JPS60240803A - タ−ビン羽根損傷監視装置 - Google Patents
タ−ビン羽根損傷監視装置Info
- Publication number
- JPS60240803A JPS60240803A JP9459484A JP9459484A JPS60240803A JP S60240803 A JPS60240803 A JP S60240803A JP 9459484 A JP9459484 A JP 9459484A JP 9459484 A JP9459484 A JP 9459484A JP S60240803 A JPS60240803 A JP S60240803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- blade
- turbine blade
- turbine
- power output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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〕
本発明は蒸気タービン等のロータに植込まれるタービン
羽根の損傷監視装置；二関するものである。
羽根の損傷監視装置；二関するものである。
一般に蒸気タービン等の羽根はロータに組み込まれ、運
転中はタービン羽根とロータが一体となって回転する。
転中はタービン羽根とロータが一体となって回転する。
そして運転中のタービン羽根には作動流体である蒸気等
の圧力と回転によって生じる遠心力が作用している。こ
のためロータとタービン羽根の連結部である羽根の植込
部には、上記の荷重によって過大な応力が生じる。特に
蒸気が高圧で作動するタービン段落では高温蒸気に曝さ
れているため、定常な遠心力によるクリープや蒸気力に
よる高サイクル疲労によって損傷し、羽根全体の破損と
なるき裂の発生に至ることがある。
の圧力と回転によって生じる遠心力が作用している。こ
のためロータとタービン羽根の連結部である羽根の植込
部には、上記の荷重によって過大な応力が生じる。特に
蒸気が高圧で作動するタービン段落では高温蒸気に曝さ
れているため、定常な遠心力によるクリープや蒸気力に
よる高サイクル疲労によって損傷し、羽根全体の破損と
なるき裂の発生に至ることがある。
第１図は羽根の損傷形態の一例を示す。羽根１はロータ
ホイール２に植込まれており、長時間使用により羽根の
フック部等のクリープ変形のため、組立時には間隔がＯ
であったロータと羽根のすきま３は使用時間とともに増
大する。
ホイール２に植込まれており、長時間使用により羽根の
フック部等のクリープ変形のため、組立時には間隔がＯ
であったロータと羽根のすきま３は使用時間とともに増
大する。
第２図はロータと羽根のすきま量（浮き上り）の運転時
間とともに変化する様子を示す。運転開始初期Ａにおい
ては急激な荷重負荷及び一部の塑性変形によって急激な
立ち上りがある。さらに、運転を継続するとＢの範囲で
一定の変形速度で浮き上りが進み、フック部等にき裂が
発生するとともに急激に浮き上りが増大する。この浮き
上りは通常タービンプラントの定期点検時に計測し、そ
の量が許容値を越えない様に管理している。しかし点検
間隔が数年に１回の間隔であるため、点検時に許容値以
内の浮き上りであっても１点検後の運転時に浮き上りが
急激に増大して、羽根の飛散をまねく場合がある。
間とともに変化する様子を示す。運転開始初期Ａにおい
ては急激な荷重負荷及び一部の塑性変形によって急激な
立ち上りがある。さらに、運転を継続するとＢの範囲で
一定の変形速度で浮き上りが進み、フック部等にき裂が
発生するとともに急激に浮き上りが増大する。この浮き
上りは通常タービンプラントの定期点検時に計測し、そ
の量が許容値を越えない様に管理している。しかし点検
間隔が数年に１回の間隔であるため、点検時に許容値以
内の浮き上りであっても１点検後の運転時に浮き上りが
急激に増大して、羽根の飛散をまねく場合がある。
また、羽根フック部には蒸気励振力による振動応力が運
転中常時作用しており、この励振力が何らかの原因で増
大したり、羽根と共振する事によって極度に振動力が増
大して疲労き裂４を生成する事がある。従来これらの羽
根の浮き上りや疲労き裂等の羽根の損傷を運転中に常時
監視する事はまったく不可能であり、点検時にき裂や変
形を検査するにとどまっている。しかし、今後日間停止
起動運転等の激しい運転が強いられ、また老朽化したプ
ラントが増大する様になると、羽根の飛散等の事故を防
ぐ事は今後重要な問題となってくる１′）゛〔発明の目
的〕 本発明は上記の羽根の損傷形態に鑑みなされたもので、
タービンの運転中常時羽根の変形挙動を監視して効率的
な寿命管理を行なうことによって、羽根飛散事故を未然
に防止できるような監視装置を提供することを目的とす
るものである。
転中常時作用しており、この励振力が何らかの原因で増
大したり、羽根と共振する事によって極度に振動力が増
大して疲労き裂４を生成する事がある。従来これらの羽
根の浮き上りや疲労き裂等の羽根の損傷を運転中に常時
監視する事はまったく不可能であり、点検時にき裂や変
形を検査するにとどまっている。しかし、今後日間停止
起動運転等の激しい運転が強いられ、また老朽化したプ
ラントが増大する様になると、羽根の飛散等の事故を防
ぐ事は今後重要な問題となってくる１′）゛〔発明の目
的〕 本発明は上記の羽根の損傷形態に鑑みなされたもので、
タービンの運転中常時羽根の変形挙動を監視して効率的
な寿命管理を行なうことによって、羽根飛散事故を未然
に防止できるような監視装置を提供することを目的とす
るものである。
上記目的を達成するため本発明は、蒸気タービンロータ
ホイールの羽根植込部類部に取付けられ羽根とホイール
間のすきまの量を検出するセンサーと、このセンサの出
力を静止部に取出す手段と。
ホイールの羽根植込部類部に取付けられ羽根とホイール
間のすきまの量を検出するセンサーと、このセンサの出
力を静止部に取出す手段と。
取出されたセンサー出力を解析する解析装置と、解析し
た結果を表示する表示装置ならびに解析した結果により
Ｖｆｆ報を発する警報装置とよりなり、蒸気タービン運
転中の羽根の変形および振動を常時計測して羽根の損傷
監視を行なうことを特徴とするものである。
た結果を表示する表示装置ならびに解析した結果により
Ｖｆｆ報を発する警報装置とよりなり、蒸気タービン運
転中の羽根の変形および振動を常時計測して羽根の損傷
監視を行なうことを特徴とするものである。
本発明の一実施例を第３図及び第４図を用いて説明する
。第３図に示すようにセンサー５をホイール２の羽根植
込部の頂部に取り付ける。この取付部は直接作用蒸気に
さらされる事もなく、羽根１とホイール２のすきまを効
率的に測定できる位置である。センサー５は高温蒸気に
より間接的（＝加熱される部分に取り付けられるため、
セラミック等の耐熱性材料で構成することが必要である
。
。第３図に示すようにセンサー５をホイール２の羽根植
込部の頂部に取り付ける。この取付部は直接作用蒸気に
さらされる事もなく、羽根１とホイール２のすきまを効
率的に測定できる位置である。センサー５は高温蒸気に
より間接的（＝加熱される部分に取り付けられるため、
セラミック等の耐熱性材料で構成することが必要である
。
センサー５は金属材料の渦電流特性を応用したもので、
センサー先端から渦電流を生ずる金属材料までの距離に
対応して電圧小、力が得られる。センサー５からは電圧
出力用のケーブル６がホイール２の中心軸方向に設けら
れた小孔内を通ってロータ７の中心孔に至り、スリップ
リング等の外部伝達装置８を用いて電圧出力は静止部へ
連絡している。静止部へ伝えられたセンサー出力は電圧
出力解析装置９に入力される。解析装置９でセンサー５
からの出力を浮き上り及び振動量について解析した後、
表示装置１０にその値を表示する。各々の値が許容値を
越えた場合、警報装置１１は羽根の異状を知らせる。
センサー先端から渦電流を生ずる金属材料までの距離に
対応して電圧小、力が得られる。センサー５からは電圧
出力用のケーブル６がホイール２の中心軸方向に設けら
れた小孔内を通ってロータ７の中心孔に至り、スリップ
リング等の外部伝達装置８を用いて電圧出力は静止部へ
連絡している。静止部へ伝えられたセンサー出力は電圧
出力解析装置９に入力される。解析装置９でセンサー５
からの出力を浮き上り及び振動量について解析した後、
表示装置１０にその値を表示する。各々の値が許容値を
越えた場合、警報装置１１は羽根の異状を知らせる。
次に本発明の作用を第５図〜第７図を用いて説明する。
センサー５の電圧出力は第５図に示す様にセンサー先端
と羽根との間隙すなわち羽根、ホイール間のすきまに比
例して直線的に変化する。
と羽根との間隙すなわち羽根、ホイール間のすきまに比
例して直線的に変化する。
運転開始初期における■。から初期のすきまはδ。であ
る事が計測でき、経年使用後の電圧出力ｖ１から同様に
δ１が計測できる。すなわち経年使用による浮ぎ上りδ
はδ、−δ。である事が算出できる。
る事が計測でき、経年使用後の電圧出力ｖ１から同様に
δ１が計測できる。すなわち経年使用による浮ぎ上りδ
はδ、−δ。である事が算出できる。
浮き上りδは運転時間とともに第６図に示す様に変化す
る。浮き上りは定常的な変化状態から急激に増大する傾
向があり、最終的には６点でクリープ破断して羽根が飛
散する事になるため、急速な立ち上り時にタービンを停
止して飛散を防ぐ必要がある。従って解析装置９の出力
から浮き上りが限界値δ。に達した時点で警報を発して
タービンを停止させる。
る。浮き上りは定常的な変化状態から急激に増大する傾
向があり、最終的には６点でクリープ破断して羽根が飛
散する事になるため、急速な立ち上り時にタービンを停
止して飛散を防ぐ必要がある。従って解析装置９の出力
から浮き上りが限界値δ。に達した時点で警報を発して
タービンを停止させる。
センサー５により検出される羽根ホイール間のスキマは
、運転中宮に一定値を示すわけではなく、蒸気励振力に
より羽根が振動するため、センサー出力はたえず振動波
形として検出される。浮き上り量に対応する値は出力波
形の平均値として検出された値である。羽根の振動によ
って生ずる応力はフック部等に疲労き裂を生成し、き裂
の進展をうながして羽根飛散に至る。羽根の振動に対応
してセンサー５の出力の極大値と極小値の差、すなわち
電圧変動範囲△■も変化する。フック部等に疲労き裂が
発生するとき裂長に対応して一定の振動応力に対する変
動範囲は増大するので、電圧変動範囲によりき裂発生の
有無やき裂長の監視が行なえる。第７図は運転中の電圧
変動範囲の変化の一例を示す。一定の振動応力が加わり
き裂が発生していない状態では△Ｖは一定の値を示すが
、き裂発生とともに変動範囲△■は増大して最終的には
羽根の破壊に至る。従って破壊以前に振動限界△ｖｏを
定めて羽根の振動管理を行なえば、充分安全にタービン
を運用することが可能となる。
、運転中宮に一定値を示すわけではなく、蒸気励振力に
より羽根が振動するため、センサー出力はたえず振動波
形として検出される。浮き上り量に対応する値は出力波
形の平均値として検出された値である。羽根の振動によ
って生ずる応力はフック部等に疲労き裂を生成し、き裂
の進展をうながして羽根飛散に至る。羽根の振動に対応
してセンサー５の出力の極大値と極小値の差、すなわち
電圧変動範囲△■も変化する。フック部等に疲労き裂が
発生するとき裂長に対応して一定の振動応力に対する変
動範囲は増大するので、電圧変動範囲によりき裂発生の
有無やき裂長の監視が行なえる。第７図は運転中の電圧
変動範囲の変化の一例を示す。一定の振動応力が加わり
き裂が発生していない状態では△Ｖは一定の値を示すが
、き裂発生とともに変動範囲△■は増大して最終的には
羽根の破壊に至る。従って破壊以前に振動限界△ｖｏを
定めて羽根の振動管理を行なえば、充分安全にタービン
を運用することが可能となる。
他の実施例としては、一枚の羽根に対して複数個のセン
サーを取りつけ、それにより浮き上りを監視し蒸気力に
よる曲げ振動等も考慮して精密な解析を行なえば、より
精度の高い寿命管理が行なえる。また一枚の羽根につい
てのみ監視するのでζ １１ はなく、１段落の数枚の羽根についても同様な監
視を行なえば、統計的に充分理論的な裏付けのある寿命
管理が行なえる。
サーを取りつけ、それにより浮き上りを監視し蒸気力に
よる曲げ振動等も考慮して精密な解析を行なえば、より
精度の高い寿命管理が行なえる。また一枚の羽根につい
てのみ監視するのでζ １１ はなく、１段落の数枚の羽根についても同様な監
視を行なえば、統計的に充分理論的な裏付けのある寿命
管理が行なえる。
以上の様に本発明によれば、高温で使用される羽根の変
形や振動を非接触センサーを用いてタービン運用中常時
監視する事により、羽根の急激な変形や疲労破壊を予知
して羽根の幸撒坤飛散事故を未然に防ぎ、充分安全にタ
ービンを運用する事ができるのでその効果は極めて大き
い。
形や振動を非接触センサーを用いてタービン運用中常時
監視する事により、羽根の急激な変形や疲労破壊を予知
して羽根の幸撒坤飛散事故を未然に防ぎ、充分安全にタ
ービンを運用する事ができるのでその効果は極めて大き
い。
第１図は、タービン羽根の損傷形態を示す断面図、第２
図は羽根の浮き上り量の変化を示す曲線図、第３図およ
び第４図は本発明の一実施例を示す斜視図と断面図、第
５図はセンサー出力と羽根ホイール間のすきまとの関係
を示す曲線図、第６図は浮き上り量の変化を示す曲線図
、′第７図はセンサーの電圧変動の変化を示す曲線図で
ある。 １・・・羽根、 ２・・・ホイール。 ４・・・疲労き裂、 ５・・センサー。 ６・・・ケーブル、 ７・・・ロータ。 ８・・・スリップリング、 ９・・・解析装置。 １０・・・表示装置、１１・・・警報装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ばか１名）第１図 第２ｆｆｌ 還転峙間 第３図 第５図 ４）限ホイール間７３３ 第６図 特開 第７図 時間
図は羽根の浮き上り量の変化を示す曲線図、第３図およ
び第４図は本発明の一実施例を示す斜視図と断面図、第
５図はセンサー出力と羽根ホイール間のすきまとの関係
を示す曲線図、第６図は浮き上り量の変化を示す曲線図
、′第７図はセンサーの電圧変動の変化を示す曲線図で
ある。 １・・・羽根、 ２・・・ホイール。 ４・・・疲労き裂、 ５・・センサー。 ６・・・ケーブル、 ７・・・ロータ。 ８・・・スリップリング、 ９・・・解析装置。 １０・・・表示装置、１１・・・警報装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ばか１名）第１図 第２ｆｆｌ 還転峙間 第３図 第５図 ４）限ホイール間７３３ 第６図 特開 第７図 時間
Claims (1)
- 蒸気タービンロータホイールの羽根植込部頂部に取付け
られ羽根とホイール間のすきまの量を検出するセンサー
と、このセンサーの出力を静止部に取出す手段と、この
取出されたセンサー出力を解析する解析装置と、解析し
た結果を表示する表示装置ならびに解析した結果により
警報を発する警報装置とよりなり、蒸気タービン運転中
の羽根の変形および振動を常時計測して羽根の損傷監視
を行なうことを特徴とするタービン羽根損傷監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9459484A JPS60240803A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | タ−ビン羽根損傷監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9459484A JPS60240803A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | タ−ビン羽根損傷監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240803A true JPS60240803A (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14114600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9459484A Pending JPS60240803A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | タ−ビン羽根損傷監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240803A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131901A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | タ−ビンロ−タ |
| JPH0272302U (ja) * | 1988-11-22 | 1990-06-01 | ||
| US20100089166A1 (en) * | 2006-12-21 | 2010-04-15 | Mtu Aero Engines Gmbh | Apparatus and method for non-contacting blade oscillation measurement |
| JP2015101991A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービンロータの検査方法 |
| GB2552469A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-31 | Rolls Royce Plc | Fan |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP9459484A patent/JPS60240803A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131901A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | タ−ビンロ−タ |
| JPH0272302U (ja) * | 1988-11-22 | 1990-06-01 | ||
| US20100089166A1 (en) * | 2006-12-21 | 2010-04-15 | Mtu Aero Engines Gmbh | Apparatus and method for non-contacting blade oscillation measurement |
| US8225671B2 (en) * | 2006-12-21 | 2012-07-24 | Mtu Aero Engines Gmbh | Apparatus and method for non-contacting blade oscillation measurement |
| JP2015101991A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービンロータの検査方法 |
| GB2552469A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-31 | Rolls Royce Plc | Fan |
| GB2552469B (en) * | 2016-07-20 | 2020-02-26 | Rolls Royce Plc | Fan |
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