JPS62835A - タ−ビンロ−タのクリ−プ疲労・寿命監視装置 - Google Patents
タ−ビンロ−タのクリ−プ疲労・寿命監視装置Info
- Publication number
- JPS62835A JPS62835A JP13938185A JP13938185A JPS62835A JP S62835 A JPS62835 A JP S62835A JP 13938185 A JP13938185 A JP 13938185A JP 13938185 A JP13938185 A JP 13938185A JP S62835 A JPS62835 A JP S62835A
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- JP
- Japan
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- creep
- life
- rotor
- calculated
- diameter
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、上記タービンあるいはガスタービンにおける
ロータのクリープ疲労・寿命監視装置に関する。
ロータのクリープ疲労・寿命監視装置に関する。
従来のタービンロータのクリープ疲労・寿命監視手段と
しては、定期点検時においてロータの中心孔の直径を単
に計測し、この計測結果を人為的に分析判定する手段が
採用されていた。つまり、タービンの運転中においてロ
ータの直径を計測し常時監視するものはなかった。
しては、定期点検時においてロータの中心孔の直径を単
に計測し、この計測結果を人為的に分析判定する手段が
採用されていた。つまり、タービンの運転中においてロ
ータの直径を計測し常時監視するものはなかった。
（発明が解決しようとする問題点〕
しかるに高温で使用されるこの種のタービンのロータは
、一般にはクリープ変形が徐々に生じてい（ものと考え
られているが、長年月が経過すると突発的なりリープ変
形が生じる等のおそれがある。しかもクリープ変形は長
年月を経過したロータはど重要な意味をもつに至る。し
たがって定期点検を持たずに、タービン運転中にクリー
プ変形を常時計測し、ロータの経年変化をオン・ライン
で監視し、クリープ疲労・寿命の消費率を判定し得る手
段が強く望まれていた。
、一般にはクリープ変形が徐々に生じてい（ものと考え
られているが、長年月が経過すると突発的なりリープ変
形が生じる等のおそれがある。しかもクリープ変形は長
年月を経過したロータはど重要な意味をもつに至る。し
たがって定期点検を持たずに、タービン運転中にクリー
プ変形を常時計測し、ロータの経年変化をオン・ライン
で監視し、クリープ疲労・寿命の消費率を判定し得る手
段が強く望まれていた。
そこで本発明は°、タービンロータのクリープ変形およ
びメタル温度を常時連続的に監視でき、ロータの変形に
よる寿命の余裕度を適確に判定可能なタービンロータの
クリープ疲労・寿命監視装置を提供することを目的とす
る。
びメタル温度を常時連続的に監視でき、ロータの変形に
よる寿命の余裕度を適確に判定可能なタービンロータの
クリープ疲労・寿命監視装置を提供することを目的とす
る。
本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
本発明のタービンロータのクリープ疲労・寿命監視装置
は、タービンロータの中心孔に挿入したプローブにより
上記ロータの直径とメタル温度とを検出し、検出された
情報をテレメータを用いて遠隔的に計測記録し、計測記
録した前記直径に関する情報に基いてクリープ変形予測
値を予測値演算手段により演算し、前記計測記録した前
記温度に関する情報に基いて熱応力を算出し、かつこの
熱応力からクリープ疲労寿命消費値を消費値締出手段に
より算出し、この消費値算出手段により算出されたクリ
ープ疲労寿命消費値と前記予測値演算手段により演算さ
れたクリープ変形予測値とに基いてクリープ疲労寿命の
消費率を算定し、かつ算定値が限界値を超えたか否かを
判定するようにしたことを特徴としている。
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
本発明のタービンロータのクリープ疲労・寿命監視装置
は、タービンロータの中心孔に挿入したプローブにより
上記ロータの直径とメタル温度とを検出し、検出された
情報をテレメータを用いて遠隔的に計測記録し、計測記
録した前記直径に関する情報に基いてクリープ変形予測
値を予測値演算手段により演算し、前記計測記録した前
記温度に関する情報に基いて熱応力を算出し、かつこの
熱応力からクリープ疲労寿命消費値を消費値締出手段に
より算出し、この消費値算出手段により算出されたクリ
ープ疲労寿命消費値と前記予測値演算手段により演算さ
れたクリープ変形予測値とに基いてクリープ疲労寿命の
消費率を算定し、かつ算定値が限界値を超えたか否かを
判定するようにしたことを特徴としている。
上記手段を講じたことにより、タービンロータのクリー
プ疲労ないし損傷がオン・ラインで常時監視できること
になる。そして直径変化量をベースとし、これに温度変
化情報を加味した演算がなされるので、寿命評価の精度
が著しく向上することになる。
プ疲労ないし損傷がオン・ラインで常時監視できること
になる。そして直径変化量をベースとし、これに温度変
化情報を加味した演算がなされるので、寿命評価の精度
が著しく向上することになる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。第１図はロータの直径およびメタル温度の計測
手段を示す図であり、第２図（ａ）（ｂ）は第１図に符
＠Ａで示す主要部を９０°異なる方向から見た断面図で
ある。
明する。第１図はロータの直径およびメタル温度の計測
手段を示す図であり、第２図（ａ）（ｂ）は第１図に符
＠Ａで示す主要部を９０°異なる方向から見た断面図で
ある。
第１図において、１１はタービンロータであり、１２は
その中心孔である。この中心孔１２の中には直径・温度
計測用プローブ１３が挿着されている。直径・温度計測
用プロー７１３の信号ケーブル１４はロータ軸端部に取
付けたテレメータ送信器１５に接続されている。テレメ
ータ送信器１５から送信される信号を受信可能なように
、テレメータ受信器１６がロータ軸端部に近接した位置
に配設されている。テレメータ受信器１６は信号処理器
１７に接続されている。信号処理器１７は例えばテレメ
ータ受信器１６に受信された信号の波形整形等を行ない
、ノイズの少ない直径および温度データを得、直径デー
タを直径データ出力端子１８から、また、温度データを
温度データ出力端子１９から、それぞれ出力するものと
なっている。
その中心孔である。この中心孔１２の中には直径・温度
計測用プローブ１３が挿着されている。直径・温度計測
用プロー７１３の信号ケーブル１４はロータ軸端部に取
付けたテレメータ送信器１５に接続されている。テレメ
ータ送信器１５から送信される信号を受信可能なように
、テレメータ受信器１６がロータ軸端部に近接した位置
に配設されている。テレメータ受信器１６は信号処理器
１７に接続されている。信号処理器１７は例えばテレメ
ータ受信器１６に受信された信号の波形整形等を行ない
、ノイズの少ない直径および温度データを得、直径デー
タを直径データ出力端子１８から、また、温度データを
温度データ出力端子１９から、それぞれ出力するものと
なっている。
なお上記信号処理器１７としては、直径データおよび温
度データを一時的に記憶ないし記録する機能をもったも
のを用いるようにしてもよい。
度データを一時的に記憶ないし記録する機能をもったも
のを用いるようにしてもよい。
直径・温度計測用プローブ１３は、第２図（ａ）（１）
）に示すように、プローブ基軸２１の外周面に複数のア
ーム２２を放射状に配設したものを、軸方向に沿って所
定間隔をおいて複数段設け、各段の各アーム２２の先端
に直径計測センサ２３および温度計測センサ２４を適当
な配置・分布をもって取付けたものとなっている。直径
計測センサ２３および温度計測センサ２４はいずれも接
触式センサであり、タービンロータ１１の中心孔１２の
内周面に密着状態で接触している。なお直径計測センサ
２３としては、非接触式の変位計等を用いてもよい。
）に示すように、プローブ基軸２１の外周面に複数のア
ーム２２を放射状に配設したものを、軸方向に沿って所
定間隔をおいて複数段設け、各段の各アーム２２の先端
に直径計測センサ２３および温度計測センサ２４を適当
な配置・分布をもって取付けたものとなっている。直径
計測センサ２３および温度計測センサ２４はいずれも接
触式センサであり、タービンロータ１１の中心孔１２の
内周面に密着状態で接触している。なお直径計測センサ
２３としては、非接触式の変位計等を用いてもよい。
第３図はクリープ疲労・寿命の消費率演算判定手段を示
す概略ブロック図である。第３図に示すように直径デー
タ出力端子１８から出力される直径データは、クリープ
変形記録演算部３１に供給され、クリープ変形量の経年
変化の記録、クリープ変形の予測計算等が行なわれる。
す概略ブロック図である。第３図に示すように直径デー
タ出力端子１８から出力される直径データは、クリープ
変形記録演算部３１に供給され、クリープ変形量の経年
変化の記録、クリープ変形の予測計算等が行なわれる。
また温度データ出力端子１９から出力された温度データ
は、温度変化記録演算部３２に供給され、温度変化の記
録、熱応力の計算等が行なわれる。クリープ変形記録演
算部３１および温度変化記録演算部３２の出力は、クリ
ープ疲労・寿命消費率演算判定部３３に供給され、ここ
でクリープ疲労・寿命消費率が演算判定される。
は、温度変化記録演算部３２に供給され、温度変化の記
録、熱応力の計算等が行なわれる。クリープ変形記録演
算部３１および温度変化記録演算部３２の出力は、クリ
ープ疲労・寿命消費率演算判定部３３に供給され、ここ
でクリープ疲労・寿命消費率が演算判定される。
第４図は第３図をさらに具体化して示した図で、クリー
プ疲労・寿命の消費率演算判定手段を示す詳細ブロック
図である。４１は中心孔直径変化記録器で、直径データ
出力端子１８からの直径データを時間の経過に伴って、
順次記録していく装置である。４２は形状データメモリ
であり、予め設定された所定の形状データを記憶してい
る。４３はロータクリープ変形量計算器であり、形状デ
ータメモリ４２から読み出した形状データと前記温度デ
ータ出力端子１９からの温度データとに基いてロータク
リープ変形量を算出する装置である。
プ疲労・寿命の消費率演算判定手段を示す詳細ブロック
図である。４１は中心孔直径変化記録器で、直径データ
出力端子１８からの直径データを時間の経過に伴って、
順次記録していく装置である。４２は形状データメモリ
であり、予め設定された所定の形状データを記憶してい
る。４３はロータクリープ変形量計算器であり、形状デ
ータメモリ４２から読み出した形状データと前記温度デ
ータ出力端子１９からの温度データとに基いてロータク
リープ変形量を算出する装置である。
４４は材料定数補正器であり、中心孔直径変化記録器４
１に記録されている直径変化データとロータクリープ変
形量計算器°４３で算出されたロータクリープ変形量と
について、材料定数の補正を行なうｉ置である。４５は
クリープ変形予測値演算器であり、材料定数補正器４４
で材料定数を補正された直径変化データとロータクリー
プ変形量とに基いてクリープ変形の予測値（ｔｉ／１ｃ
ｒ）の演算を行なう装置である。上記４１〜４５までが
前記第３図のクリープ変形記＊＊＊部３１に相当する部
分である。
１に記録されている直径変化データとロータクリープ変
形量計算器°４３で算出されたロータクリープ変形量と
について、材料定数の補正を行なうｉ置である。４５は
クリープ変形予測値演算器であり、材料定数補正器４４
で材料定数を補正された直径変化データとロータクリー
プ変形量とに基いてクリープ変形の予測値（ｔｉ／１ｃ
ｒ）の演算を行なう装置である。上記４１〜４５までが
前記第３図のクリープ変形記＊＊＊部３１に相当する部
分である。
一方、４６は温度変化記録器であり、温度データ出力端
子１９からの温度データを時々刻々記録する装置である
。４７は過渡熱応力計算器であり、温度変化記録器４６
からの温度変化データに基いて過渡熱応力の計算を行な
う装置である。４８は疲労寿命消費値計算器であり、過
渡熱応力計算器４７で計算された過渡熱応力に基いて、
ロータのクリープ疲労・寿命の消費値（ｎｉ ／Ｎｃ
）の計算を行なう装置である。上記４６〜４８までは前
記第３図の温度変化記録演算部３２に相当する部分であ
る。
子１９からの温度データを時々刻々記録する装置である
。４７は過渡熱応力計算器であり、温度変化記録器４６
からの温度変化データに基いて過渡熱応力の計算を行な
う装置である。４８は疲労寿命消費値計算器であり、過
渡熱応力計算器４７で計算された過渡熱応力に基いて、
ロータのクリープ疲労・寿命の消費値（ｎｉ ／Ｎｃ
）の計算を行なう装置である。上記４６〜４８までは前
記第３図の温度変化記録演算部３２に相当する部分であ
る。
４９は疲労寿命消費率演算判定器であり、クリープ変形
子１１１Ｍ演算器４５で予測演算されたクリープ変形の
予測値（ｔｉ／１ｃｒ）と、疲労寿命消費値計算器４８
で計算されたロータのクリープ疲労・寿命の消費値（ｎ
ｉ／Ｎｃ）との関係から、疲労寿命消費率を演算し、そ
の消費率が（ｔ／１ｃｒ）と（ｎ／Ｎｃ＞とで定まる限
界線を超えていないか否かを判定する装置である。
子１１１Ｍ演算器４５で予測演算されたクリープ変形の
予測値（ｔｉ／１ｃｒ）と、疲労寿命消費値計算器４８
で計算されたロータのクリープ疲労・寿命の消費値（ｎ
ｉ／Ｎｃ）との関係から、疲労寿命消費率を演算し、そ
の消費率が（ｔ／１ｃｒ）と（ｎ／Ｎｃ＞とで定まる限
界線を超えていないか否かを判定する装置である。
このように構成された本装置においては、タービンロー
タのクリープ変形およびメタル温度が、タービンロータ
１１の中心孔１２に挿着された直径・温度計測用プロー
ブ１３、信号ケーブル１４、テレメータ送信器１５、テ
レメータ受信器１６、信号処理器１７、なるオン・ライ
ンを介して常時監視できることになる。そして直径変化
量をベースとし、これに温度変化情報を加味した疲労寿
命の消費率演算が、第３図および第４図に示す構成の演
算システムによりなされるので、寿命評価の精度が著し
く向上することになる。
タのクリープ変形およびメタル温度が、タービンロータ
１１の中心孔１２に挿着された直径・温度計測用プロー
ブ１３、信号ケーブル１４、テレメータ送信器１５、テ
レメータ受信器１６、信号処理器１７、なるオン・ライ
ンを介して常時監視できることになる。そして直径変化
量をベースとし、これに温度変化情報を加味した疲労寿
命の消費率演算が、第３図および第４図に示す構成の演
算システムによりなされるので、寿命評価の精度が著し
く向上することになる。
なお本発明は前記一実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。
本発明のタービンロータのクリープ疲労・寿命監視装置
は、タービンロータの中心孔に挿入したプローブにより
上記ロータの直径とメタル温度とを検出し、検出された
情報をテレメータを用いて遠隔的に計測記録し、計測記
録した前記直径に関する情報に基いてクリープ変形予測
値を予測値演算手段により演算し、前記計測記録した前
記温度に関する情報に基いて熱応力を算出し、かつこの
熱応力からクリープ疲労寿命消費率を消費値算出手段に
より算出し、この消費値算出手段により算出されたクリ
ープ疲労寿命消費値と前記予測値演算手段により演算さ
れたクリープ変形予測値とに基いてクリープ疲労および
寿命の消費率を算定し、算定値が限界値を超えたか否か
を判定するようにしたことを特徴としている。
は、タービンロータの中心孔に挿入したプローブにより
上記ロータの直径とメタル温度とを検出し、検出された
情報をテレメータを用いて遠隔的に計測記録し、計測記
録した前記直径に関する情報に基いてクリープ変形予測
値を予測値演算手段により演算し、前記計測記録した前
記温度に関する情報に基いて熱応力を算出し、かつこの
熱応力からクリープ疲労寿命消費率を消費値算出手段に
より算出し、この消費値算出手段により算出されたクリ
ープ疲労寿命消費値と前記予測値演算手段により演算さ
れたクリープ変形予測値とに基いてクリープ疲労および
寿命の消費率を算定し、算定値が限界値を超えたか否か
を判定するようにしたことを特徴としている。
したがって本発明によれば、ターごンロータのクリープ
疲労ないし損傷がオン・ラインで常時監視できることに
なる。そして直径変化」をベースとし、これに温度変化
情報を加味した演算がなされるので、寿命評価の精度が
著しく向上することになる。その結果、タービンロータ
のクリープ変形およびメタル温度を常時連続的に監視で
き、ロータの変形による寿命の余裕度を適確に判定可能
なタービンロータのクリープ疲労・寿命監視装置を提供
できる。
疲労ないし損傷がオン・ラインで常時監視できることに
なる。そして直径変化」をベースとし、これに温度変化
情報を加味した演算がなされるので、寿命評価の精度が
著しく向上することになる。その結果、タービンロータ
のクリープ変形およびメタル温度を常時連続的に監視で
き、ロータの変形による寿命の余裕度を適確に判定可能
なタービンロータのクリープ疲労・寿命監視装置を提供
できる。
第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
はロータの直径およびメタル温度の計測手段を示す図、
第２図（ａ）（ｂ）は第１図の主要部の断面図、第３図
はクリープ疲労・寿命の消費率演算判定手段を示す概略
ブロック図、第４図は同じくクリープ疲労・寿命の消費
率演算判定手段を示す詳細ブロック図である。 １１・・・タービンロータ、１２・・・中心孔、１３・
・・直径・温度計測用プローブ、１４・・・信号ケーブ
ル、１５・・・テレメータ送信器、１６・・・テレメー
タ受信器、１７・・・信号処理器、１８・・・直径デー
タ出力端子、１９・・・温度データ出力端子、２１・・
・プローブ基軸、２２・・・アーム、２３・・・直径計
測センサ、２４・・・温度計測センサ、３１・・・クリ
ープ変形記録演算部、３２・・・温度変化記録演算部、
３３・・・クリープ疲労・寿命消費率演算判定部、４１
・・・中心孔直径変化記録器、４２・・・形状データメ
モリ、４３・・・ロータクリープ変形量計算器、４４・
・・材料定数補正器、４５・・・クリープ変形予測値演
算器、４６・・・温度変化記録器、４７・・・過渡熱応
力計算器、４８・・・疲労寿命消費値計算器、４９・・
・疲労寿命消費率演算判定器。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
はロータの直径およびメタル温度の計測手段を示す図、
第２図（ａ）（ｂ）は第１図の主要部の断面図、第３図
はクリープ疲労・寿命の消費率演算判定手段を示す概略
ブロック図、第４図は同じくクリープ疲労・寿命の消費
率演算判定手段を示す詳細ブロック図である。 １１・・・タービンロータ、１２・・・中心孔、１３・
・・直径・温度計測用プローブ、１４・・・信号ケーブ
ル、１５・・・テレメータ送信器、１６・・・テレメー
タ受信器、１７・・・信号処理器、１８・・・直径デー
タ出力端子、１９・・・温度データ出力端子、２１・・
・プローブ基軸、２２・・・アーム、２３・・・直径計
測センサ、２４・・・温度計測センサ、３１・・・クリ
ープ変形記録演算部、３２・・・温度変化記録演算部、
３３・・・クリープ疲労・寿命消費率演算判定部、４１
・・・中心孔直径変化記録器、４２・・・形状データメ
モリ、４３・・・ロータクリープ変形量計算器、４４・
・・材料定数補正器、４５・・・クリープ変形予測値演
算器、４６・・・温度変化記録器、４７・・・過渡熱応
力計算器、４８・・・疲労寿命消費値計算器、４９・・
・疲労寿命消費率演算判定器。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- タービンロータの中心孔に挿入したプローブにより上記
ロータの直径とメタル温度とを検出する手段と、この検
出手段により検出された情報をテレメータを用いて遠隔
的に計測記録する手段と、この計測記録手段により計測
記録した前記直径に関する情報に基いてクリープ変形予
測値を演算するクリープ変形の予測値演算手段と、前記
計測記録手段により計測記録した前記温度に関する情報
に基いて熱応力を算出しこの熱応力からクリープ疲労寿
命消費値を算出するクリープ疲労寿命の消費値算出手段
と、この消費値算出手段により算出されたクリープ疲労
寿命消費値と前記予測値演算手段により演算されたクリ
ープ変形予測値とに基いてクリープ疲労および寿命の消
費率を算定し限界値を超えたか否かを判定する手段とを
具備したことを特徴とするタービンロータのクリープ疲
労・寿命監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13938185A JPS62835A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | タ−ビンロ−タのクリ−プ疲労・寿命監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13938185A JPS62835A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | タ−ビンロ−タのクリ−プ疲労・寿命監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62835A true JPS62835A (ja) | 1987-01-06 |
Family
ID=15243991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13938185A Pending JPS62835A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | タ−ビンロ−タのクリ−プ疲労・寿命監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62835A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568254B2 (en) | 1999-12-23 | 2003-05-27 | Alstom (Switzerland) Ltd | Method for monitoring the creep behavior of rotating components of a compressor stage or turbine stage |
| JP2009092063A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | General Electric Co <Ge> | タービンブレードにおける変形を測定するための方法及びシステム |
| US20100296918A1 (en) * | 2007-11-02 | 2010-11-25 | Alstom Technology Ltd | Method for determining the remaining service life of a rotor of a thermally loaded turboengine |
| WO2016179767A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Schlumberger Technology Corporation | Fatigue analysis procedure for drill string |
| KR20180017599A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-21 | 한국전력공사 | 가스터빈 고온부품의 사용수명 산출 장치 및 방법 |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP13938185A patent/JPS62835A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568254B2 (en) | 1999-12-23 | 2003-05-27 | Alstom (Switzerland) Ltd | Method for monitoring the creep behavior of rotating components of a compressor stage or turbine stage |
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| JP2011503408A (ja) * | 2007-11-02 | 2011-01-27 | アルストム テクノロジー リミテッド | 熱負荷を受ける流体機械のロータの残り寿命を求める方法 |
| US8454297B2 (en) * | 2007-11-02 | 2013-06-04 | Alstom Technology Ltd | Method for determining the remaining service life of a rotor of a thermally loaded turboengine |
| WO2016179767A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Schlumberger Technology Corporation | Fatigue analysis procedure for drill string |
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