JPS58191960A - 材料の寿命監視方法およびその装置 - Google Patents
材料の寿命監視方法およびその装置Info
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- JPS58191960A JPS58191960A JP7456882A JP7456882A JPS58191960A JP S58191960 A JPS58191960 A JP S58191960A JP 7456882 A JP7456882 A JP 7456882A JP 7456882 A JP7456882 A JP 7456882A JP S58191960 A JPS58191960 A JP S58191960A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/20—Investigating the presence of flaws
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本分f!A#−i例えに蒸気タービンロータなとの栴成
体3二おいて、熱応力および遠心応力によって発生およ
び進展するl!−鋏を非破壊的に検出して監視する材料
の寿命監視方法およびその装置に関する。
体3二おいて、熱応力および遠心応力によって発生およ
び進展するl!−鋏を非破壊的に検出して監視する材料
の寿命監視方法およびその装置に関する。
機械構成体、例えは蒸気タービンのロータにし。
タービンの起動時1.i%温高圧の蒸気f二よる急振l
加熱により、局所的に過大な熱応力が発生する。
加熱により、局所的に過大な熱応力が発生する。
蒸気タービンは、起艶・停止、負荷震動を繰り返すこと
によって、こflを二ともなう熱応力t−+hり返し加
えられ%#l披労による損傷を多大(1党ける。
によって、こflを二ともなう熱応力t−+hり返し加
えられ%#l披労による損傷を多大(1党ける。
きらに一温埠境下で定常遠心力が作用する部bt−につ
いては、クリープとrIf−はれる材料変形埃象が進行
する。これらの材料損傷d%蒸気が直接、峯触するヒー
トグループと呼ばれるロータホイールの付根部や、ボア
と吋−ばれるロータの中・し孔部で非常に大きくできる
。特に中心孔部は、定常運転により多大なりリープによ
る損傷をうける。また中心孔部より′f!裂が発生した
場合、凹部l二作用する遠心力C二よってき鋏Fi急#
、に進展し、ロータ全体の破壊をもたらすため、そのさ
4の検知は重大な問題である。
いては、クリープとrIf−はれる材料変形埃象が進行
する。これらの材料損傷d%蒸気が直接、峯触するヒー
トグループと呼ばれるロータホイールの付根部や、ボア
と吋−ばれるロータの中・し孔部で非常に大きくできる
。特に中心孔部は、定常運転により多大なりリープによ
る損傷をうける。また中心孔部より′f!裂が発生した
場合、凹部l二作用する遠心力C二よってき鋏Fi急#
、に進展し、ロータ全体の破壊をもたらすため、そのさ
4の検知は重大な問題である。
第1図#′i蒸気タービンのロータ1の^温部位(二お
ける等寿命消費締固である。これはロータ1のN科の鋏
労損傷とクリープ損傷を計算によって求め、婢轡命消費
部を結んで等寿命消費線4を画い友もので、中心孔2の
部位において寿命消費が進み寿命消費最大部位3を示し
ていることがわかる0このように材料試験データにより
寿命消費の程度やその分布形に&lある程i−らべられ
るが、真にき恢の発生寿命を得る番二ねこの他に長時…
1の高温下での材料便用による材料自体の劣化などの種
々の点については検討する必要がある。さらに実際のタ
ービンの運転は一律に1行なわれるものではなく、その
正確な寿命監視はli′算のみでは困難である0 き裂5は、中心孔部2に作用する生応カのうち、最も大
きな応力すなわち接糾方同の応力C二よってロータ1の
軸方向に平行ζ−半悄円形状稟二発生する。
ける等寿命消費締固である。これはロータ1のN科の鋏
労損傷とクリープ損傷を計算によって求め、婢轡命消費
部を結んで等寿命消費線4を画い友もので、中心孔2の
部位において寿命消費が進み寿命消費最大部位3を示し
ていることがわかる0このように材料試験データにより
寿命消費の程度やその分布形に&lある程i−らべられ
るが、真にき恢の発生寿命を得る番二ねこの他に長時…
1の高温下での材料便用による材料自体の劣化などの種
々の点については検討する必要がある。さらに実際のタ
ービンの運転は一律に1行なわれるものではなく、その
正確な寿命監視はli′算のみでは困難である0 き裂5は、中心孔部2に作用する生応カのうち、最も大
きな応力すなわち接糾方同の応力C二よってロータ1の
軸方向に平行ζ−半悄円形状稟二発生する。
またロータ11コilt&!造時覆二介在物などが材料
欠陥6として内在する場合が多く、これらの欠陥6がら
き裂5が発生する場合もめる。このため従米よす1!裂
の発生時間を直装電気的方法な用いて恨知する方法が示
されていたが、@接1!極を検知す位5二取りつけて抵
抗変化などからき裂発生を監視する場合、ロータの埋伏
から検出感度が非常に愁く、寿命監視!!置としては充
分C二&能を発揮する墨が困難であつ次。
欠陥6として内在する場合が多く、これらの欠陥6がら
き裂5が発生する場合もめる。このため従米よす1!裂
の発生時間を直装電気的方法な用いて恨知する方法が示
されていたが、@接1!極を検知す位5二取りつけて抵
抗変化などからき裂発生を監視する場合、ロータの埋伏
から検出感度が非常に愁く、寿命監視!!置としては充
分C二&能を発揮する墨が困難であつ次。
本発明の目的は、蒸気タービンロータなどにおける材料
のき鋏発生およびその進展を非破絵9iに経時監視でき
る材料の寿命監視方法を提供するにある。
のき鋏発生およびその進展を非破絵9iに経時監視でき
る材料の寿命監視方法を提供するにある。
本発明は被監視材料g−強度的C扱監視材料と同等かも
しくはそれ以下の材料よりなる寿命測定材を固層し、こ
の寿命測定材に一定xiを流し、その電圧変化から寿命
測定材を遍して被監視材料5二き裂の発生とその進展具
合を知ることを特徴とする材料の寿命監視方法≦−関す
るものである。
しくはそれ以下の材料よりなる寿命測定材を固層し、こ
の寿命測定材に一定xiを流し、その電圧変化から寿命
測定材を遍して被監視材料5二き裂の発生とその進展具
合を知ることを特徴とする材料の寿命監視方法≦−関す
るものである。
本発明は被監視構成材料C固定するベース材に被(視構
成材料の強度と同郷かもしくはこれ以)の@料で作った
寿命測定材を電気絶縁して一体に成形して寿命監視片を
作り、この寿命監視片の勾##1定材に2足を流を通電
し、 l!!鋏の発生で生じる電位差から被監視構成
材料≦二き裂が発生したことを監視する材料の卿命監視
装f11(ニーするものである。
成材料の強度と同郷かもしくはこれ以)の@料で作った
寿命測定材を電気絶縁して一体に成形して寿命監視片を
作り、この寿命監視片の勾##1定材に2足を流を通電
し、 l!!鋏の発生で生じる電位差から被監視構成
材料≦二き裂が発生したことを監視する材料の卿命監視
装f11(ニーするものである。
以下本発明を適用するM31Wおよび第4図C不す蒸気
タービンロータの寿命監視方法について説明する。第3
図において、被監視材料1である蒸気タービンロータの
中心孔部2の面に本発明による今命監視片用を固着して
いる。この寿命監視片1ute−I、PJ4図鑑二示す
ようにペース材1]、*気絶縁材12および寿命測定材
13を一体に成形し、こtLをヘー ス材11 ヲ’−
夕1の中心孔部2の(3)番ニスポット溶接14など!
二より強1j!ll二固着している。ベース材11はロ
ータ1の中心孔s2に固着され、ロータ1の中心孔部2
に生じるひずみを上部のり46測矩材13に伝え、jI
iP命測定材13のひずみ状態を中心1E部2と同一に
保つため1強度的番二はロータ1や〜命測定材13より
も優れた材料で構成する必嶽がめる。寿命測定材13は
強度的C−ロータ1と同等もしくはそれ以下の材料より
構成場れ、第4図C′−壓すように一対の電極となる定
電流入力m15および電圧測定線16をそれぞれ相対向
に設けている。電気絶縁材12U寿命測定材13とベー
ス材11やロータ1とを電気的に絶縁し%鍔命測定材1
3に電気人力[7た場合、他の部位の影響をうけること
なく、〜命測定材13の電気特性の変化を正確に611
足するための本のである。
タービンロータの寿命監視方法について説明する。第3
図において、被監視材料1である蒸気タービンロータの
中心孔部2の面に本発明による今命監視片用を固着して
いる。この寿命監視片1ute−I、PJ4図鑑二示す
ようにペース材1]、*気絶縁材12および寿命測定材
13を一体に成形し、こtLをヘー ス材11 ヲ’−
夕1の中心孔部2の(3)番ニスポット溶接14など!
二より強1j!ll二固着している。ベース材11はロ
ータ1の中心孔s2に固着され、ロータ1の中心孔部2
に生じるひずみを上部のり46測矩材13に伝え、jI
iP命測定材13のひずみ状態を中心1E部2と同一に
保つため1強度的番二はロータ1や〜命測定材13より
も優れた材料で構成する必嶽がめる。寿命測定材13は
強度的C−ロータ1と同等もしくはそれ以下の材料より
構成場れ、第4図C′−壓すように一対の電極となる定
電流入力m15および電圧測定線16をそれぞれ相対向
に設けている。電気絶縁材12U寿命測定材13とベー
ス材11やロータ1とを電気的に絶縁し%鍔命測定材1
3に電気人力[7た場合、他の部位の影響をうけること
なく、〜命測定材13の電気特性の変化を正確に611
足するための本のである。
この寿命監視片10に対する電気的測定1祝回路は、第
3図に示すようにその幻fli!欄定材13の犀電流入
力線15および電圧#j定kI16をロータ1の中心孔
部2から引き出して変換器17に接続する。この変換器
17t;tスリップリングなどの回転系−静止系の変換
を竹なう。今命−」定材131mは、定電流発生装置1
82)・ら入力1s15.変換器17を介して定電流が
供給される。そのときの電圧の変化は、電圧611定練
it)および変換器17を弁して電圧解析装置19に専
き田され、一方ilt記録計20で配録測定され、他方
は電圧解析i 1121により一足電圧になったら−・
報鉄置′22+−指令して警報を発するよう回路構成さ
れている。
3図に示すようにその幻fli!欄定材13の犀電流入
力線15および電圧#j定kI16をロータ1の中心孔
部2から引き出して変換器17に接続する。この変換器
17t;tスリップリングなどの回転系−静止系の変換
を竹なう。今命−」定材131mは、定電流発生装置1
82)・ら入力1s15.変換器17を介して定電流が
供給される。そのときの電圧の変化は、電圧611定練
it)および変換器17を弁して電圧解析装置19に専
き田され、一方ilt記録計20で配録測定され、他方
は電圧解析i 1121により一足電圧になったら−・
報鉄置′22+−指令して警報を発するよう回路構成さ
れている。
つぎ響二本発明の寿命監視方法ぷ二ついて続開する。
寿命監視片lOを被監視の構成体である蒸気タービンの
ロータ1の中心孔部2−鉦固に固着する。鍔砧飯視片1
0Fi応力、ひずみなどの変化や温度などの環境が中心
孔部2と全く同一の状態に保たれる。
ロータ1の中心孔部2−鉦固に固着する。鍔砧飯視片1
0Fi応力、ひずみなどの変化や温度などの環境が中心
孔部2と全く同一の状態に保たれる。
いまロータ1を回転させ、定電流発生装fii18から
変換器17を通して寿命監視片10の測定材13 Im
一定It流を流す。測定材13に#!4図1=示すよう
に軸方「b」のき裂5が発生すると、通電部の断面積が
減少し、入力線15.15間に電位差が生じ、これを電
圧この電位差FiflliB図に示すようにき鮫5の発
生点スlから時間の経過ととも5二道展する。このき伽
5の進展は電圧Vの変化として表われる。したがって電
圧Vを記録針加に表わし、かつ時間JL2で電圧解析装
置21で限界値War に違したことを検知し、管軸装
置四C二指示して警報せしめる。この電圧Vとき裂5の
長さ−とは、第5図6二示す関係があり、その電圧Vか
らき裂5の長さ−を求めることができ、ロータlのfM
壊前の十分安全な状態で蒸気タービンを停止させるなど
の見金な恢備株全を行なうことができる。
変換器17を通して寿命監視片10の測定材13 Im
一定It流を流す。測定材13に#!4図1=示すよう
に軸方「b」のき裂5が発生すると、通電部の断面積が
減少し、入力線15.15間に電位差が生じ、これを電
圧この電位差FiflliB図に示すようにき鮫5の発
生点スlから時間の経過ととも5二道展する。このき伽
5の進展は電圧Vの変化として表われる。したがって電
圧Vを記録針加に表わし、かつ時間JL2で電圧解析装
置21で限界値War に違したことを検知し、管軸装
置四C二指示して警報せしめる。この電圧Vとき裂5の
長さ−とは、第5図6二示す関係があり、その電圧Vか
らき裂5の長さ−を求めることができ、ロータlのfM
壊前の十分安全な状態で蒸気タービンを停止させるなど
の見金な恢備株全を行なうことができる。
寿命監視片lOの測定材13をロータlの材料とl”J
−材料にした場合、測定材131−き95が発生したこ
とは、同時にロータlの中心孔部2にもl5M5が発生
することである。したがって寿命監視の点からは非常I
:危険である九め、測定材13はロータ □1の
材料に比べて強度的直二劣る材料で構成する必擬がある
。そして測定材13とロータ1の強度差が明確に得られ
ている場合は、その強を差から実際のロータ1がどの程
度の寿命を消費しているかを判定することが可能である
。すなわち、匈の強度を有する材料で測定材13をSM
、t、た場合、そのき鋏発生時点でのロータ1の寿命は
5(lの消費状態であることが判定される。さらにそれ
ぞれ強度の異なる複数個の材料で寿命611足材13を
構成、して設置した一会、それぞれの測定材13の解析
結果によってロータ1の寿命消費状態を経時的にかつ監
視精度を向上させて測定し監視することができる。
−材料にした場合、測定材131−き95が発生したこ
とは、同時にロータlの中心孔部2にもl5M5が発生
することである。したがって寿命監視の点からは非常I
:危険である九め、測定材13はロータ □1の
材料に比べて強度的直二劣る材料で構成する必擬がある
。そして測定材13とロータ1の強度差が明確に得られ
ている場合は、その強を差から実際のロータ1がどの程
度の寿命を消費しているかを判定することが可能である
。すなわち、匈の強度を有する材料で測定材13をSM
、t、た場合、そのき鋏発生時点でのロータ1の寿命は
5(lの消費状態であることが判定される。さらにそれ
ぞれ強度の異なる複数個の材料で寿命611足材13を
構成、して設置した一会、それぞれの測定材13の解析
結果によってロータ1の寿命消費状態を経時的にかつ監
視精度を向上させて測定し監視することができる。
なお不発明暮−おいて1町、ロータ1に欠陥6が内在す
る場合には、鍔命測定材131−欠陥61ユ相尚する切
欠きを設けることにより、欠陥6から発生するy!鋏の
監視を正siC二行なうこともできる。また実施例でI
d被監視構成体として蒸気タービンのロータをあけたが
、例えは発w機、電動機などのロータシャフト1:、も
適用することができる。
る場合には、鍔命測定材131−欠陥61ユ相尚する切
欠きを設けることにより、欠陥6から発生するy!鋏の
監視を正siC二行なうこともできる。また実施例でI
d被監視構成体として蒸気タービンのロータをあけたが
、例えは発w機、電動機などのロータシャフト1:、も
適用することができる。
以上のように本発明によれに、被監視構成体の材料と5
!11度的に同等かもしくはそれ以下の材料で作った寿
tt3II定材を使用し、これに定電流を通電させてそ
の電位差からき袈の発生およびその進展状態を監視する
ことシーより、被に視検成体の蒸気タービンロータなど
を非破壊的に経時的に監視することができ1、ロータな
どが破壊するのを未然Iユ防ぐとともg二、ロータの極
唄状態までの使用も口」籠となる。
!11度的に同等かもしくはそれ以下の材料で作った寿
tt3II定材を使用し、これに定電流を通電させてそ
の電位差からき袈の発生およびその進展状態を監視する
ことシーより、被に視検成体の蒸気タービンロータなど
を非破壊的に経時的に監視することができ1、ロータな
どが破壊するのを未然Iユ防ぐとともg二、ロータの極
唄状態までの使用も口」籠となる。
181図#′i蒸気タービンロータにおける埒郭油貴分
布図、1g2図は蒸気タービンロータのき較発生を釈明
するための剰視図、第3凶は本発明による材料の寿命監
視方法を適用する〜m監視鯨瓢をボすブロック図、第4
図は本発明≦二便月Jするh翻監視片を示す斜視図、第
5図は材料に発生したき裂と電圧との関係を示す%性図
である。 1・・・蒸気タービンロータ 2・・・中心孔3・・・
寿命消費NLs位 4・・・等寿命消賀線5・・・き裂
6・・・欠陥lO・・・寿命監視片
11・・・ベース材12・・・絶縁物 13・
・・寿命側定材14・・・スポット治接部 15 川i
lL九入力線l6・・・電圧#J足!I 17・・・
回転系−静止系変換18・・・足を流発生装置 19・
・・電圧測定装置20・・・記録計 21・・
・電圧解析装置22・・・ll軸装置 <8733)代理人−IT理」:猪股祥晃1、)】h第
1図 第2図 埴 −31( 第4図 −2第5図 )−
布図、1g2図は蒸気タービンロータのき較発生を釈明
するための剰視図、第3凶は本発明による材料の寿命監
視方法を適用する〜m監視鯨瓢をボすブロック図、第4
図は本発明≦二便月Jするh翻監視片を示す斜視図、第
5図は材料に発生したき裂と電圧との関係を示す%性図
である。 1・・・蒸気タービンロータ 2・・・中心孔3・・・
寿命消費NLs位 4・・・等寿命消賀線5・・・き裂
6・・・欠陥lO・・・寿命監視片
11・・・ベース材12・・・絶縁物 13・
・・寿命側定材14・・・スポット治接部 15 川i
lL九入力線l6・・・電圧#J足!I 17・・・
回転系−静止系変換18・・・足を流発生装置 19・
・・電圧測定装置20・・・記録計 21・・
・電圧解析装置22・・・ll軸装置 <8733)代理人−IT理」:猪股祥晃1、)】h第
1図 第2図 埴 −31( 第4図 −2第5図 )−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)被監視構成材料6二それと強度的g1同等かもし
くはそれ以下の材料で作った寿命測定材をX気絶縁して
固定し、この寿命測定材にt流を力電L1きしの発生と
その進展状11によって生じる電位差から被監視構成材
料にき鋏が発生したことおよびでの進展状態をv#L視
することを付値とする材料の寿命監視方法 (2)それぞれ強度の異なる複tI個の寿命測定材を向
ML、それぞれの寿命測定材の電位差を測定することを
%鑓とする側114求の範囲第1項記載Vノ材料の寿命
監視方法 (8)被監視構成5材靭に固定されるベース材に被監視
構成@別の強度とl+>+叫かもしくはこれ以下の材料
で作った寿命測定材を1!気絶心すして一体f二Hi形
(た寿命監視片と、との寿命監視片の寿命斜j定拐−に
定電流を供給しf!hの発芽(二よって生じる電位差を
糊定する電気回路とから構成した材料の寿命監視装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7456882A JPS58191960A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 材料の寿命監視方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7456882A JPS58191960A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 材料の寿命監視方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58191960A true JPS58191960A (ja) | 1983-11-09 |
Family
ID=13550940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7456882A Pending JPS58191960A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 材料の寿命監視方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58191960A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0209476A2 (fr) * | 1985-07-19 | 1987-01-21 | ETAT FRANCAIS représenté par Le Ministère de l'Urbanisme du Logement et des Transports C.E.T.E. | Procédé et dispositif de détection d'apparition et de quantification d'évolution de fissures à la surface d'un matériau |
JPH0450634A (ja) * | 1990-06-12 | 1992-02-19 | Komatsu Ltd | 構造物の寿命推定方法 |
US7185545B2 (en) | 2004-12-29 | 2007-03-06 | General Electric Company | Instrumentation and method for monitoring change in electric potential to detect crack growth |
CN107202817A (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-26 | 日本发条株式会社 | 用于检测压电元件中的裂纹的方法和装置 |
-
1982
- 1982-05-06 JP JP7456882A patent/JPS58191960A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0209476A2 (fr) * | 1985-07-19 | 1987-01-21 | ETAT FRANCAIS représenté par Le Ministère de l'Urbanisme du Logement et des Transports C.E.T.E. | Procédé et dispositif de détection d'apparition et de quantification d'évolution de fissures à la surface d'un matériau |
FR2585129A1 (fr) * | 1985-07-19 | 1987-01-23 | Centre Nat Rech Scient | Procede et dispositif de detection d'apparition et de quantification d'evolution de fissures a la surface d'un materiau |
JPH0450634A (ja) * | 1990-06-12 | 1992-02-19 | Komatsu Ltd | 構造物の寿命推定方法 |
US7185545B2 (en) | 2004-12-29 | 2007-03-06 | General Electric Company | Instrumentation and method for monitoring change in electric potential to detect crack growth |
CN107202817A (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-26 | 日本发条株式会社 | 用于检测压电元件中的裂纹的方法和装置 |
CN107202817B (zh) * | 2016-03-16 | 2020-06-30 | 日本发条株式会社 | 用于检测压电元件中的裂纹的方法和装置 |
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