(57)【要約】【課題】蒸気タービンなどの回転機械における動翼のエロージョンについて、簡易なシステム構造と簡易な処理により、高い精度での監視を行えるようにする。【解決手段】監視対象のタービン段落２における動翼４の前縁側に対向する流路中に設定される定点１４での変動圧力を圧力測定装置１１で測定し、それで得られる定点変動圧力を当該定点変動圧力に関して予め設定してあるエロージョン限界判定基準値に基づいて判定することで動翼について限界エロージョンの発生を判定するようにして翼エロージョン監視をなすようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動翼と静翼で構成される段落を軸方向で１段以上有する回転機械における前記動翼について限界エロージョンの発生を監視する翼エロージョン監視方法において、
監視対象段落における前記動翼の前縁側に対向する流路中に設定される定点での変動圧力を測定し、それで得られる定点変動圧力を当該定点変動圧力に関して予め設定してあるエロージョン限界判定基準値に基づいて判定することで前記監視対象段落における前記動翼について前記限界エロージョンの発生を判定するようにして前記監視をなすようにされていることを特徴とする翼エロージョン監視方法。
【請求項２】
前記動翼のチップ側前縁に対向する位置に前記定点を設定するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の翼エロージョン監視方法。
【請求項３】
前記定点変動圧力として、前記動翼の回転数と監視対象段落における前記動翼の枚数から(動翼枚数)×回転数(rpm)/60として求められるＢＰＦ周波数の変動圧力を用いるようにされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の翼エロージョン監視方法。
【請求項４】
前記監視対象段落における圧力比を前記エロージョン限界判定基準値に反映させるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の翼エロージョン監視方法。
【請求項５】
前記エロージョン限界判定基準値は、前記限界エロージョンが発生したエロージョン限界動翼又はそれに相当する動翼についてなされる試験又は解析で求める前記定点変動圧力に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の翼エロージョン監視方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の翼エロージョン監視方法で用いられる翼エロージョン監視システムであって、
前記定点変動圧力の測定を行う圧力測定装置、前記エロージョン限界判定基準値を格納する判定基準値格納装置、及び前記圧力測定装置からの前記定点変動圧力を前記エロージョン限界判定基準値に基づいて判定することで前記監視対象段落における前記動翼について前記限界エロージョンの発生を判定するエロージョン限界判定装置を備えていることを特徴とする翼エロージョン監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼を有する回転機械における動翼に生じるエロージョンの監視に係り、特に発電プラントなどの蒸気タービンプラントで用いられるような蒸気タービンに好適なエロージョン監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンやガスタービンなどの回転機械は、一般に、動翼と静翼で構成される段落を軸方向で複数段有している。こうした段落構造で翼（動翼と静翼）を有する回転機械には、各段落の特性に応じて翼にエロージョンが生じ、そのエロージョンで翼が損傷するという問題がある。
【０００３】
以下では回転機械の代表的な例として蒸気タービンについて説明するとして、蒸気タービンにおけるエロージョンは、低圧タービンの動翼の場合、低圧タービンで湿り蒸気が発生し、その湿り蒸気中の水滴が動翼の負圧面（回転方向側の面）に衝突することで引き起こされる。このような湿り蒸気を主な原因とするエロージョンは後段の動翼で生じ易い。一方、高中圧タービンでは、主に初段の翼がエロージョンによる損傷を受け易い。これは、高中圧タービンにおけるエロージョンがソリッドパーティクルエロージョンであるからである。すなわちソリッドパーティクルエロージョンは、蒸気速度の大きい条件下でボイラなどで発生した固形微粒子（ソリッドパーティクル）が翼に衝突して引き起こされるエロージョンであり、ソリッドパーティクルの翼への衝突が後段よりも初段で多くなるからである。
【０００４】
このようなエロージョンは徐々に進行し、放置しておくと、最終的にはエロージョンによる損傷で翼が破損するなどして蒸気タービンの運転継続を困難とするような事態を招く可能性がある。そのため翼エロージョンについての監視が必要となる。すなわち必要な段落における翼のエロージョンの進行を適切に監視し、翼の破損などに結びつくおそれのある限界的な状態までエロージョンが進行した場合、つまり限界エロージョンが発生した場合には、その翼をエロージョン限界翼とし、正常な翼と交換するなどの対処を行えるようにする必要がある。
【０００５】
こうしたことから翼エロージョン監視を自動的に行えるようにする様々な技術が提案されている。例えば特許文献１の「蒸気タービン翼の寿命監視装置」では、運転中の蒸気タービンにおける蒸気流量、圧力、湿り度、翼と水滴の相対速度、及び水滴の絶対速度を用いて単位時間当りの浸蝕量を算定するとともに、その単位時間当りエロージョン量から現在までの総浸蝕量を算出するようにしている。
【０００６】
また特許文献２の「蒸気タービンの動翼浸食防止装置」では、運転中の蒸気タービンにおける蒸気中の水滴の径、蒸気湿り度、及び蒸気圧力を用いて動翼の浸食速度を求め、その浸食速度が設定上限値を超えた場合に警報を発するようにしている。
【０００７】
また特許文献３の「タービン翼の浸蝕監視装置」では、運転中の蒸気タービンで動翼の表面形状を光学的に測定することで浸蝕量を予測するようにしている。
【０００８】
また特許文献４の「蒸気タービンノズルエロージョン監視方法」では、運転中の蒸気タービンにおける蒸気加減弁前圧力、蒸気加減弁開度、及び蒸気加減弁後圧力を用いて主蒸気流量と動翼入口圧力を求め、さらに主蒸気流量と動翼入口圧力を用いて動翼圧力差最大値を求め、そしてその動翼圧力差最大値に基づいて求める動翼応力最大値が所定の数値内にあるかを判定するようにして浸蝕の監視を行うようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５６−１２６８２号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０７８０４号公報
【特許文献３】特開昭６３−２４６６７３号公報
【特許文献４】特公平５−８８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
翼エロージョン監視については、上述の特許文献１〜特許文献４の例のように、自動的な監視を可能とする技術が様々提案されている。しかしこれらの従来の技術はいずれも実用化されていない。その理由は必ずしも定かでないが、装置構造や監視における処理が複雑になり過ぎたり、監視精度に問題を残したりするということが大きく影響していると考えられる。
【００１１】
このように現状では自動的な監視法を用いることができていない。そのためプラントの定期検査時に蒸気タービンを分解して目視したり、あるいはノズル面積を測定したりして限界エロージョンの発生を判定する方法が採られているが、それには定期検査時にプラントの運転を停止する必要がある。しかるに、近年では定期検査時でもプラントを停止させず、より長期間での連続的運転を行うことによりプラントの運用効率を上げるというニーズが増える傾向にある。このようなニーズに応えるには、蒸気タービンが運転中でもエロージョンの監視をなせるようにする必要があるが、現状では運転中の蒸気タービンについて行う聴音でエロージョンの進行を判定するという、精度の低い方法を採らざるを得ず、限界エロージョンの発生を高い精度で特定することまではできていないのが実情である。
【００１２】
こうしたことから自動的な監視法に対する要求がますます高まってきているが、それに応えるには、翼の限界エロージョン、特にエロージョンの影響が大きな動翼について限界エロージョンの高い精度での監視を簡易なシステム構造と簡易な処理で行えるようにすることが求められる。
【００１３】
本発明は以上のような要求を背景になされたものであり、その課題は、蒸気タービンなどの回転機械における動翼のエロージョンについて、簡易なシステム構造と簡易な処理により、高い精度での監視を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
動翼の前縁には蒸気などの作動流体の衝突で周囲より圧力の高い高圧力部が形成される。この高圧力部を動翼前縁高圧力部と呼ぶとして、この動翼前縁高圧力部に着目する。
【００１５】
動翼前縁高圧力部は、動翼の前縁近傍が中心となる圧力分布を形成する。そのため監視対象段落における動翼の前縁側に対向する流路中に適宜に設定する定点での圧力は、その定点と動翼前縁高圧力部の圧力分布中心との距離に応じて動翼前縁高圧力部の影響を受ける。そして動翼前縁高圧力部による定点の圧力への影響は、動翼の回転動に伴う特有の変化パターンでもたらされる。そのため定点の圧力は、動翼の回転動に相関して大きさが変化する変動圧力となる。つまり、定点には動翼前縁高圧力部に起因する変動圧力がもたらされるということである。この変動圧力を定点変動圧力と呼ぶとする。
【００１６】
一方、動翼のエロージョンは、動翼の前縁に生じ、主にチップ側前縁で生じる。また動翼のエロージョンは、段落における各動翼についてほぼ同様に生じるのが通常である。したがってエロージョンを生じた各動翼ではエロージョンの進行状態に応じて前縁が後退し、それに伴って各動翼についての動翼前縁高圧力部の圧力分布中心も一律に後退する。その結果、動翼前縁高圧力部の圧力分布中心と定点変動圧力の検出がなされる定点との距離は大きくなり、これに応じて定点変動圧力に対する動翼前縁高圧力部の影響が小さくなる。つまり定点変動圧力における圧力の変動幅が小さくなる。
【００１７】
以上のような動翼におけるエロージョン、動翼前縁高圧力部、それに定点変動圧力の関係を利用すれば、定点変動圧力、より具体的には定点変動圧力における圧力変動幅を指標として、動翼の限界エロージョンを高い精度で判定することが可能となり、しかも動翼の作動中に取得して処理する必要のあるデータは定点変動圧力だけであることから、システム構造と処理を簡易なもので済ませることが可能となる。
【００１８】
本発明では、以上のように考え方に基づいて上記課題を解決する。具体的には、動翼と静翼で構成される段落を軸方向で１段以上有する回転機械における前記動翼について限界エロージョンの発生を監視する翼エロージョン監視方法において、監視対象段落における前記動翼の前縁側に対向する流路中に設定される定点での変動圧力を測定し、それで得られる定点変動圧力を当該定点変動圧力に関して予め設定してあるエロージョン限界判定基準値に基づいて判定することで前記監視対象段落における前記動翼について前記限界エロージョンの発生を判定するようにして前記監視をなすようにされていることを特徴としている。
【００１９】
上述のように動翼のエロージョンはチップ側前縁で主に生じる。したがって上記のような翼エロージョン監視方法については、前記動翼のチップ側前縁に対向する位置に前記定点を設定するようにするのが好ましい。
【００２０】
上述のように動翼起因変動圧力は、動翼の回転動に伴う特有のパターンでもたらされる。そしてそのパターンは、動翼の回転数と動翼枚数（監視対象段落における動翼枚数）に相関する。したがって定点変動圧力として、動翼の回転数と動翼枚数に関する周波数の変動圧力、具体的には(動翼枚数)×回転数(rpm)/60として求められるＢＰＦ周波数の変動圧力を用いるようにすることで、より高精度な監視が可能となる。こうしたことから本発明では、上記のような翼エロージョン監視方法について、前記定点変動圧力として、前記動翼の回転数と監視対象段落における前記動翼の枚数から(動翼枚数)×回転数(rpm)/60として求められるＢＰＦ周波数の変動圧力を用いるようにすることを好ましい形態とする。
【００２１】
定点変動圧力は、監視対象段落における段落前後圧力比の影響も受ける。段落前後圧力比の影響は、定点変動圧力を限界エロージョンの判定指標とする上で大きな傷害にならない。ただ、段落前後圧力比の影響を排除できるようにすることで、より精度の高い監視が可能となる。こうしたことから本発明では、上記のような翼エロージョン監視方法について、前記監視対象段落における段落前後圧力比を前記エロージョン限界判定基準値に反映させるようにすることを好ましい形態とする。
【００２２】
上記のような翼エロージョン監視方法におけるエロージョン限界判定基準値は、監視対象とする動翼と同様な条件でなされるモデル試験や流体解析などの試験や解析に基づいて設定するのが通常である。こうしたことから本発明では、上記のような翼エロージョン監視方法について、前記エロージョン限界判定基準値は、前記限界エロージョンが発生したエロージョン限界動翼又はそれに相当する動翼についてなされる試験又は解析で求める前記定点変動圧力に基づいて設定するのを好ましい形態とする。
【００２３】
以上のような翼エロージョン監視方法で用いられる翼エロージョン監視システムは、前記定点変動圧力の測定を行う圧力測定装置、前記エロージョン限界判定基準値を格納する判定基準値格納装置、及び前記圧力測定装置からの前記定点変動圧力を前記エロージョン限界判定基準値に基づいて判定することで前記監視対象段落における前記動翼について前記限界エロージョンの発生を判定するエロージョン限界判定装置を備えた構成とされる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のような本発明によれば、蒸気タービンなどの回転機械における動翼のエロージョンについて高い精度で監視することが可能となり、しかもシステム構造と処理を簡易なもので済ませることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による翼エロージョン監視システム１の構成を監視対象のタービン段落２に対する関係とともに模式化して示す。説明の都合上、まずタービン段落２の一般的な構成について説明する。なお、本実施形態では作動流体である蒸気の流れに関する上流から下流に向かって段落が複数で設けられる一般的な蒸気タービンを監視対象とし、タービン段落２が低圧タービンの最終段である場合とする。
【００２６】
タービン段落２は、対をなす静翼３と動翼４で構成されている。静翼３は、静翼外壁（外部ダイアフラム）５に固定的に支持されて静止状態にあり、段落上流側に配置されている。また静翼３は、内側端に内部ダイアフラム６が取り付けられるとともに、静翼３と動翼４を通過する蒸気の主流れからの漏れ流れを低減するためのシールフィン７が内部ダイアフラム６に設けられている。一方、動翼４は、ロータ８に植え込んで設けられて回転可能な状態にあり、段落下流側に配置されている。また動翼４は、ロータ８の周方向に一定間隔で配列するようにして複数で設けられており、先端に取り付けられる連結カバー９を介して周方向に隣接の動翼と相互に連結させられている。
【００２７】
こうしたタービン段落２にあって、静翼３は絞り流路となっている。そのため静翼３を通過した蒸気は、熱エネルギが運動エネルギに変換され増速する。そしてその蒸気は、動翼４に流入して動翼４に回転力を与え、動翼４が連結しているロータ８に動力を発生させる。動翼４から流出する蒸気はエネルギを失っている。そのため段落前後の圧力比（Ｐout／Ｐin）は１よりも小さくなる。
【００２８】
上述のようにタービン段落２は低圧タービンの最終段である。したがってタービン段落２では、蒸気が湿り蒸気となっており、水滴を含んでいる。動翼４の回転速度Ｕ、静翼出口における蒸気と水滴の絶対速度Ｖ，Ｖｄ、動翼入口における蒸気と水滴の相対速度Ｗ，Ｗｄの関係を図２に示す。水滴は蒸気よりも速度が小さいので、蒸気と水滴では動翼４への流入方向が異なる。すなわち動翼４における正圧面１０ｐと負圧面１０ｍに関して、水滴は蒸気よりも負圧面１０ｍの側に偏って流入する。そして最終段であるタービン段落２では動翼４の翼長が長く、そのためにチップ側の周速が大きいこともあって、動翼４はチップ側の前縁において主にエロージョンを生じるのが通常である。
【００２９】
次に、翼エロージョン監視システム１について説明する。翼エロージョン監視システム１は、圧力測定装置１１、判定基準値格納装置１２、及びエロージョン限界判定装置１３を備えている。
【００３０】
圧力測定装置１１は、翼エロージョン監視でなされる動翼４の限界エロージョン判定で指標とする定点変動圧力（これは、監視対象となるタービン段落２における動翼４の前縁側に対向する流路中に設定される定点１４に後述のようにして生じる変動圧力）を測定するのに用いられる。圧力測定装置１１による定点変動圧力の測定は、定点１４における圧力を検出する圧力センサ１５により電圧信号として得られる圧力検出信号を変換して実測圧力値を求めることでなされる。したがって圧力測定装置１１からは、定点変動圧力に関する実測圧力値が変動圧力の時刻歴波形（図５参照）として出力されることになる。
【００３１】
ここで、定点１４は、動翼４に生じるエロージョンとの関係で設定する。上述のように、動翼４のエロージョンはチップ側の前縁において主に生じる。ただ、動翼４の先端部分は、蒸気や水滴の衝突が連結カバー９で防がれるようになっていることから、あまりエロージョンを生じない。こうしたことを考慮すると、動翼４の先端部からやや基部側に寄った位置のチップ側前縁に対向する位置に定点１４を設定するのが好ましく、本実施形態でもそのようにしている。またこれに伴って、圧力センサ１５は、定点１４における圧力を効果的に検出できるようにして静翼外壁５の内周面に設けている。
【００３２】
判定基準値格納装置１２は、限界エロージョン判定で指標とする定点変動圧力に関して後述するようにして求められるエロージョン限界判定基準値を監視対象の段落ごとに格納するのに用いられる。
【００３３】
エロージョン限界判定装置１３は、タービン段落２における動翼４について限界エロージョンの発生を判定する。その判定は、圧力測定装置１１から提供される定点変動圧力に関する実測圧力値を判定基準値格納装置１２から取り込むエロージョン限界判定基準値と比較することでなし、限界エロージョン発生と判定された場合には、そのことを警報などとして適宜に出力する。
【００３４】
以下ではエロージョン限界判定基準値の求め方を説明するとして、まずエロージョン限界判定基準値導出の背景となる動翼前縁高圧力部と定点変動圧力の関係などについて説明する。
【００３５】
動翼４の前縁には、図３に示すように、蒸気の衝突で周囲より圧力の高い高圧力部、つまり動翼前縁高圧力部１６が形成される。動翼前縁高圧力部１６は、動翼４の前縁近傍が中心となる圧力分布を形成し、その影響を上流側にも及ぼす。なお、図３中の動翼４は、動翼４のエロージョンについての検査断面（図２中の矢示Ａ−Ａ線に沿う断面で定点１４に対応している）として示されている。
【００３６】
図４に、動翼前縁高圧力部１６と定点１４、それに定点１４の圧力を検出する圧力センサ１５の関係を模式化して示す。図４の（ａ）は、動翼４が正常な状態にある場合であり、図４の（ｂ）は、動翼４に限界エロージョンが生じた場合である。
【００３７】
定点１４の圧力は、定点１４と動翼前縁高圧力部１６の圧力分布中心１７との距離に応じて動翼前縁高圧力部１６の影響を受ける。そして動翼前縁高圧力部１６による定点１４の圧力への影響は、動翼４の回転動に伴う特有の変化パターン、具体的には動翼４が定点１４に対向する位置を通過する際に最大となり、その前後では小さくなるという変化パターンでもたらされる。そのため定点１４の圧力は、動翼４がその回転動で定点１４の対向位置を周期的に通過するのに同期して大きさが変化する変動圧力となる。
【００３８】
図５に、定点１４における変動圧力、つまり定点変動圧力を圧力センサ１５で検出して得られる圧力測定装置１１からの時刻歴波形の例を示す。図５の（ａ）は、動翼４が正常な状態にある場合であり、図５の（ｂ）は、動翼４に限界エロージョンが生じた場合である。
【００３９】
図４の（ａ）に示すように、動翼４が正常な場合、動翼前縁高圧力部１６の中心１７と定点１４は距離Ｄａで対向している。一方、図４の（ｂ）に示すように、動翼４の前縁にエロージョンにより欠落部１８が生じると、その進行状態に応じて動翼４の前縁が後退し、それに伴って動翼前縁高圧力部１６の中心１７も定点１４に対して後退する。その結果、動翼前縁高圧力部１６の中心１７と定点１４は距離Ｄｂ（＞距離Ｄａ）で対向するようになり、これに応じて定点変動圧力に対する動翼前縁高圧力部１６の影響が小さくなる。そして動翼４に限界エロージョンが生じた状態では、図５に示すように、圧力測定装置１１からの時刻歴波形の振幅（圧力変動幅）が、動翼４が正常な状態に比べて十分に有意な幅で小さくなる。したがって図５の（ａ）の時刻歴波形と図５の（ｂ）の時刻歴波形における振幅の違いを利用することで限界エロージョンの判定を高い精度で行うことが可能となる。エロージョン限界判定基準値は、このことに基づいて設定される。
【００４０】
エロージョン限界判定基準値を設定するには動翼４のエロージョンの定量化が必要となる。図６に、動翼４に生じるエロージョンの例を模式化して示す。なお、図６中の動翼４は、図３の場合と同様に検査断面として示されている。図６の(ａ)は正常な動翼４であり、図６の(ｂ)は前縁に生じたエロージョンにより前縁の一部が欠落して損傷したエロージョン動翼４ｅであり、図６の(ｃ)にはエロージョン動翼４ｅで欠落したエロージョン欠落部１８（図１も参照）を示してある。
【００４１】
このようなエロージョンについて、以下ではエロージョン欠落部１８の面積でエロージョン量を定義し、エロージョンの程度を表す定量値として、エロージョン量を用いる。また動翼４の破損などに結びつくおそれのあるような限界的な状態まで進行したエロージョンである限界エロージョンのエロージョン量をエロージョン限界量と呼ぶことにする。
【００４２】
上述のように、定点１４における変動圧力は、動翼４の回転に相関して圧力を変化させる。このためエロージョン限界判定基準値を設定するについては、動翼４の回転数とタービン段落２における動翼枚数に関する周波数の変動圧力を用いるのが好ましい。具体的には(動翼枚数)×回転数(rpm)/60として求められるＢＰＦ（Blade Passing Frequency）周波数の変動圧力（以下、適宜にＢＰＦ変動圧力とも記す）を用いるのが好ましく、そのようにすることで、より高精度な監視が可能となる。
【００４３】
図７に、圧力測定装置１１からの出力される定点変動圧力の実測圧力値をＢＰＦ周波数で周波数分析した場合のデータの例を示す。ＢＰＦ周波数で周波数分析した場合、ＢＰＦ周波数において変動圧力が最大となるが、エロージョン限界翼のＢＰＦ変動圧力は正常翼に比べて十分に小さい。
【００４４】
以上がエロージョン限界判定基準値導出の背景であり、こうした背景の下でエロージョン限界判定基準値は以下のようにして求められる。まず監視対象となるタービン段落２における動翼４に強度的に許容できるエロージョン限界量Ｅｃを決定する。これは、エロージョンが進行した形状に対しＦＥＭ（有限要素法）解析を実施し、最大応力が許容応力以下となる限界のエロージョン量を限界エロージョン量Ｅｃとする。なお、エロージョンが進行した形状は、試験であらかじめ把握しておくとする。
【００４５】
次に、モデル試験や流体解析により、限界エロージョン量Ｅｃのエロージョンを生じているエロージョン限界翼についてＢＰＦ変動圧力Ｆｃ（ＢＰＦ変動圧力関数Ｆｃ：本実施形態の場合には定数となる）を求め、これをエロージョン限界判定基準値として用いる。
【００４６】
この場合、エロージョン限界判定装置１３は、圧力測定装置１１から提供される実測圧力値をＢＰＦ周波数で周波数分析することで実測値ＦＰを生成させる。そして判定基準値格納装置１２から取り出したタービン段落２に関するＢＰＦ変動圧力Ｆｃと実測値ＦＰについてＦＰ＜Ｆｃを判定し、その判定の結果が肯定的になったら限界エロージョン発生とし、そのことを警報などとして適宜に出力する。
【００４７】
以下では、第２の実施形態について説明する。図８に、第２の実施形態による翼エロージョン監視システム２１の構成を監視対象のタービン段落２２に対する関係とともに模式化して示す。本実施形態で対象とするタービン段落２２は、高タービンあるいは中圧タービンにおける初段であるとする。ただし、タービン段落２２の構成は、基本的には図１におけるタービン段落２と同様で、翼長が短いこと、それに動翼４の連結カバー９に対向する静翼外壁５にもシールフィン７が設けられていることで相違している。
【００４８】
高中圧タービンでは、上述のように、主に初段におけるソリッドパーティクルエロージョンが問題になる。そして初段におけるソリッドパーティクルエロージョンは、静翼３で最も生じ易いが、動翼４にも生じる。すなわちソリッドパーティクルは静翼３の腹（正圧面）側に衝突してソリッドパーティクルエロージョンを生じさせ、次に動翼４にソリッドパーティクルエロージョンを生じさせる。
【００４９】
こうしたソリッドパーティクルエロージョンでもその限界エロージョンの判定については第１の実施形態の場合と同様である。したがって翼エロージョン監視システム２１は、翼エロージョン監視システム１と同様に、圧力測定装置１１、判定基準値格納装置１２、及びエロージョン限界判定装置２３を備えている。圧力測定装置１１と判定基準値格納装置１２は、図１におけるそれらと同様である。エロージョン限界判定装置２３は、図１におけるエロージョン限界判定装置１３と対応するが、圧力比算出部２４が設けられている点でエロージョン限界判定装置１３と相違している。
【００５０】
エロージョン限界判定装置２３に圧力比算出部２４を設けたのは、段落前後圧力比（これは上述の圧力比（Ｐout／Ｐin）である）をエロージョン限界判定基準値に反映させることができるようにし、それによりタービン段落２２の段落前後圧力比が限界エロージョンの判定に影響するのを避け、より精度の高い監視を行えるようにするためである。
【００５１】
定点１４における変動圧力は、段落前後圧力比の影響も受ける。図９に示すのは、段落前後の圧力比、エロージョン量、ＢＰＦ変動圧力の関係についての概念図である。段落前後圧力比が同じであればエロージョン量が大きいほどＢＰＦ変動圧力は小さく、またエロージョン量が同じであれば段落前後圧力比が大きいほどＢＰＦ変動圧力は小さくなる。
【００５２】
こうした関係を前提に、実際のプラントにおける運転条件として起こり得るとして想定する離散的な段落前後圧力比を変数とするモデル試験又は流体解析を正常な動翼とエロージョン限界動翼について行い、それによりＢＰＦ変動圧力を想定段落前後圧力比ごとに、つまり離散的に求めるとともに、それに基づいて圧力比を引数とするＢＰＦ変動圧力算出関数 Ｆｃ(Ｐout/Ｐin)を求め、これをエロージョン限界判定基準値として用いる。
【００５３】
この場合、エロージョン限界判定装置１３は、圧力測定装置１１から提供される実測圧力値をＢＰＦ周波数で周波数分析することで実測値ＦＰを生成させる。その一方で、当該時点での段落前後圧力比を圧力比算出部２４で求める。次いで、判定基準値格納装置１２からタービン段落２２に関するＢＰＦ変動圧力算出関数 Ｆｃ(Ｐout/Ｐin)を取り出し、そのＢＰＦ変動圧力算出関数 Ｆｃ(Ｐout/Ｐin)について圧力比算出部２４が求め当該時点での段落前後圧力比を引数として演算を行うことでＢＰＦ変動圧力予測値 Ｆｃ(Ｐout/Ｐin)を求める。それから実測値ＦＰ＜ＢＰＦ変動圧力予測値Ｆｃ(Ｐout/Ｐin)を判定し、その判定の結果が肯定的になったら限界エロージョン発生とし、そのことを警報などとして適宜に出力する。
【００５４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記実施形態では蒸気タービンを対象としていたが、動翼のエロージョン監視を必要とする回転機械であれば、その種類を問わずに本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施形態による翼エロージョン監視システムの構成を監視対象のタービン段落とともに示す図である。
【図２】低圧タービンにおける動翼入口の速度三角形の説明図である。
【図３】動翼前縁の圧力コンタ図である。
【図４】動翼前縁高圧力部、定点、及び圧力センサの関係を示す図である。
【図５】定点変動圧力の時刻歴波形の例を示す図である。
【図６】動翼に生じるエロージョンの例を示す図である。
【図７】定点変動圧力を周波数分析した場合のデータ例を示す図である。
【図８】第２の実施形態による翼エロージョン監視システムの構成を監視対象のタービン段落とともに示す図である。
【図９】エロージョン量、段落前後圧力比、及びＢＰＦ変動圧力の概念図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、２１    翼エロージョン監視システム
２    タービン段落
３    静翼
４    動翼
１１    圧力測定装置
１２    判定基準値格納装置
１３、２３    エロージョン限界判定装置
１４    定点
２４    圧力比算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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