KR102328348B1 - 터빈의 계측 방법 및 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 빠뜨리지 않는 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있는 터빈의 계측 방법 및 계측 시스템을 제공한다.
차실(100, 200)을 구비하는 터빈에 있어서, 플랜지부(20, 21, 30, 31)의 길이 방향에 있어서의 전체 길이 L과, 플랜지부(20, 21, 30, 31)를 체결하는 볼트의 개수 N과, 플랜지부(20, 21, 30, 31)의 길이 방향에 있어서의 볼트의 간격에 기초해서 정한 계측 간격 M으로, 차실(100, 200)의 플랜지면(3, 4, 13, 14)의 요철을 길이 방향을 따라서 계측한다.

Description

터빈의 계측 방법 및 계측 시스템{MEASURING METHOD FOR TURBINE AND MEASURING SYSTEM}
본 발명은, 터빈의 계측 방법 및 계측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 터빈의 차실(내부 및 외부 차실)은, 반분할 형상의 상반 차실 및 하반 차실로 분할되어 있으며, 상반 차실 및 하반 차실의 플랜지부를 볼트로 체결하여 구성되어 있다. 차실 내에는, 정지체를 구성하는 다이어프램 등이나 정지체에 대해서 회전하는 회전체를 구성하는 터빈 로터 등이 수용되어 있다.
터빈의 정기 검사나 성능 개선 공사에 있어서는, 상반 차실과 하반 차실을 분리하여 작업을 행하고, 작업의 종료 후에는 조립 작업을 행하지만, 예를 들어 시일 핀 등을 교환하여 터빈 로터와 시일 핀의 간극을 좁게 함으로써 간극을 통과하는 증기(작동 유체)의 양을 억제하는 성능 개선 공사에 있어서의 조립 작업에서는, 터빈 로터와 시일 핀의 접촉이 발생하지 않도록 간극의 관리를 엄밀하게 행할 필요가 있다.
한편, 고온고압하에서 장시간 운전한 터빈의 차실 등에는 소성 변형이 발생하기 때문에, 조립 작업에 있어서의 차실 및 내장 부품의 조정량을 정확하게 예측 할 필요가 있다. 조정량의 예측에는 변형된 차실의 플랜지부의 수평면을 체결했을 때의 이동량이 필요하며, 이 이동량을 구하기 위해서는 차실의 플랜지면의 변형량을 정확하게 계측할 필요가 있다.
이와 같은 터빈의 계측에 관한 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 주로, 평면, 원통, 곡면으로 이루어지는 계측 대상의 치수를 측정할 때 비접촉식 3차원 측정기에 의해 전체 형상을 측정하고, 전체 형상의 3차원 형상 데이터를 생성하는 제1 스텝과, 계측 대상을 평면, 원통, 곡면부로 분할하고, 레이저 추미식 비접촉 측정기와 레이저 추미식 접촉 측정기로 측정하는 제2 스텝과, 상기 제2 스텝에서 레이저 추미식 비접촉 측정기로부터 얻어진 데이터에 기초하여 곡면부의 3차원 형상 데이터를 생성하는 제3 스텝과, 상기 제2 스텝에서 레이저 추미식 접촉 측정기로부터 얻어진 데이터에 기초하여 평면, 및 원통을 산출하는 제4 스텝과, 손 계측 에 의해 얻어진 주요부 치수의 입력을 접수하는 제5 스텝과, 상기, 제1, 제3, 제4 및, 제5 스텝에서 얻어진 데이터를 합성하는 제6 스텝과, 해당 제6 스텝에서 얻어진 데이터에 기초하여 설계 데이터를 작성하는 제7 스텝을 구비한 3차원 치수 측정 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-32922호 공보
상기 종래 기술에 있어서는, 레이저 추미식 비접촉 3차원 측정기나 레이저 추미식 접촉 측정기를 사용하여 계측 대상인 터빈의 차실 등의 계측을 행하고 있다. 그러나, 예를 들어 레이저 스캔 등의 기술을 이용하는 비접촉 측정을 행하는 경우에는, 상반 차실과 하반 차실의 볼트에 의한 체결부에는 차실 볼트 등의 장해물이 있기 때문에, 장해물의 그림자나 광택면에 의한 반사, 조명이나 일광 등의 외부 요인의 영향을 받는 경우가 있어, 계측 정밀도가 저하되어버릴 우려가 있다. 또한, 접촉 측정을 행하는 경우에는, 계측 결과에 기초하여 파악되는 측정 대상물의 형상의 정밀도를 확보하기 위해서, 보다 많은 측정점에서 계측할 필요가 있지만, 계측점의 증가는 계측 시간의 증가를 초래하게 되어, 계측 시간의 연장에 의한 공사비 증가나 공정 지연에 수반되는 가동 지연이 발전 손실의 막대한 증가로 이어지게 된다. 한편, 계측점의 준비되지 않은 삭감은 정밀도의 저하를 초래해버리기 때문에, 계측점의 설정에는, 계측 정밀도와 계측 시간의 양쪽을 고려할 필요가 있다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것으로, 계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 빠뜨리지 않는 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있는 터빈의 계측 방법 및 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 상반 차실과 하반 차실의 각각의 플랜지부를 볼트로 체결하여 구성된 차실과, 상기 차실의 내부에 수용된 정지체와, 상기 차실의 내부에 수용되고, 상기 정지체에 대해서 회전하는 회전체를 구비하는 터빈의 계측 방법에 있어서, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 전체 길이와, 상기 플랜지부를 체결하는 볼트의 개수와, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 상기 볼트의 간격에 기초하여 미리 정한 계측 간격으로, 상기 상반 차실과 상기 하반 차실로 분해한 상태의 상기 차실의 플랜지부의 서로의 접촉면의 요철을 길이 방향을 따라서 계측하는 것으로 한다.
본 발명에 의하면, 계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 빠뜨리지 않는 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있다.
도 1은 터빈의 일례로서 나타내는 증기 터빈의 외부 차실을 하반 외부 차실과 상반 외부 차실로 분해한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 증기 터빈의 내부 차실을 하반 내부 차실과 상반 내부 차실로 분해한 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 계측 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 계측 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 내부 차실의 플랜지부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 내부 차실의 플랜지부를 발췌하여 나타내는 평면도이다.
도 7은 하반 내부 차실의 플랜지면의 계측 방법에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8은 하반 내부 차실의 일부를 발췌하여 상세히 나타내는 도면이다.
도 9는 종래 기술을 이용한 경우의 플랜지면의 계측 결과의 일례를 비교예로서 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태에 있어서의 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 차실 내부에 있어서의 증기의 흐름의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 플랜지면의 폭 방향의 변위가 없는 상태의 하반 내부 차실의 길이 방향으로 수직인 면에서의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 플랜지면이 폭 방향의 내측으로 경사진 상태의 하반 내부 차실의 길이 방향으로 수직인 면에서의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 플랜지면이 폭 방향의 외측으로 경사진 상태의 하반 내부 차실의 길이 방향으로 수직인 면에서의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
<제1 실시 형태>
본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 9를 참조하면서 설명한다.
도 1은, 터빈의 일례로서 나타내는 증기 터빈의 외부 차실을 하반 외부 차실과 상반 외부 차실로 분해한 모습을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 증기 터빈의 내부 차실을 하반 내부 차실과 상반 내부 차실로 분해한 모습을 나타내는 도면이다.
증기 터빈은, 도시를 생략하였지만, 로터 등으로 구성되는 회전체와, 다이어프램, 블레이드 링, 패킹 링, 더미 링 등으로 이루어지는 익환(翼環) 등으로 구성되는 정지체를, 하반 차실(하반 외부 차실(1), 하반 내부 차실(11))과 상반 차실(상반 외부 차실(2), 상반 내부 차실(12))의 각각의 플랜지부(20, 21, 30, 31)를 볼트로 체결하여 형성되는 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)의 내부에 수용하여 구성되어 있다. 또한, 정지체의 일부에는 외부 차실(100)이나 내부 차실(200)의 외부에 설치되는 것도 있다.
외부 차실(100)은, 하반 외부 차실(1)의 플랜지부(20)의 상측의 플랜지면(3)과 상반 외부 차실(2)의 플랜지부(21)의 하측의 플랜지면(4)이 대향하게 맞닿게 해서 합친 상태에서 서로의 위치를 조정하고, 하반 외부 차실(1)과 상반 외부 차실(2)의 플랜지부(20, 21)에 각각 마련된 볼트 구멍(5, 9)을 통해 체결 볼트로 체결함으로써 형성되어 있다.
마찬가지로, 내부 차실(200)은, 하반 내부 차실(11)의 플랜지부(30)의 상측의 플랜지면(13)과 상반 내부 차실(12)의 플랜지부(31)의 하측의 플랜지면(14)이 대향하도록 맞닿게 해서 합친 상태에서 서로의 위치를 조정하고, 하반 내부 차실(11)과 상반 내부 차실(12)의 플랜지부(30, 31)에 각각 마련된 볼트 구멍(15, 19)을 통해 체결 볼트로 체결함으로써 형성되어 있다.
이와 같은 터빈(증기 터빈)의 조립 작업을 정확하고도 원활하게 실시하기 위해서는, 정확한 위치에 조정된 회전체를 기준으로 하여, 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)에 있어서의 정지체의 위치를 계측해서 조정하는 작업(얼라인먼트 작업)을 실시할 필요가 있다. 단, 일정 기간 운전한 증기 터빈은, 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)은, 크리프 등의 영향으로 플랜지면(3, 4, 13, 14)에 변형이 발생하고 있는 경우가 있다.
도 5는, 내부 차실의 플랜지부를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6은, 내부 차실의 플랜지부를 발췌하여 나타내는 평면도이다.
도 5 및 도 6에 예시한 바와 같이, 일정 기간 운전한 증기 터빈에 있어서는, 하반 내부 차실(11)이나 상반 내부 차실(12)의 플랜지부(30, 31)를 체결 볼트로 체결할 때 대향해서 접하는 플랜지면(13, 14)에, 크리프 등의 영향으로 제조 시의 평면 형상(설계 형상)에 대해서 볼록형의 부분(볼록부(32))이나 오목형의 부분(오목부(33)) 등과 같은 변형이 발생하는 경우가 있다. 외부 차실(100)의 하반 외부 차실(1)이나 상반 외부 차실(2)에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있다.
이와 같은 외부 차실(100)이나 내부 차실(200)의 얼라인먼트 작업에서는, 서로 접하는 플랜지면(3, 4, 13, 14)의 면 형상을 각각 계측하고, 계측 결과에 기초하여 플랜지면(3, 4, 13, 14)의 변형에 의한 차실의 변위량을 예측하고, 정지체 등의 위치의 적절한 조정량을 산출할 필요가 있다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 계측 방법의 기본 원리에 대하여 설명한다.
도 7은, 하반 내부 차실의 플랜지면의 계측 방법에 대하여 설명하는 도면이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)에 있어서의 플랜지면(3, 4, 13, 14) 중, 하반 내부 차실(11)의 플랜지면(13)에 대하여 대표하여 설명하지만, 다른 플랜지면(3, 4, 14)에 대해서도 마찬가지의 계측 방법을 적용하는 것이 가능하다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 플랜지부(30)의 길이 방향에 있어서의 전체 길이 L과, 플랜지부(30)를 체결하는 볼트의 개수(볼트 구멍(15)의 수) N과, 플랜지부(30)의 길이 방향에 있어서의 볼트의 간격(최대 피치 Pma, 최소 피치 Pmi)에 기초하여, 하기의 (식 1)에 나타내는 계측 간격 M을 미리 구하고, 이 계측 간격 M 이하의 간격으로 플랜지면(13)을 길이 방향을 따라서, 예를 들어 하반 내부 차실(11)에 있어서의 내측과 외측에 대하여 계측한다.
Ｍ＝（Ｌ／Ｎ）×（Ｐｍｉ／Ｐｍａ）　···（식１）
상기 (식 1)은, 계측 시간에 영향을 미치는 계측 점수의 억제와 계측 정밀도에 영향을 미치는 계측 점수의 증가에 감안하여, 실험적·경험적으로 구해진 것이며, (식 1)에 기초하여 플랜지면(13)의 계측을 행함으로써, 계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 빠뜨리지 않는 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 계측 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 계측 시스템(300)은, 플랜지면(3, 4, 13, 14)의 계측에 사용하는 것이며, 프로브 본체(301a) 및 프로브 본체(301a)에 기단을 고정하여 선단을 계측 대상물(차실(1, 2, 11, 12)의 각 플랜지면(3, 4, 13, 14))에 접촉시키는 막대 형상의 프로브 부재(301b)를 갖는 포인트 프로브(301)와, 차실(1, 2, 11, 12)을 포함해서 미리 정해진 좌표계에 있어서의 포인트 프로브(301)의 위치 및 방향을 검출하는 프로브 위치 검출 장치(302)와, 프로브 위치 검출 장치(302)로부터의 검출 결과에 기초하여 프로브 부재(301b)의 선단의 좌표계에 있어서의 위치를 연산하는 제어 장치(303)를 구비하고 있다.
계측 시스템(300)은, 예를 들어 레이저광(312)에 의해 포인트 프로브(301)의 위치 및 방향을 검출함으로써 프로브 부재(301b)의 선단의 위치를 계측하는 방식을 채용하고 있으며, 레이저 트래커인 프로브 위치 검출 장치(302)에 의해 프로브 본체(301a)에 마련된 복수의 기준점의 위치를 정확하게 검출함으로써, 미리 정해진 형상의 프로브 부재(301b)의 선단의 좌표계에 있어서의 위치를 특정할 수 있다. 즉, 프로브 부재(301b)의 선단을 측정 대상물에 접촉시킨 상태에서 선단의 위치(좌표)를 취득함으로써, 측정 대상물의 표면 위치(좌표)를 취득할 수 있다. 또한, 프로브 부재(301b)를 길이나 형상이 다른 것으로 교환하고, 위치 계산에 사용하는 프로브 부재(301b)의 형상의 정보를 갱신함으로써, 보다 복잡한 형상의 대상물의 계측을 행할 수 있다.
제어 장치(303)는, 상기 (식 1)에서 산출한 계측 간격 M 이하의 간격으로 플랜지면(13) 위의 계측점(프로브 부재(301b)의 선단을 접촉시키는 위치)을 길이 방향을 따라서 설정함과 함께, 프로브 본체(301a)의 위치(즉, 프로브 부재(301b)의 선단의 위치)를 상시 계측하고, 계측점과 프로브 부재(301b)의 선단의 거리가 미리 정한 범위 내로 된 경우에, 포인트 프로브(301)의 조작자(오퍼레이터)에게 프로브 부재(301b)의 선단이 계측점에 가까운 것을 통지 장치(예를 들어, 스피커(304)나 도시하지 않은 유선, 무선 접속된 태블릿이나 스마트워치 등을 사용해도 됨)를 통해 통지한다. 오퍼레이터는, 통지 장치에 의한 통지에 따라서 프로브 부재(301b)의 선단을 측정 대상물의 표면(여기서는, 측정점과 동일한 의미임)에 접촉시킨 상태에서, 예를 들어 계측 버튼의 누름과 같은 정보 취득의 계기로 되는 조작을 행하여, 측정 대상물의 표면 형상(표면의 위치 좌표)의 계측을 행한다.
도 4는, 계측 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제어 장치(303)는, 우선, 상기 (식 1)에 기초하여, 계측 간격 M을 산출하고(스텝 S100), 계측 간격 M에 기초하여 플랜지면(13) 위에 길이 방향을 따라서 계측점을 설정한다(스텝 S110).
계속해서, 프로브 위치 검출 장치(302)로부터 포인트 프로브(301)의 위치 및방향의 정보를 취득하여, 프로브 부재(301b)의 선단의 위치 좌표를 연산하여 취득하고(스텝 S120), 프로브 부재(301b)의 선단이 계측점으로부터 미리 정한 거리의 범위 내, 즉, 계측점으로서 허용할 수 있는 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(스텝 S130).
스텝 S130에서의 판정 결과가 "예"인 경우에는, 통지 장치를 통해 오퍼레이터에 계측 가능하다는 취지를 통지하고(스텝 S140), 오퍼레이터에 의한 계측 처리, 즉, 프로브 부재(301b)의 선단을 계측 대상물에 접촉한 상태에서의 위치 좌표의 취득 처리가 행해지면(스텝 S150), 계속해서, 모든 계측점에서 계측 처리를 행하였는지 여부를 판정하고(스텝 S160), 판정 결과가 "예"인 경우에는 처리를 종료한다.
또한, 스텝 S130에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 또는 스텝 S160에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우에는, 스텝 S120의 처리로 되돌아간다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서의 효과를 설명한다.
도 8은, 하반 내부 차실의 일부를 발췌하여 상세히 나타내는 도면이다.
예를 들어, 종래 기술과 같이, 레이저 추미식 비접촉 3차원 측정기나 레이저 추미식 접촉 측정기를 사용하여 계측 대상인 터빈의 차실 등의 계측을 행하는 경우, 도 8에 도시한 바와 같이 플랜지부에는 체결 볼트 등의 장해물이 있기 때문에 정확한 계측이 곤란하다. 또한, 레이저 스캔 등의 기술을 이용하는 비접촉 측정을 행하는 경우에도, 장해물의 그림자나 광택면에 의한 반사, 조명이나 일광 등의 외부 요인의 영향을 받는 경우가 있어, 계측 정밀도가 저하되어버릴 우려가 있다. 한편, 접촉 측정기나 비접촉 측정기를 사용하고, 장해물 등의 조건을 감안하여 시간을 들여 상세한 계측을 행하는 것도 생각되지만, 계측 시간의 연장은 공사비나 발전 손실의 막대한 증가로 이어지기 때문에, 계측 정밀도 향상의 방법으로서는 적당하지 않다.
이에 반하여 본 실시 형태에 있어서는, 상반 차실(상반 외부 차실(2), 상반 내부 차실(12))과 하반 차실(하반 외부 차실(1), 하반 내부 차실(11))의 각각의 플랜지부(20, 21, 30, 31)를 볼트로 체결하여 구성된 차실(외부 차실(100), 내부 차실(200))과, 차실의 내부에 수용된 정지체와, 상기 차실의 내부에 수용되고, 정지체에 대해서 회전하는 회전체를 구비하는 터빈에 있어서, 플랜지부(20, 21, 30, 31)의 길이 방향에 있어서의 전체 길이 L과, 플랜지부(20, 21, 30, 31)를 체결하는 볼트의 개수 N과, 플랜지부(20, 21, 30, 31)의 길이 방향에 있어서의 볼트의 간격(최소 피치 Pmi, 최대 피치 Pma)에 기초하여 상기 (식 1)에서 미리 정한 계측 간격 M으로, 상반 차실과 상기 하반 차실로 분해한 상태의 차실 플랜지부(20, 21, 30, 31)의 서로 접촉면(플랜지면(3, 4, 13, 14))의 요철을 길이 방향을 따라서 계측하도록 구성하였으므로, 계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 빠뜨리지 않는 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있다.
도 9 및 도 10은, 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이며, 도 9는 종래 기술을 이용한 경우의 계측 결과의 일례를 비교예로서 나타내는 도면, 도 10은 본 실시 형태에 있어서의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 계측점의 간격을 넓게 취하는 경우에는, 계측점의 수는 적어지지만, 실제 형상의 수직 방향(Y 방향)의 변위량의 피크 등, 실제 형상과 계측 결과가 괴리되어 있는 부분이 있어, 계측 대상물의 형상의 특징을 정확하게 파악하고 있다고는 할 수 없다.
이에 반하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 (식 1)에 기초하여 구한 계측 간격 M으로 계측한 경우에는, 계측점의 증가를 억제하면서, 계측 대상물의 형상의 특징을 정확하게 파악할 수 있으며 계측 시간의 연장을 억제하면서, 적절한 계측 정밀도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
<제1 실시 형태의 변형예>
제1 실시 형태의 변형예에 대하여 도 11 및 도 12를 참조하면서 설명한다.
본 변형예는, 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)에 있어서, 변위가 클 것이라고 예측되는 위치에서 계측 간격 M이 보다 좁아지도록 가중치 부여를 행하는 것이다.
도 11은, 차실 내부에 있어서의 증기의 흐름의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12는, 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 내부 차실(200)에 있어서는, 고온의 증기에 노출되어 고온이 되는 범위 A에 있어서는, 도 12의 범위 B나 범위 C에 나타낸 바와 같이, 보다 온도가 낮은 다른 부분에 비하여 플랜지면의 변위가 보다 커지는 경향이 있다. 또한, 외부 차실(100) 및 내부 차실(200)에 있어서, 배관에 의한 구속이나 신장에 의한 반력의 영향이 있는 부위에서는, 플랜지면의 변위가 보다 커지는 경향이 있다. 그래서, 하기 (식 2)에 나타내는 바와 같이, 플랜지면의 변위가 커지는 경향의 부위에 있어서 계측 간격 M이 작아지는 가중치 변수 Z를 도입한다.
Ｍ＝（Ｌ／Ｎ）×（Ｐｍｉ／Ｐｍａ）×Ｚ···（식 ２）
가중치 변수 Z는, 예를 들어 부위 온도에 기초하여 변화되도록 정해지거나, 혹은, 기타 요인에 기초하여 변화되도록 정해지거나 하는 것이다.
그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 변형예에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플랜지면의 변위량에 영향을 미치는 온도나 기타 요인에 대응하여 계측 간격 M을 산출하도록 구성하였으므로, 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태를 도 13 내지 도 16을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태는, 플랜지면의 길이 방향의 계측에 추가하여, 폭 방향의 계측을 행하는 것이다.
도 13은, 플랜지면의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 14 내지 도 16은, 하반 내부 차실의 길이 방향으로 수직인 면에서의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 길이 방향에 있어서의 위치D나 위치 E와 같이 플랜지면의 변위가 큰 위치에 있어서, 플랜지면의 폭 방향으로 계측을 행하는 것이다. 플랜지면의 변위량이 큰 경우에는, 플랜지면의 폭 방향에 대해서도 변위의 변화가 현저한 것을 생각할 수 있다. 플랜지부는, 폭 방향에 대해서도 변위할 가능성이 있고, 또한, 그 변위량은 길이 방향의 위치에 따라 상이함이 예상된다. 한편, 플랜지면을 길이 방향을 따라서 계측한 경우의 변위량이 큰 위치에 있어서 폭 방향의 변위량이 클 가능성이 높다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 길이 방향에 있어서의 위치 D나 위치 E와 같이 플랜지면의 변위가 큰 위치에 있어서, 폭 방향을 따라서 플랜지면의 계측을 행한다. 이에 의해, 도 14에 도시한 바와 같은 폭 방향의 변위가 없는 경우와 비교하여, 도 15에 도시한 바와 같은 내측으로 경사진 형상으로 변형, 혹은, 도 16에 도시한 바와 같은 외측으로 경사진 형상으로 변형되었음을 파악할 수 있음과 함께, 그 변형량(변위량)을 파악할 수 있다.
그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플랜지면을 폭 방향으로 본 경우에 폭 방향을 따라서 변위량이 상이함을 생각할 수 있는 위치에 있어서, 플랜지면을 폭 방향을 따라서 계측하도록 구성하였으므로, 계측 시간의 연장을 억제하면서, 계측 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
<부기>
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예나 조합이 포함된다. 또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 상기 각 구성, 기능 등은, 그것들의 일부 또는 전부를, 예를 들어 집적 회로에서 설계하는 등에 의해 실현해도 된다. 또한, 상기 각 구성, 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다.
1: 하반 외부 차실
2: 상반 외부 차실
3, 4: 플랜지면
5, 9: 볼트 구멍
11: 하반 내부 차실
12: 상반 내부 차실
13, 14: 플랜지면
15, 19: 볼트 구멍
20, 21, 30, 31: 플랜지부
32: 볼록부
33: 오목부
100: 외부 차실
200: 내부 차실
300: 계측 시스템
301: 포인트 프로브
301a: 프로브 본체
301b: 프로브 부재
302: 프로브 위치 검출 장치
303: 제어 장치
304: 스피커
312: 레이저광

Claims (5)

  1. 상반 차실과 하반 차실의 각각의 플랜지부를 볼트로 체결하여 구성된 차실과, 상기 차실의 내부에 수용된 정지체와, 상기 차실의 내부에 수용되고, 상기 정지체에 대해서 회전하는 회전체를 구비하는 터빈의 계측 방법에 있어서,
    상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 전체 길이와, 상기 플랜지부를 체결하는 볼트의 개수와, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 상기 볼트의 간격에 기초하여 미리 정한 계측 간격 M이하의 간격으로, 상기 상반 차실과 상기 하반 차실로 분해한 상태의 상기 차실의 플랜지부의 서로의 접촉면의 요철을 길이 방향을 따라서 계측하고,
    상기 계측 간격 M은, 상기 플랜지부의 길이 방향의 전체 길이를 L, 상기 볼트의 개수를 N, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 상기 볼트의 간격의 최솟값 및 최댓값을 각각 Pmi 및 Pma로 한 경우에, 하기 (식 1)에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는, 터빈의 계측 방법.
    Ｍ＝（Ｌ／Ｎ）×（Ｐｍｉ／Ｐｍａ）　···（식 １）
  2. 제1항에 있어서,
    프로브 본체와, 상기 프로브 본체에 기단을 고정하여 선단을 계측 대상물에 접촉시키는 막대 형상의 프로브 부재를 갖고, 상기 차실을 포함해서 미리 정해진 좌표계에 있어서의 상기 프로브 부재의 선단 위치를 계측 가능한 포인트 프로브에 의해, 상기 접촉면의 요철을 계측하는 것을 특징으로 하는, 터빈의 계측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계측 간격은, 또한, 상기 터빈의 가동 중에 있어서의 상기 차실의 온도 분포에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는, 터빈의 계측 방법.
  4. 상반 차실과 하반 차실의 각각의 플랜지부를 볼트로 체결하여 구성된 차실과, 상기 차실의 내부에 수용된 정지체와, 상기 차실의 내부에 수용되고, 상기 정지체에 대해서 회전하는 회전체를 구비하는 터빈의 상기 차실의 플랜지부의 서로의 접촉면의 요철을 상기 상반 차실과 상기 하반 차실로 분해한 상태에서 계측하는 계측 시스템에 있어서,
    프로브 본체와, 상기 프로브 본체에 기단을 고정하여 선단을 계측 대상물에 접촉시키는 막대 형상의 프로브 부재를 갖는 포인트 프로브와,
    상기 차실을 포함해서 미리 정해진 좌표계에 있어서의 상기 포인트 프로브의 위치 및 방향을 검출하는 프로브 위치 검출 장치와,
    상기 프로브 위치 검출 장치로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 프로브 부재의 선단 상기 좌표계에 있어서의 위치를 연산하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 전체 길이와, 상기 플랜지부를 체결하는 볼트의 개수와, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 상기 볼트의 간격에 기초하여 미리 정한 간격 이하로, 상기 상반 차실과 상기 하반 차실로 분해한 상태의 상기 차실의 플랜지부의 서로의 접촉면에 길이 방향을 따라서 설정된 복수의 계측점과, 상기 프로브 부재의 선단과의 거리가 미리 정한 범위 내로 된 경우에, 상기 포인트 프로브의 조작자에게 상기 프로브 부재의 선단이 계측점에 가까운 것을 통지 장치를 통해 통지하고,
    상기 미리 정한 간격은, 상기 플랜지부의 길이 방향의 전체 길이를 L, 상기 볼트의 개수를 N, 상기 플랜지부의 길이 방향에 있어서의 상기 볼트의 간격의 최솟값 및 최댓값을 각각 Pmi 및 Pma로 한 경우에, 하기 (식 2)에 의해 표시되는 M인것을 특징으로 하는, 계측 시스템.
    Ｍ＝Ｌ／Ｎ×（Ｐｍｉ／Ｐｍａ）　···（식 2）
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7136739B2 (ja) * 2019-04-12 2022-09-13 三菱重工業株式会社 タービンの計測方法および計測システム

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757423A (en) * 1970-10-19 1973-09-11 Bendix Corp Measuring apparatus
GB2180117B (en) * 1985-09-05 1989-09-06 Ferranti Plc Three-dimensional position measuring apparatus
US5031314A (en) 1989-07-28 1991-07-16 Westinghouse Electric Corp. Method of measuring joint gaps and restoring same
JPH05133741A (ja) * 1991-11-13 1993-05-28 Kanai Hiroyuki デイスク平面度自動測定装置
DE59711570D1 (de) * 1996-12-21 2004-06-03 Zeiss Carl Verfahren zur Steuerung eines Koordinatenmessgerätes und Koordinatenmessgerät
JP2007032504A (ja) 2005-07-29 2007-02-08 Toshiba Corp 蒸気タービンの内部構成部品の位置調整方法とこの方法で用いられる計測装置
US7493809B1 (en) 2007-10-04 2009-02-24 General Electric Company Method and system for measuring deformation in turbine blades
DE202010006061U1 (de) 2010-04-23 2010-07-22 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Messsonde zur zerstörungsfreien Messung der Dicke dünner Schichten
WO2012132085A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 三菱重工業株式会社 蒸気タービンの車室位置調整装置
US8701298B2 (en) * 2011-06-01 2014-04-22 Tesa Sa Coordinate measuring machine
JP5610443B2 (ja) 2011-08-01 2014-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ３次元寸法測定方法
JP2013185456A (ja) * 2012-03-06 2013-09-19 Toshiba Corp 蒸気タービンの測定方法，測定装置，および蒸気タービンの製造方法
EP2698596A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-19 Hexagon Technology Center GmbH Method and system for determining spatial coordinates with a mobile coordinate measuring machine
US10089415B2 (en) * 2013-12-19 2018-10-02 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
JP6698248B2 (ja) 2016-01-13 2020-05-27 株式会社東京精密 三次元測定機、測定方法、及び測定プログラム
JP6428667B2 (ja) * 2016-02-12 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 基準面の位置測定方法
JP6778089B2 (ja) * 2016-11-22 2020-10-28 三菱パワー株式会社 タービンの組立方法
JP6740167B2 (ja) * 2017-04-20 2020-08-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラム
JP2019049233A (ja) 2017-09-11 2019-03-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラム
JP6864596B2 (ja) * 2017-10-06 2021-04-28 三菱パワー株式会社 タービン組立支援プログラム、タービン組立支援システム及びタービンの組立方法
JP7136739B2 (ja) * 2019-04-12 2022-09-13 三菱重工業株式会社 タービンの計測方法および計測システム

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