(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの、複数の回転バケットチップ（１８）と静止シュラウド表面（１６、２０）との間の間隙を測定する方法であって、
（ａ）前記回転バケットチップの各々と前記シュラウド表面との間の距離を感知するステップと、
（ｂ）キーフェーザ（２４）によって前記複数の回転バケットチップの各々を指標化するステップと、
（ｃ）前記複数のバケットの各々に対するずれを算出するステップと、
（ｄ）前記複数の回転バケットチップの現在の稼働時間に基づいてバケット交換の時期を決定するステップと、
（ｅ）チップシュラウドの厚さ及び前記ずれに基づいて係合値を求めるステップを更に含み、
前記ステップ（ｄ）が、前記複数の回転バケットチップ（１８）の前記現在の稼働時間と前記ステップ（ｅ）で求めた前記係合値との両方に基づいて実行される、
方法。
【請求項２】
前記バケット交換の時期を表示するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｅが前記係合値、Ｔｋが前記チップシュラウドの厚さ、Ｓが前記ずれのとき、前記係合値がＥ＝Ｔｋ―Ｓによって求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｔが前記バケット交換の時期、Ｔｐが前記複数のバケットチップ（１８）の前記現在の稼働時間であるとき、ステップ（ｄ）がＴ＝Ｔｐ＊Ｅによって実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）に先立って、センサ（１２）を前記静止シュラウド（１６）に固定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記固定するステップが、前記タービンの上死点及び下死点のいずれかに前記センサ（１２）を固定することによって実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）が、前記回転バケットチップ（１８）の相対位置を感知することによって実行され、前記ずれが、前記回転バケットチップ間の段に相当する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ａ）―（ｄ）が、前記タービンの動作中に実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
バケット交換が必要と判定されると、アラームを作動させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
タービンの動作中に、複数の回転バケットチップ（１８）と静止シュラウド表面（１６、２０）との間の間隙を測定する測定システムであって、
前記シュラウド表面に固定されたセンサ（１２）であって、前記回転バケットチップの各々と前記シュラウド表面との間の距離を感知するセンサ（１２）と、
前記複数の回転バケットチップの各々を指標化するキーフェーザ（２４）と、
前記センサ及び前記キーフェーザからデータを受け取るプロセッサ（２２）であって、前記複数のバケットの各々に対するずれを算出するプロセッサ（２２）と、
を備え、
前記プロセッサが、チップシュラウドの厚さ及び前記ずれに基づいて係合値を求め、前記複数の回転バケットチップの現在の稼働時間及び前記係合値に基づいてバケット交換の時期を決定する、
システム。
【請求項１１】
ディスプレイ（２６）を更に備え、前記プロセッサが前記ディスプレイを駆動させることにより、前記バケット交換の時期を表示する、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項１２】
前記センサ（１２）が前記回転バケットチップ（１８）の相対位置を測定し、前記ずれが前記回転バケットチップ間の段に相当する、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項１３】
前記センサ（１２）が、前記シュラウド表面（１６、２０）の開口部に固定された、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項１４】
前記タービンの上死点及び下死点のいずれかにおいて、前記開口部が前記シュラウド表面（１６、２０）に形成される、請求項１３に記載の測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関し、特に、タービンバケットのクリープ変形を測定し、バケット交換の時期を決定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部のガスタービンは、タービンブレードのクリープが原因で、半径方向外向きに変形する。タービンブレードは、チップシュラウドにたわみをもたらし得る高温環境や動作応力を受ける。バケットチップシュラウドの半径方向外向きのクリープたわみによって、振動による空力減衰、場合によってはブレードの外れといった損失をもたらすバケットチップシュラウドの離脱が生じることがある。
【０００３】
チップシュラウドの半径方向クリープの判定に利用される現行の方法では、装置のシャットダウンや、ボアスコープ検査を伴った処理が必要である。ボアスコープは、ホイール上の全てのバケット（例示的なタービンでは、９２のバケットが、２段目及び３段目のホイール上にある）を読み取る手掛かりとなる。現行の方法に関する問題は、この検査に装置のシャットダウンが必要なため、相当なコストがかかり、その間は発電できない可能性があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６７１７４１８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
装置のシャットダウンを必要とせずに、半径方向クリープによってバケット寿命を算出するシステムが望まれる。
【０００６】
複数の回転バケットチップと静止シュラウド表面との間の間隙を測定する方法の一実施例では、（ａ）回転バケットチップの各々とシュラウド表面間の距離を感知するステップ、（ｂ）キーフェーザを用いて複数の回転バケットチップの各々を指標化するステップ、（ｃ）複数のバケットの各々に対するずれを算出するステップ、（ｄ）複数の回転バケットチップの現在の稼働時間に基づいてバケット交換の時期を決定するステップを含む。
【０００７】
別の実施例では、測定システムで、タービンの動作中に、複数の回転バケットチップと静止シュラウド表面との間の間隙を測定する。このシステムは、シュラウド表面に固定されたセンサを備え、このセンサは、回転バケットチップの各々とシュラウド表面間の距離を感知する。このシステムは更に、複数の回転バケットチップの各々を指標化するキーフェーザを備える。プロセッサが、センサ及びキーフェーザからデータを受け取り、複数のバケットの各々に対するずれを算出する。プロセッサが、チップシュラウドの厚さ及びずれに基づいて係合値を求め、複数の回転バケットチップの現在の稼働時間及び係合値に基づいて、バケット交換の時期を決定する。
【０００８】
方法のまた別の実施例では、（ａ）回転バケットチップの各々とシュラウド表面間の距離を感知するステップ、（ｂ）キーフェーザによる複数の回転バケットチップの各々を指標化するステップ、（ｃ）複数のバケットの各々に対するずれ（Ｓ）を算出するステップ、（ｄ）チップシュラウドの厚さ（Ｔｋ）及びずれに基づいて係合値（Ｅ）を、Ｅ＝Ｔｋ―Ｓによって判定するステップ、並びに、（ｅ）複数の回転バケットチップの現在の稼働時間（Ｔｐ）及び係合値に基づいて、Ｔ＝Ｔｐ＊Ｅによってバケット交換の時期（Ｔ）を決定するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】測定システムが実行する処理の流れ図である。
【図２】クリープが生じるバケットチップと、係合値を算出するためのデータ記号を示す。
【図３】測定システムを示す概咯図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
記述の実施形態の方法及びシステムは、適宜のセンサを用いて、タービンロータホイールの回転バケットチップと静止シュラウド表面との間の間隙を求める。センサの例としては、ＲＦセンサ、光センサ、又はレーザーセンサが挙げられるが、当業者にはその他適宜のセンサが想到可能であろう。レンズ冷却技術を改良することによって光センサに変更を加え、レンズへの損傷を阻止したり最小限に抑えたりできる。
【００１１】
図３を参照すると、システム１０は、シュラウド１６の開口部１４に固定されたセンサ１２を備える。塵埃、オイル、又はその他の望ましくない付着物による損傷を避けるべく、シュラウド１６を設計できる。好ましくは、センサ１２を、タービンの上死点又は下死点のいずれかに固定する。回転バケットチップ１８とシュラウド１６の対向面２０との間の間隙を測定できるように、シュラウドブロックを適宜修正して、センサ１２を位置決めできる。
【００１２】
センサ１２は、バケット交換の時期を決定する計算を実行するプロセッサ２２と通信を行う。キーフェーザ２４は、複数の回転バケットチップ１８の各々を指標化すると共に、センサ１２及びキーフェーザ２４からの入力により、複数のバケット１８の各々に対するずれを算出する。バケットどうしを比較した測定、又は、時間ベースの測定、ブレード別の測定、たわみを基準とした測定を実行できる。また、プロセッサ２２は、バケット交換の時期を表示する表示装置２６と通信を行う。
【００１３】
図１及び図２を参照して、プロセッサ２２が実行する動作を説明する。ステップＳ１で、キーフェーザ２４は、バケットのナンバリングを支援するデータをプロセッサへ入力する。それに応じて、ステップＳ２で、プロセッサは、センサ１２からの入力によって、各々のバケットについてずれ又は段数（Ｓ）を測定する。バケット１８とシュラウド１６の対向面２０との間の間隙の値を利用して、ずれ（Ｓ）を知ることができる。システムは、キーフェーザ２４を利用して、バケットの指標化を支援し、対応するバケットに対するずれ（Ｓ）を割り当てる。
【００１４】
一実施例において、プロセッサ２２は、チップシュラウドの厚さ（Ｔｋ）及びずれ（Ｓ）に基づいて係合値（Ｅ）を求める。プロセッサ２２には、チップシュラウドの厚さ（Ｔｋ）を入力として受け取るか、又はチップシュラウドの厚さの値（Ｔｋ）をメモリに格納する用意があるものとする。プロセッサへの追加的な入力には、バケットの現在の稼働時間（Ｔｐ）が含まれる。係合値は、Ｅ＝Ｔｋ―Ｓとして求められる（ステップＳ３及びＳ４）。
【００１５】
バケット交換の時期（Ｔ）は、複数の回転バケットチップの現在の稼働時間（Ｔｐ）及び係合値（Ｅ）に基づいて、Ｔ＝Ｔｐ＊Ｅによって求められる（ステップＳ５）。
【００１６】
続いて、算出されたバケット交換の時期（Ｔ）と、場合によっては係合値とが、表示装置２６に表示される（ステップＳ６）。
【００１７】
記述した実施形態では、オンラインでの（即ち、使用中の）チップシュラウドたわみ評価を提供する。これにより、装置の停止及びボアスコープ検査を必要とする既存の算出方法の不利な点を解決する。記述した装置は、ケーシングとシュラウドを殆ど修正することなく、ガスタービンに収容可能である。このシステムは、リアルタイムでのチップたわみの算出に有用であり、これによって、バケットの推定交換寿命に関する出力が得られる。その結果、このシステム及び方法は、多大なコストを必要とし生産性を損ねる、上述のようなガスタービンの強制停止を減少させる。
【００１８】
現時点で最も実用的且つ好適と思われる実施形態に関連して本発明を記述したが、本発明が開示の実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明はむしろ、添付の特許請求の範囲及び概念に含まれる様々な修正及び等価の措置も包含するものとする。
【符号の説明】
【００１９】
１０  システム
１２  センサ
１４  開口部
１６  シュラウド
１８  回転バケットチップ
２０  対向面
２２  プロセッサ
２４  キーフェーザ
２６  表示装置
【図１】
0005926917.tif 000002
【図２】
0005926917.tif 000003
【図３】
0005926917.tif 000004