２図は、シム１２が取付けられた翼１０の横断面図で
ある。第２図で分かるように、シム１２は鋼製シム片１
４と、例えばｒ３Ｍ　　５ＣＯＴＣＨＪ　　（スリーエ
ム　スコッチ）という商標名の両面テープ・コアシリー
ズ２−０３００のような両面粘着テープ１６とから成る
。
シム１２はクランプ固定具による翼１０の取付は後に翼
１０に取付けられるが、このクランプ固定具は試験中、
翼１０を保持する。翼の試験中、振動数制御ユニット２
０は３５　Ｈｚ〜１２００Ｈｚまでの試験振動数の掃引
を制御する。多数本の翼についての試験を連続的に行う
前に、設計技師は翼のおおよその共振振動数を割り出し
て励振振動数の掃引を行なう−又はそれ以上の窓（振動
数範囲）を定める。各窓は必要なだけの広さのものであ
るのがよいが、各翼の試験を迅速に行うためには３０１
ｈ幅の窓が望ましい。ユニット２０は駆動検知ユニット
２２の発生する振動数を制御するが、この駆動検知ユニ
ット２２は好ましくはウェスチングハウス社から入手で
きる共振振動数試験回路板ｒ　Ｍｏｄｅｌ　ＲＥＳＦＲ
Ｑ　Ｊである。駆動検知ユニット２２は振動数試験信号
を励振ユニット２４へ送るが、この励振ユニットは従来
型可聴周波数パワー増幅器及びエレクトロ・コーポレー
ション（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）か
らｒＭｏｄｅｌ　Ｎ（Ｌ３０１０ＡＮＪとして市販され
ている非接前影磁気励振装置を有する。励振装置は調節
式スタンドに取付けられた状態で翼１０の凸側の出口縁
から約９．５閤離れたところに位置している。この励振
装置とシム１２との間の隙間は０．５１　ａｍである。
励振ユニット２４はユニット２２によって発生した振動
用磁界及びシム１２を介して翼１０を振動させる。カマ
ン・メジャリング・システムズ（Ｋａｍａｎ　Ｍｅａｓ
ｕｒ−１ｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）からｒＭｏｄｅｌ　Ｋ
Ｄ２４００Ｊとして市販されている非接前影近接センサ
が調節式スタンドに取付けられている。各センサはセン
サ用の可聴帯域前置増幅器を有するピックアップユニッ
ト２６の一部である。成る一つのセンサを翼１０の凸側
の入口縁から９．５Ｂ、翼先端から下に９．５　ｒｒｍ
離れたところに位置させる。もう一つのセンサを翼１０
の凸側の出口縁から９．５　ｍｍ、翼先端から下に９、
５　ｒｒｍ　Ｈれたところに位置させる。２つのセンサ
は、前縁及び後縁の共振だけでなく翼１０の捩じりも検
知できるよう用いる。位相検波器（図示せず）を各ピッ
クアップユニットの前置増幅器に取付けて、翼が第６倍
振動又は第７倍振動で励振されているどうかの判定のた
めに用いるのが良い。
増幅された応答信号は駆動検知ユニット２２に入力され
るが、この駆動検知ユニットは試験振動数及び各応答信
号の振幅を、例えば、ディジタル・イクイップメント・
マイクロビープイーピー（Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｅｑｕｉ
ｐｍｅｎｔ　　ＭｉｃｒｏＰＤＰ）　　ｌ　　１　　／
　　７　３　　コ　ンピュータの表示用ＣＲＴのような
表示ユニット２日に出力する。第３図のユニット２０，
２２゜２８は位相検波器と共に、ウェスチングハウス社
からｒＭＯＤＥＬ　ＦＲＥＭＥ−１）１、という試験セ
ット−式として入手できる。
第３図の装置は翼の共振振動数の測定に用いられるが、
本明細書では、翼の共振振動数を、励振ユニット２４に
与えられ、この励振ユニットに定常状態条件下において
最大の振動振幅を生しさせる駆動（励振）信号の振動数
として定義する。動的遅延があるために試験駆動振動数
を測定窓の端から端まで高い方へ掃引するか、低い方へ
掃引するかに応じて、結果的には先に定義したような実
際の共振振動数よりも高い又は低い見掛けの共振振動数
が測定されることになるので、二方向振動数掃引法を用
いる。この方法は複数の窓のうちの一つの範囲内で共振
振動数を求める多段階から成る方法である。各窓の端か
ら端までの第１の掃引は迅速であり（約１３Ｈｚ／秒）
、窓よりも５セ低い振動数で始まり、窓よりも５　Ｈｚ
高い振動数で終わる。見掛けの共振振動数及び、この掃
引中に得られるしきい値を超える最大値全てについての
振動の相対的振幅を一時的に記憶させる。次いで、振動
数をジャンプさせて最大振幅をもつ見掛けの共振振動数
に戻す。この見掛けの共振振動数は実際の共振振動数よ
りも高いので、この場合は試験駆動振動数を１２．５　
Ｈｚの振動数範囲についてゆっくりと（約１．４Ｈｚ／
秒）低い方へ掃引して第２の見掛けの共振振動数及びそ
の相対振幅を求める。
第２の見掛けの共振振動数は実際の共振振動数よりも低
い。この振動数掃引の低い方の端を起点としてシステム
が１２．５　Ｈｚの振動数範囲に亙り約］、　４　Ｈｚ
　／秒で高い方へ掃引すると、第３の見掛けの共振振動
数がその相対的振幅と共に得られる。
第２、第３の見掛けの共振振動数の平均及びそれらの相
対振幅の平均を求めるが、得られた平均値がこの窓につ
いての実際の共振振動数及び相対振幅と見做される。も
し共振振動数の計算値が窓の外にあれば、振幅がその次
に低い見掛けの共振振動数を、実際の共振振動数の反復
決定法の起点として用いる。窓について妥当な共振振動
数を求めるとすぐに次の窓を走査する。善意を走査して
妥当な共振振動数及び相対振幅を求めると試験結果がコ
ンピュータのＣＲＴに表示される。
本発明の多くの特徴及び利点は上述の詳細な説明から明
らかなので特許請求の範囲は本発明の真の精神及び範囲
に属するような本発明の特徴及び利点を全て包含するも
のである。さらに、当業者であれば多くの修正及び変更
を行うことができるので本発明は図示し説明したとおり
の構成及び作用に限定されるものではなく、適当な修正
及び均等物は全て本発明の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従って励振シムを取付けたタービン
翼の斜視図である。 第２図は、本発明のシムをより一層詳細に示す、第１図
のタービン翼の横断面図である。 第３図は、シムを介して励振させて共振振動数を検出す
る装置を示すブロック図である。 〔主要な参照番号の説明〕 １０・・・タービン翼、１２・・・励振シム、１６・・
・両面粘着テープ、２０・・・振動数制御ユニット、２
２・・・駆動検知ユニット、２４・・・励振ユニット、
２６・・・ピックアップユニット、２８・・・表示ユニ
ット。 出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポ
レーション 代理人：加藤　紘一部（ほか１名）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）磁界に応答しない材料で作られたタービン回転翼
    の試験装置であって、磁界を発生させる励振手段と、前
    記回転翼の運動を検知する非接触手段と、前記磁界によ
    り励振可能であって、前記回転翼を前記磁界に応答して
    振動させるための、前記回転翼に着脱自在に取付けられ
    た手段とから成ることを特徴とする試験装置。
  2. （２）前記励振可能な手段は、両面粘着テープにより前
    記回転翼に取付けられた鋼製のシムであり、前記両面粘
    着テープは前記鋼製シムと前記回転翼との間に位置して
    いることを特徴とする請求項第（１）項記載の試験装置
    。
  3. （３）磁界に応答しない材料で作られたタービン回転翼
    の試験方法であって　磁性材料で作られたシムを両面粘
    着テープで前記回転翼に取付け、周波数が変動する磁界
    によって前記磁性材料を励振し、前記回転翼の運動を検
    知することを特徴とする試験方法。
  4. （４）シムを構成する前記磁性材料は鋼であることを特
    徴とする請求項第（３）項記載の試験方法。
JP63238682A 1987-09-23 1988-09-22 タービン回転翼の試験方法及び装置 Pending JPH01106902A (ja)

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