JPS6063460A - 金属構造物の寿命監視装置 - Google Patents

金属構造物の寿命監視装置

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JPS6063460A
JPS6063460A JP58171198A JP17119883A JPS6063460A JP S6063460 A JPS6063460 A JP S6063460A JP 58171198 A JP58171198 A JP 58171198A JP 17119883 A JP17119883 A JP 17119883A JP S6063460 A JPS6063460 A JP S6063460A
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JP
Japan
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crack
temperature
growth
analyzer
time
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Pending
Application number
JP58171198A
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English (en)
Inventor
Kazunari Kimura
和成 木村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6063460A publication Critical patent/JPS6063460A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
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    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02881Temperature

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野〕 本発明は、例えば高温・高圧の蒸気に常にさらされてい
る蒸気タービン部品等の金属構造物の寿命監視装置に関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
例えば、発電プラントにおけるタービンロータ羽根ある
いはタービンケーシング等の蒸気タービン金IM 41
”)遺物は、その寿命を20年乃至30年間として設計
されている。この寿命は設計上、経験的に推定したもの
であり、安定した運転状態を想定してめられたものであ
る。
しかしながら、最近は電力消費状況の変化や石油供給の
不安定さ等の理由から、多くの発電プラントは安定した
運転状態であるベースロード(定常運転)よりも、起動
停止回数の多いミドルロード(非定常運転)で使用され
る機会が増大しており、その結果、タービンの金属部材
はきびしい熱応力を受け、特にタービン羽根、タービン
ケーシング静は低サイクル疲労や、蒸気流れの不安定に
よる高サイクル疲労を受けて劣化が促進されている。
かかる現状から、タービンケーシング等の寿命は設計寿
命よりも短くなり、このため蒸気タービンを構成する金
属部材の寿命をそのまま放置しておくことができず、予
じめ金属部材の寿命を判定できる手段の出現が望まれて
いる。
タービンケーシング等の検青に際し、従来から超音波探
傷法や磁粉探傷法が多用されているが、蒸気タービン部
材を常時監視していくことは実際上不可能であり、亀裂
が発生し、破壊に至るまでの過程をとらえることは難し
い。
亀裂から破壊に至るまでの監視法として、亀裂の存在す
る部位の応力状態を予じめ有限要素法で算出するか、ま
たは蒸気タービンに作用する蒸気圧力、温度、蒸気ター
ビン回転数の実測値と予じめ実験室的に得たデータと比
較する法があるが、何分にも蒸気タービンの形状は複雑
であるがゆえに、データの分散が多く、また定量的に杷
えることができず、これらの手法によって得たデータを
もって金属部材の寿命を予見することはきわめて危険で
ある。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の目的は、上記従来技術に照して、蒸気
が常時さらされている金属構造物の表面から実金民温度
、亀裂を検出し、このデータと予じめ経騎的に得られた
基準値と比較し、金属部材の破簸事故を未然に防止しよ
うとする金属構造物の寿命監視装置を提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明においては、金属構
造物の実温度を検出する手段と、金属構造物の弾性波を
検出する手段と、上記金属構造物の実温度からその構造
物が定常運転か非定常運転かを判別する手段と、上記弾
性波の演♂f信号と定常運転または非定常運転の演算信
号とから金属構造物の亀裂の生育を監視する手段とから
措成[7ている。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を添付図を参照して説明する。
本発明は、部材温度と割れ成長状態、即ち、割れの成長
に伴なって放出される弾性波を検出して割れ成長を直接
監視、かつ判定して重大事故を未然に防止するものであ
り、蒸気タービンケーシングに適用した本発明の装置の
概略構成図を第2図に示す。本発明の目的を達成する為
の基本データとなる部材温度は熱電対21により、又、
割れ成長と伴って放出される弾性波は人E素子22によ
り検出する。’A’<’Z ′Lr対21とAB素子2
2はケーシング本体20の外表面に、複数箇所に近接し
て設置され、熱電対21は温度測定器23、AE素子2
2は前置に!幅器24、雑音除去器25、主増幅器26
を介してAE力1析装置27に接続されている。
AE素子22は耐熱性のものを直接ケーシング本体20
に設置することが望ましいが、耐熱性のものでない場合
は、第3図の様にケーシング31に弾性波伝達棒22を
ケーシング使用温度以上の融点を有するロウ材でロウ付
けして設置して、これを介してAE2子33を設置する
。弾性波伝達棒32は弾性波の減表を防止する為、でき
る限り短かいものがよく、AE素子33の耐熱性能に応
じて単住汲伝達棒32を冷却筒34で保設し、冷却筒3
4に水又は空気等の冷却流体35を通じて、弾性波伝達
棒32を冷却して、AB素子33の加熱を防止する。
第2図のAE素子22によって検出された割れ成長に伴
って放出された弾性波は、前置増幅器24により、信号
増幅された後、硅二音除去器25により、蒸気雑音等の
雑音が除去されて、更に、主増幅器26で信号増幅され
、AB解析装置27に入力される。AH解析装置27は
、割れ成長によって放出された弾性波信号を処理し、一
定の設定値を越えるAEエネルギーの積算と、同じく一
定の波高値を越えるAE倍信号数を計測すると共に、第
4図に例示するAE素子、熱電対および割れの配置で説
明する様に、割れ発生位置を正確に評定する。
第4図において割れ41の成長に伴って放出された弾性
波はAE素子42.43.44.45で検出されるが、
割れ41と夫々のAra素子42,43,44.45ま
での距離に比例して、夫々のAD素子42.43,44
.45が割れ41の成長によって放出される弾性波を検
出する時刻が異なり、その時間差から各AE素子42.
43,44.45と割れ41の間の距離が算出でき、割
れ41の位置を正確に評定する。
第4図以外の多数のAE素子の任意の配置の場合にも割
れ位置評定法の考え方は基本的に同じである。
一方、第2図において温度測定器23は、ケーシング本
体20上複数箇所にAI索子22と近接して設置された
熱電対21からの信号により熱電対21を設置した部位
の温度を測定するのみならず、AE解析装置27で設定
された割れ発生位置の情報を基に割れ41の部位の温度
を算定する。
これを再び、第4図を用いて説明する。第4図において
、熱電対42’、43’+ 44’、45’の温度は、
温度測定器33により直接測定されたもので既知である
。又、割れ41の位置と熱電対42’、43’、44’
、 45’の位置関係も第2図のへE解析装置27の割
れ位置評定結果により既知である。従って、割れ41の
位置における温度は熱電対42’、 43’、 44’
+ 45’の温度からそれらの平均、又は温度分布を内
挿することにより容易に31−出することができる。
第2図において、温度測定器23には、波形分析器28
が接続されている。これは、割れ成長が非定常運転中の
ものであるか、定常運転中のものであるか判断する為の
装置で、第5図にケーシング温度の時間変化の例を示す
が、この図で、時刻1、からt、tでどC3からC4ま
でおよびt、からcatでか非定常運転であり、C2か
らtsFjで、およびC4からtBまでが定常運転に対
応する。波形分析器28は微小時間△tの間の温度変化
△Tによる温度変△T △T 化率−が設置値(−2H)。との大小関係によつ′C△
を 上記運転状態の判定を行なう。例えば、第5図において
時刻1+からtl+1の間の温度変化を1゛1からT困
とする時、その温度変化率(TI+1−″″)C1I+
l−1I)△T は設定値(7丁)。よりも大きく時刻【lからt田の間
の運転状態は非定常運転と判断きれる。又、時刻tjか
らtj+1の間の温度変化をTjからT3++とする時
、温度変化率(Tj+1−”/(tj+1−tj)は設
定値(Δ′Jんt)。
よ−リi小さく、時刻tjから14++ iでの運転状
態は定常運転と判定される。この様にして、前述したA
、E解析装置27によって得られるAEエネルギー精算
値と、AE倍信号数の内、時刻t、からt、までとC3
からC4まで、および1.からC6までのものは非定常
運転時に検出されたもので、時刻t2から1sまでと1
4からt、までのものは、定運転中に検出されたものと
判定される。
次に、第2図において、AFi解析装置27と、波形分
析器28とは、割れ成長速度算出器29に接続され、更
に割れ成長速度算出器29は、加算器30i(1:接続
されていて、割れの大きさの算出を行なう。即ち、割れ
成長速度算出器29には、第6図、第7図に示す様な非
定常運転時の割れ成長速度〜tとAHエネルギー積算値
ΣEの関係および定常運転中の割れ成長速度〜♂と定常
運転の時間当りAE信号数Nの関係が温度毎に内蔵され
ていて、波形分析器28によって非定常運転と判定され
た第5図の時刻t、からC2までと、t、からC4まで
、およびt、からC6までに、第2図のAE解析装置2
7から出力されたAEエネルギー積算値ΣE12Σ”3
4ΣB、6より第6図に示すAEエネルギー積算値ΣE
と非定常運転時の割れ成長速度陶tの関係において、各
非定常運転時の最高温度での割れ成長速度△at12+
Δats++△ataaを算出する。又、波形分析器2
8により定常運転と判定された第5図の時刻t、からL
stでとt、からC3の間では、第2図のAE解析装置
27から1時間毎に出力されるAE信号数N!31 +
 N2321・・・N、31およびN4!111 N4
521・・・N4sjより、定常運転温度での割れ成長
速度△as2s□、△a8232・・・△aa2s+お
よび△a8411+ 1△as<at+・△ast*j
”・を、第7図に示す様な定常運転時間当りの人を信号
数Nと定常運転時の割れ成長速度△a11の関係より算
出する0この様にして割れ成長速度算出器29により算
出された第5図の運転状態での割れ成長速度は、加算器
30により時系列的に加算され、第5図の時刻1.から
Lstでに成長した割れの大きさは、となる。但し、(
’5−h)は時刻t、からLs’1.での経過時間であ
り端数は切りあげて整数にしたもので、(tB−C4)
 についても同様である。この様にして、第5図以外の
運転状態の場合も同様にして、弾性波の放出が検出され
る度に、割れ成長速度を714出し、時系列的に加算す
ることにより割れの寸法が算出できることになる。
次に第2図において加算器30は判定器3bに接続され
ていて、加算器30によつ°〔算出された割れ寸法は、
判定器36に予め設定され′〔いる許容値と比較、判定
されて、判定結果は、判定器36に接続されている表示
器37に表示されると共に、割れ寸法が許容値を越えた
場合には答報装置38によってむ報が発せられる。
〔発明の効果〕
以上の様に、本発明によれば、高温で使用される機械部
品の割れ成長状態が、誤差を伴ないやすく、予測精度を
低下させる応力推定を必要とせず、直接検出できて予測
以上に短期間の内に割れが急速成長することを見逃すこ
となく常時監視できるので、高温で使用される機械部品
の信頼性確保に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を一例として実施した蒸気タービン高
中圧ケーシングの平面図、第2図は本発明による金属構
造物の寿命監視装置の概略図、第3図は、AB累子の取
付法の説明図、第4図は、割れ位置とその温度を決定す
る方法を説明するためのAE素子、熱電対、割れ配置の
例を示す旧、第5図はケーシングの温度変化の例を示す
曲線図、第6図は非定常運転時のAUエネルギー2′+
l(fHH値と、割れ成長速度の関係を示す図、第7図
は定常運転時の時間当りAB信号数と割れ成長速度の関
係を示す図である。 11・・・ケーシング 12−・・主蒸気管13−・・
加減弁 14・・・再熱蒸気管21・・・熱電対 22
−・・AE素子24・・・前置増幅器 25−・・雑音
除去器26・・・主増幅器 27・・・AE解析装置2
8・・・波形分析器 29−・・割れ成長速度算出器3
0・・・加算器 33・・・AM素子36・・・判定器
 37・・・表示器 38・・・告報装置 代理人弁理士 則 近 悠(15Cl*か1名)第1図 第2図 8 第3図 1 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属構造物の実温度を検出する手段と、金属構造物の弾
    性波を検出する手段と、上記金Bvt遺物の実温度から
    その構造物が定常運転か非定常運転かを判別する手段と
    、上記弾性波の演算信号と定常運転または非定常運転の
    演算信号とから金属構造物の亀裂の生育を監視する手段
    とを有することを特徴とする金属構造物の寿命監視装置
JP58171198A 1983-09-19 1983-09-19 金属構造物の寿命監視装置 Pending JPS6063460A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58171198A JPS6063460A (ja) 1983-09-19 1983-09-19 金属構造物の寿命監視装置

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JPS6063460A true JPS6063460A (ja) 1985-04-11

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ID=15918829

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234900A (ja) * 1985-08-09 1987-02-14 防衛庁技術研究本部長 航空機運航時の機械的強度推定法
DE102009012829A1 (de) 2008-03-07 2009-09-10 DAITO DOBOKU, Ltd., Kisarazu Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand
CN106043739A (zh) * 2016-07-30 2016-10-26 董超超 一种具有智能监测功能的飞机
CN106290559A (zh) * 2016-07-30 2017-01-04 董超超 发动机剩余寿命预测系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234900A (ja) * 1985-08-09 1987-02-14 防衛庁技術研究本部長 航空機運航時の機械的強度推定法
DE102009012829A1 (de) 2008-03-07 2009-09-10 DAITO DOBOKU, Ltd., Kisarazu Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand
CN106043739A (zh) * 2016-07-30 2016-10-26 董超超 一种具有智能监测功能的飞机
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