(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンブレード測定装置であって、当該タービンブレード測定装置が、
タービンブレードに取り外し可能にクランプされるように構成されたクランプと、
前記クランプ上に取り外し可能に取り付けられたガイドと、
前記ガイド上に移動可能に取り付けられ、前記タービンブレードの状態を測定するように構成された測定装置と
を備えており、前記クランプが、
タービンブレードの第１の部分を係合するように構成された第１のクランプ部と、
タービンブレードの第２の部分を係合するように構成された第２のクランプ部と、
前記第１のクランプ部を前記第２のクランプ部に向かって押し付けて、前記第１のクランプ部及び前記第２のクランプ部間でタービンブレードをクランプできるようにする取付機構と
を含んでおり、前記取付機構が、
前記第１のクランプ部の第１の端部を前記第２のクランプ部の第１の端部に結合するヒンジと、
前記第１のクランプ部の第２の端部を前記第２のクランプ部の第２の端部に結合するファスナーと
を備えていて、前記ファスナーが、前記第１及び第２のクランプ部の第２の端部を互いに向かって移動させるように構成されている、タービンブレード測定装置。
【請求項２】
前記ファスナーが、前記第１のクランプ部の第２の端部を前記第２のクランプ部の第２の端部から迅速に結合解除できるようにするクイックリリース機構を含む、請求項１記載のタービンブレード測定装置。
【請求項３】
前記第１のクランプ部及び前記第２のクランプ部の少なくとも一方が、所定形状を有するタービンブレード上の再現可能な位置に前記クランプを取り付けることができるブレード係合面を含む、請求項１又は請求項２記載のタービンブレード測定装置。
【請求項４】
前記ガイドが、該ガイドに沿った複数の所定位置に前記測定装置を位置付けるように構成された位置決め機構を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のタービンブレード測定装置。
【請求項５】
前記位置決め機構が、前記クランプに対して複数の所定位置にて前記測定装置を位置決めするように構成されている、請求項４記載のタービンブレード測定装置。
【請求項６】
前記位置決め機構がまた、前記クランプに対して複数の所定の回転の向きで前記測定装置を位置決めするように構成されている、請求項５記載のタービンブレード測定装置。
【請求項７】
前記位置決め機構が前記ガイド内に複数の位置決め孔を含んでいて、前記測定装置が位置決めピンを含んでおり、前記測定装置がガイドに装着されると、位置決めピンはガイド内の位置決め孔に挿入可能となって測定装置がガイドに沿った複数の所定の位置に位置決めされる、請求項４記載のタービンブレード測定装置。
【請求項８】
前記ガイド内の複数の位置決め孔の各々が長手方向軸線を有しており、それらの位置決め孔の長手方向軸線が互いに平行でない、請求項７記載のタービンブレード測定装置。
【請求項９】
前記測定装置が、タービンブレードの翼弦長を測定するように構成されている、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載のタービンブレード測定装置。
【請求項１０】
前記ガイドは、前記測定装置を前記ブレードの基部上の複数の所定高さに位置付けて、前記測定装置が前記ブレードの基部上の対応する複数の高さにて前記ブレードの翼弦長を測定できるように構成されている、請求項９記載のタービンブレード測定装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
タービンエンジンは、発電産業において一般的に使用されている。このようなタービンエンジンは、タービンエンジンに吸い込まれた空気が加圧される圧縮機セクションを含む。加圧された空気は、燃焼セクションにおいて燃料と混合されて燃焼する。次いで、高温の膨張ガスがタービンセクションに送られ、該タービンセクションは、タービンエンジンによって発生した原動力を提供する。
【０００２】
タービンエンジンの圧縮機セクションは、ステータベーンと圧縮機ブレードの交互する列を含む。圧縮機ブレードは、タービンエンジンの回転シャフト上に取り付けられる。ステータベーンは、圧縮機のハウジングに取り付けられる。ステータベーンの各列は、流入空気の圧縮を促進するよう設計された角度で圧縮機を通って流れる空気を圧縮機ブレードの次の列に配向するのを助ける。
【０００３】
エンジンのタービンセクションはまた、ステータベーンと圧縮機ブレードの複数の交互する列を含む。タービンブレードはまた、エンジンのシャフトに取り付けられる。ステータベーンは、エンジンのタービンセクションのハウジングに取り付けられる。ステータベーンの各列は、タービンセクションによる電力発生を促進する角度でタービンブレードの次の列に高温燃焼ガスを配向するのを助ける。
【０００４】
ステータベーン、圧縮機ブレード及びタービンブレードは、高耐久性の材料から作られるが、長期間にわたってブレード上を高速で大量に流れる空気及び湿分がブレードの材料を腐食させるおそれがある。場合によっては、タービンを通過する空気中の塵埃及び砂などの小粒子もブレードの腐食の一因となる可能性がある。同様に、高温燃焼ガスにより、タービンセクション中のタービンブレードを同様に腐食させる可能性がある。圧縮機セクションにおいて、水又は水蒸気は、圧縮機を通過する空気の流れに噴射されて圧縮機セクションを清浄にし及び／又は空気を冷却するのを助けるようにすることができる。空気流内の水滴又は水蒸気がブレード腐食を引き起こす可能性がある。
【０００５】
圧縮機及びタービンブレードの過度な腐食は、ブレードを脆弱化し、タービンエンジンの早期故障につながる可能性がある。加えて、ブレードの腐食によりブレードの形状が変化し、タービンエンジンの低効率な運転をもたらす場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
残念ながら、ブレードを直接的に測定することなくブレードの腐食の程度を判定することは困難である。また、このような測定値を取得するために圧縮機及びタービンブレードにアクセスすることも極めて困難である。その結果、オペレータ及び製造業者は、解析計算によりブレードの有効寿命を推定している。このような推定が控えめすぎる場合には、ブレードが早期に交換される結果となり、時間及びコストが無駄に消費される可能性がある。このような推定が大きすぎる場合には、タービンエンジンの故障を生じ、遙かに高価なものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によるタービンブレード測定装置は、タービンブレードに取り外し可能にクランプされるように構成されたクランプと、クランプ上に取り外し可能に取り付けられたガイドと、ガイド上に移動可能に取り付けられた測定装置と、を含む。測定装置は、タービンブレードの状態を測定するように構成されている。
【０００８】
本発明の別の態様によるタービンブレード測定システムは、タービンブレードの基部に取り外し可能にクランプされるように構成されたクランプと、クランプ上に取り外し可能に取り付けられ、長さに沿って位置する複数の位置決めアパーチャを含む支持ポストと、を含む。測定装置はまた、支持ポスト上に取り付けられる測定ヘッドを含み、該測定ヘッドは、支持ポストを受け入れて該支持ポストに沿って滑動できるようにように構成された位置決めアパーチャを備える。測定ヘッド内の位置決めピンは、支持ポスト上に位置決めアパーチャを係合する。測定ヘッドはまた、該測定ヘッド上に移動可能に装着された少なくとも１つの接触アームを含み、該測定ヘッドがタービンブレードの１つの態様を測定するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タービンエンジンの概略図。
【図２】基部上のタービンブレードの立面図。
【図３】図２に示すタービンブレード及び基部の平面図。
【図４】図２の切断線４−４に沿ったタービンブレード及び基部の断面図。
【図５】図２の切断線５−５に沿ったタービンブレード及び基部の断面図。
【図６】ブレード上に取り付けられた測定装置の一部を備えたタービンブレードの立面図。
【図７】図６の切断線７−７に沿ったタービンブレード及び測定装置の断面図。
【図８】タービンブレードの測定装置の上面図。
【図９】図８に示すタービンブレード測定装置の正面図。
【図１０】タービンブレード上に取り付けられた測定装置を備えたタービンブレードを示す立面図。
【図１１】図１０の切断線１１−１１に沿ったタービンブレード及び測定装置の断面図。
【図１２】タービンブレード上にクランプされた測定装置の代替の実施形態を示す、図７と同様の断面図。
【図１３】タービンブレード上にクランプされた測定装置の別の代替の実施形態を示す、図７と同様の断面図。
【図１４】タービンブレードの厚みを測定するのに用いることができる別の測定装置の平面図。
【図１５】タービンブレード測定装置の代替の実施形態のクランプ及び支持ポストの立面図。
【図１６】タービンブレード測定装置及びデータログ取り装置の要素を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明において、タービンブレードに関して多くの言及を行っている。この用語は、タービンエンジンの圧縮機セクション内の回転ブレードと、タービンエンジンのタービンセクションにける回転ブレードの両方、並びにタービンエンジンの圧縮機セクション及びタービンセクションの両方に位置するステータベーンと、を包含するものとする。
【００１１】
図１は、発電産業において使用できる典型的なタービンエンジンの主要要素を示す。タービンエンジン１は、圧縮機セクション１０、燃焼器２０及びタービンセクション３０を含む。上述のように、圧縮機セクションは、ステータベーン及び圧縮機ブレードの複数の交互する列を有する。同様に、タービンセクションは、ステータベーン及びタービンブレードの複数の交互する列を有する。
【００１２】
図２は、取付基部１１０上に取り付けられた典型的な回転タービンブレード１００を示す。図２に示すタービンブレードは、圧縮機セクションにおける圧縮機ブレード又はタービンセクションにおけるタービンブレードの何れかとすることができる。
【００１３】
図３は、図２に示すブレード１００の上面図である。図３に示すように、タービンブレードの本体は、取付基部１１０から上向きに延びるにつれて捩れている。また、図２に示すように、前縁１０２と後縁１０４との間のタービンブレードの翼弦長は、ブレードの基部１０５から頂部１０７に上向きに進むにつれて変化する。通常、翼弦長は、ブレードの基部から先端に進むにつれて小さくなる。しかしながら、場合によっては、翼弦長は、ブレードの基部から先端に進むにつれて小さくなることができる。
【００１４】
図４は、図２の切断線４−４に沿ったタービンブレード１００の断面図である。図５は、切断線５−５に沿ったタービンブレード１００の断面図である。図４及び５に示すように、ブレードの翼弦長は、切断線４−４におけるよりも切断線５−５においてより小さい。また、ブレードの厚みは、ブレードの頂部１０７におけるよりもブレードの基部１０５においてより大きい。従って、厚み及び翼弦長の両方は、ブレードの基部１０５から頂部１０７に進むにつれて変化する。
【００１５】
上記で説明されるように、タービンエンジン内の種々の作動条件によって、ステータベーン、圧縮機ブレード及びタービンブレードを形成する材料の腐食が生じる可能性がある。このことは、結果として、ブレードが最初に設置されたときよりも小さくなったある所与の高さのブレード翼弦長をもたらす可能性がある。同様に、このことは、ブレードが最初に設置されたときよりも小さくなったある所与の高さのブレードの厚みをもたらす可能性がある。
【００１６】
タービンブレードの過度の腐食によりタービンブレードが大幅に脆弱になった場合には、結果としてタービンエンジンの運転中にブレードが破断する可能性があり、タービンエンジンに対して広範囲にわたって極めて高価な損傷を引き起こす可能性が高くなる。また、ブレードの腐食はその形状を変化させる可能性があり、タービンエンジンの効率及び／又は出力に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１７】
タービンエンジンのブレードが危険又は望ましくない程度まで確実に腐食されないようにするために、定期的にタービンブレードを測定してこれらの腐食の程度を判定することが望ましい。残念ながら、このような測定を実施するためにブレードにアクセスすることは極めて難しい。
【００１８】
通常、タービンエンジンの圧縮機セクションにおけるブレードの第１の列は、タービンエンジンのハウジングに取り付けられたステータベーンを含む。回転ブレードの第１の列は、ステータベーンの第１の列の後方に配置される。一部の定期保守作業の間、回転圧縮機ブレードの第１の列にアクセスすることができるが、回転ブレードの第１の列の正面に位置するステータベーンの隣接するペアを通過して到達することによってのみ可能である。
【００１９】
同様に、場合によっては、タービンエンジンのタービンセクションにおいて回転ブレードの最後の列にアクセスすることができる。回転ブレードの最初の列に到達することは、多くの場合、不可能であるか又は極めて困難である。
【００２０】
回転圧縮機ブレードの最初の列に物理的にアクセスする唯一の方法は、ステータベーンの隣接するペアを通過して到達することであるので、回転ブレードの寸法を物理的に測定するためにあらゆるタイプの大型の測定装置を用いることは極めて難しい。同様に、ステータベーンの隣接するペアを通過してタービンセクションの回転ブレードの最後の列に到達することだけが可能であることが多く、回転ブレードの寸法を物理的に測定するためにあらゆるタイプの大型の測定装置を用いることが極めて難しくなる。
【００２１】
また、ブレードの翼弦長及び厚みは、ブレードの長さにわたって変化するので、ブレードに沿って且つ垂直面に常に平行な事実上同じ高さで２つの時点において連続して２つの測定値を取得することに留意することが必要である。そうでなければ、２つの測定値の差違はどのような証明力も持たない。従って、有用なデータを取得すために、ブレード上の高度に再現可能な位置で測定値を取得することが必要となる。
【００２２】
上述の場所でブレードにアクセスすることは困難であるので、ブレードに沿って再現可能な位置でブレードの測定を行うことも極めて困難になる。そのようにすることにより、通常は、それぞれの測定サイクル中に同じ場所に常に位置決めされるように、測定装置の位置決めを制約する比較的大きな機構が必要となる。また、隣接するステータベーン間及び回転ブレードが位置するスペース内にこのような大型の機構を挿入することは不可能である。同様に、装置をスペース内に挿入することが可能である場合でも、回転ブレード間にはこのような機構を取り付けるためのスペースがほとんどない。
【００２３】
図６〜１１には、タービンエンジンの回転ブレード上でこのような再現可能な測定を実施できる測定装置が示されている。測定装置は、互いから分解することが可能な複数の要素を含み、個々の要素の各々がタービンエンジンの隣接する２つのステータベーン間を通って、圧縮機ブレード又はタービンブレードの第１の列が位置するスペース内に入ることができるようにする。次いで、測定装置は、再組み立てされ、回転ブレードが位置するスペースにおいてタービンブレード上に取り付けることができる。測定装置はまた、タービンブレードの長さに沿った予め定められた再現可能位置にて複数の測定値を取得するように構成される。
【００２４】
測定装置は、図６及び７に示すように、第１のクランプ部１２０及び第２のクランプ部１２１を備えたクランプを含む。第１のクランプ部１２０は、タービンブレード１００の第１の側部及び／又は端部を係合するように構成され、第２のクランプ部１２１は、タービンブレード１００の第２の反対側の側部及び／又は端部を係合するように構成される。
【００２５】
図６及び７に示す実施形態では、第１のクランプ部１２０は、複数のスペースレッグ部１２３を含む。加えて、第１のクランプ１２０の第１の端部は、９０°のＬ字形コーナ１２７を含み、タービンブレード１００の前縁又は後縁に当接するよう設計されている。同様に、第２のクランプ部１２１は、スペースレッグ部１２５と、タービンブレード１００の反対側の前縁又は後縁に当接するよう設計された９０°のＬ字形コーナ１２９とを含む。
【００２６】
図７に示すように、クランプファスナー１２２、１２４は、第１のクランプ部１２０を第２のクランプ部１２１に取り付け、タービンブレード１００の基部上にクランプされるように２つのクランプ部を互いに引き寄せるのに使用される。第１及び第２のクランプの端部にあるＬ字形コーナとスペースレッグ１２３、１２５とを設けることにより、クランプ機構が常に本質的に同じ向きでタービンブレード１００の基部付近にクランプされるのを確かにする。
【００２７】
スペースレッグ部１２３、１２５の位置、長さ及び曲線輪郭は、特定の形状にされたタービンブレードに対応するよう設計することができる。これらの特別な形及び設計により、第１及び第２のクランプ部１２０、１２１は、常に同じ位置で当該タイプ／形状のタービンブレードに取り付けられる。クランプ部及びスペースレッグ部が特定の形状のブレードに合わせて特別に設計されている場合には、異なるブレードには異なるクランプ部を使用することが必要となる。
【００２８】
他の実施形態では、クランプ部の形状は汎用であり、従って、様々な異なる形状のタービンブレードの周りにクランプされるよう設計することができる。この場合、クランプ部は複数の異なる形状のブレードと共に用いるよう設計されるが、任意の所与のブレードにおいて、クランプ部は、その度に依然として同じ再現可能な位置／向きでブレードに取り付けられ、異なる測定サイクル中に再現可能な位置でブレードの測定値が確実に取得されるようになる。
【００２９】
更に他の実施形態では、汎用のクランプ部が複数の異なる形状のブレードと共に機能するよう設計できるが、汎用のクランプ部の単一のセットは、特定の範囲のブレードサイズのみに対応するよう設計することができる。この場合、汎用クランプ部の第１のセットは、第１の範囲の小さなサイズのブレードと機能するよう設計することができ、第２のセットの汎用クランプ部は、より大きなサイズのブレードの第２のセットと共に機能するよう設計されている。
【００３０】
支持ポスト１３０は、クランプ部の１つにおいて形成された円筒形アパーチャに挿入される。図６及び７に示す実施形態では、支持ポスト１３０は、第１のクランプ部１２０の円筒形アパーチャに挿入される。代替の実施形態では、支持ポストは、第２のクランプ部１２１の円筒アパーチャ内に挿入することができる。
【００３１】
次いで、蝶ネジ１２６が、第１のクランプ部１２０のネジ付きアパーチャ内に挿入され支持ポスト１３０の基部に接してネジ留めされ、支持ポスト１３０を第１のクランプ部１２０内に堅固に保持する。また、支持ポスト１３０が第１のクランプ部１２０上に取り付けられる毎に、支持体が正確に同じ回転の向きで第１のクランプ部１２０の円筒形アパーチャ内に確実に挿入されるようにする手段が提供される。これは、スロット及び鍵穴構成又は支持ポスト１３０の対応する不規則な形状の基部を受けるよう設計された第１のクランプ部１２０の不規則な形状のアパーチャ、或いは、支持ポストが第１のクランプ部１２０に挿入されたときに常に同じ回転の向きを確実にとるようにする他の何れかの機構を含むことができる。
【００３２】
支持ポスト１３０上に移動可能に取り付けられるよう設計された測定装置が図８及び９に示されている。測定装置１４０は、支持ポスト１３０を受けるよう設計された取付アパーチャ１４２を含む。位置決めピン１４４は、取付アパーチャ１４２内に延在することができるよう測定装置上に移動可能に取り付けられる。幾つかの実施形態では、位置決めピン１４４は、該位置決めピンの端部を取付アパーチャ内に延ばすようにする方向に押し付けられる。
【００３３】
図１０は、支持ポスト１３０上に取り付けられた測定装置１４０を示している。支持ポスト１３０内には複数の位置決め孔１３２が形成されている。測定装置１４０上の位置決めピン１４４の端部は、支持ポスト１３０上の位置決め孔１３２の各々に受けられるよう設計される。位置決めピン１４４は、図８に示した位置に向かって内向きに押し付けられる。しかしながら、オペレータは、測定装置１４０が支持ポスト１３０に沿って上向き及び下向きに滑動できるよう位置決めピン１４４を上向きに引き寄せることが可能である。測定装置１４０が位置決め孔１３２の１つに隣接して位置付けられると、オペレータは、位置決めピン１４４を放し、位置決め孔１３２内に移動できるようにする。これにより測定装置は、支持ポスト１３０の長さに沿った特定の位置でロックされる。
【００３４】
上述の機構により、測定装置１４０を支持ポスト１３０に沿って複数の所定位置に移動させることが可能になる。測定装置１４０上の位置決めピン１４４と、支持ポスト１３０上の位置決め孔１３２との間の係合によって、位置決めピン１４４が位置決め孔１３２の１つに受けられる毎に、測定装置が正確に同じ所定位置で確実に静止するようになる。
【００３５】
測定装置が組み付けられる毎に、第１のクランプ部１２０上の同じ再現可能な位置に測定装置が確実に位置付けられるようにするためには、測定装置が再組み立てされる毎に、支持ポスト１３０が常に同じ深さで第１のクランプ部１２０内に嵌装されるのを確保することが望ましい。これは、測定装置が再組み立てされる毎に、支持ポスト１３０が常に第１のクランプ部１２０内の円筒形アパーチャ内に完全に嵌装されるのを確保することにより達成することができる。幾つかの実施形態では、蝶ネジ１２６の端部は、支持ポスト１３０内のアパーチャ又は溝内に嵌装され、該端部が第１のクランプ部１２０内で適切に位置付けられて嵌装されるのを確実にすることができる。
【００３６】
図８及び９に示すように、測定装置は、第１の接触フィンガー１４８を備えた第１のアーム１４６と、第２の接触フィンガー１５２を備えた第２のアーム１５０とを含む。第１のアーム１４６及び第２のアーム１５０の一方又は両方は、測定装置１４０の本体に対して矢印Ａの方向に移動可能である。測定装置１４０はまた、第１の接触フィンガー１４８と第２の接触フィンガー１５２との間の距離の指標を示すディスプレイ部１５４を含む。
【００３７】
図１０に示すように、測定装置１４０は、支持ポスト１３０上の位置決め孔１３２により定められる複数の所定位置の各々に移動することができる。所定位置に位置決めされると、第１のアーム及び／又は第２のアーム１５０は、第１の接触フィンガー１４８がタービンブレード１００の前縁又は後縁の一方に係合し、且つ第２の接触フィンガー１５２がタービンブレード１００の前縁又は後縁の他方に係合するように内向きに移動される。次いで、ディスプレイ部１５４は、タービンブレードの基部上の所定高さでタービンブレードの翼弦長さの指標を提供する。
【００３８】
上記で説明され、図３に示すように、タービンブレードは通常、ブレードの基部と頂部との間で捩れている。結果として、ブレードの長さに沿った全ての位置において正確な翼弦測定値を得るために、測定装置がタービンブレードの基部から頂部に向けて上向きに移動するにつれて該測定装置を僅かに回転させる必要がある。これにより、測定装置１４０の第１及び第２のアーム１４６、１５０がタービンブレードの中心長手方向軸線にほぼ平行に保持される。
【００３９】
図６及び１０に示すように、支持ポスト１３０上の位置決め孔１３２は、支持ポスト１３０の中心軸線の周りに複数の異なる回転の向きで配向される。結果として、測定装置１４０が所定位置の１つに移動し、位置決めピン１４４が位置決め孔１３２の１つに挿入される毎に、測定装置１４０は、タービンブレード１００に対して新しい回転の向きで位置付けられる。支持ポスト１３０の中心軸線の周りの異なる回転の向きで位置決め孔１３２を形成することによって、ブレードが基部から上向きに延びるにつれて捩れていることにかかわらず、測定装置１４０をブレードの面に対して適切な向きに保持することができる。
【００４０】
支持ポスト１３０内の位置決め孔１３２は、ブレードの捩れに対応するように異なる回転位置で配向されなければならないので、位置決め孔１３２の配向方法を決定する際に単一のタービンブレードの特性を考慮する必要がある。結果として、各ブレード設計に対して異なる支持ポストが生成される可能性が高くなる。しかしながら、２つの異なるブレードが極めて類似した捩れ特性を有する場合のような、一部の限定的な状況においては、ブレードの両方に同じ支持ポストを用いることができる。
【００４１】
タービンエンジンが保守作業を受けている場合、上述のような装置は、保守管理要員がブレードの何らかの有意な腐食又は他の形状の変化が存在するかどうかを判定するために、選択ブレードに関する一連の測定値を取得するのに用いることができる。これを達成するために、オペレータは、最初に支持ポスト１３０から測定装置１４０を分解して、クランプ部の１つから支持ポスト１３０を取り外す。
【００４２】
次いで、オペレータは、測定されるブレードの基部付近の位置に第１及び第２のクランプ部１２０、１２１を移動させる。上述のように、これは通常、エンジンの圧縮機セクション又はタービンセクションの何れかの２つの隣接するステータベーン間にクランプ部を挿入し、次いで回転ブレードの第１の列のブレードの１つにこれらをクランプすることによって達成される。場合によっては、第１のクランプ部を第２のクランプ部から完全に分解することが必要となることがある。第１のクランプ部の一方の端部が第２のクランプの端部にヒンジ結合されているような、他の場合では、第１及び第２のクランプ部を互いに少なくとも部分的に取り付けた状態にしたまま、ブレードの基部の各側部上にこれらを位置付けるようにすることもできる。何れの場合では、クランプ部は、回転ブレードの基部に固定される。
【００４３】
次に、オペレータは、クランプ部の１つに支持ポスト１３０を取り付ける。最後に、測定装置１４０が支持ポスト１３０に取り付けられる。多くの場合、支持ポスト１３０が隣接するステータベーンを通過してクランプ部上に取り付けられる前に支持ポスト上に測定装置１４０を取り付けることができる。
【００４４】
測定装置が完全に組み立てられると、オペレータは、装置が取り付けられたブレードの一連の測定値を取得することができる。このことは、支持ポスト１３０上の最も低い所定位置に測定装置を位置付け、次いで、支持ポストの長さに沿った各所定位置にて一連の翼弦測定値を取得することを含むことができる。或いは、測定値は、ブレードの頂部から始めることができ、オペレータは、下向きに作業を進め、所定位置の各々で測定値を取得することができる。
【００４５】
図１０及び１１に示すように、測定装置のアーム１４６、１５０がブレード１００の前縁及び後縁と係合した状態になる毎に、翼弦長測定値がディスプレイ１５４上に表示される。オペレータは、測定値を視覚的に読み取り、測定値を記録することができる。代替の実施形態では、測定装置は、翼弦測定値を示す外部ディスプレイに電気的に結合することができる。この場合、外部ディスプレイは、読み取りがより容易になるように、タービンの完全に外部に位置付けることができる。更に別の実施形態では、測定装置は、測定値を自動的に記録し保管する記録装置に電気的に結合することができる。
【００４６】
ある時間内で第１の時点で取得された測定値は、第２の時点で取得された対応する測定値と比較することができる。各ブレードの測定値は、所定の再現可能な位置にて取得されているので、測定値を互いに比較して、ブレードのあらゆる有意な材料劣化が生じたかどうかを判定することができる。
【００４７】
場合によっては、圧縮機又はタービンセクションのブレードに番号を付与することができる。この場合、翼弦長測定値は、固有のブレード番号について記録される。固有のブレードに対する測定値を記録することにより、特定のブレードに関してある時点で取得した測定値を別の時点での同じブレードに関して取得した測定値と比較することが可能になる。これにより、測定間隔の時間の間に当該特定ブレードの測定値がどれほど変化したかを判定できるようになる。
【００４８】
ブレードが個々に識別できない場合、第１の時点で複数のブレードに関して取得した測定値を平均化することができる。第２の時点で取得した測定値の第２のセットもまた、平均化することができる。更に、平均値間の差違は、測定間隔の時間の間にどれほどブレードが変化したかに関する指標を示す。
【００４９】
特定の測定値の平均が計算されている場合、基部の上の各所定の高さでの測定値について異なる平均値を計算することができる。また、第１の時点での各高さレベルでの平均は、第２の時点での各高さレベルの平均と比較することができる。
【００５０】
また、第１の時点からの実際の又は平均ブレード測定値を第２の時点での同じ測定値と比較するのではなく、ブレードが最初に設置されたときのブレードの寸法と実際の又は平均測定値とを比較することができる。
【００５１】
典型的なタービンは、各列に多数の回転ブレードを含むので、第１の列におけるブレード全てを測定することは、無駄な時間を要する可能性がある。その代わりに、測定サイクル中、オペレータは、単に、ブレードの列においてブレード総数の何パーセントかだけを測定することができる。全てのブレードよりも少ないブレードが測定される場合、オペレータは、タービンの周囲で間隔を置いて配置された位置でブレードを測定することができる。例えば、オペレータがブレードのうちの１０個のみ測定することを意図している場合、測定される１０個のブレードは、互いに全て隣接した１０個のブレードを単に測定するのではなく、タービンの周囲にほぼ等間隔で離間して配置されるのを確保することができる。
【００５２】
図１２は、測定装置のクランプ部の代替の実施形態を示している。この実施形態は、測定作業中にタービンブレードのベースの周りに迅速に位置付けるのを容易にすることを目的としている。
【００５３】
図１２に示すように、第１のクランプ部１７０は、ヒンジ接続により第２のクランプ部１７２に取り付けられ、これにより第２のクランプ部１７２を第１のクランプ部１７０上で枢動軸１７３を中心として枢動できるようにする。加えて、クイックリリース装置１７５が、第１のクランプ部１７０と第２のクランプ部１７２との間を通過するファスナー１７４に取り付けられる。クイックリリース装置１７５は、オペレータが、第１のクランプ部１７０及び第２のクランプ部１７２の自由端部を迅速且つ容易に係脱できるようにする。この点において、２つのクランプ部が互いから離れるよう枢動されてブレードからクランプ部を取り外すようにすることができ、或いは、クランプ部を新しいブレードの基部の周りに嵌合できるようにする。第１及び第２のクランプ部がブレードの基部の周りに嵌合されると、ファスナー１７４及びクイックリリース装置１７５により、２つのクランプ部が共に引き寄せられてブレードの基部上にクランプすることができるようになる。
【００５４】
第１のクランプ部１７０の材料は、ブレード１００の第１の側部及び縁部に当接するような曲線輪郭にされ、ブレードの反対側の縁部は、第２のクランプ部１７２の角度付きコーナで静止する。これにより、クランプ機構が複数の同様の形状にされたタービンブレードの基部上で本質的に同じ位置にて再現可能に位置付けることができる。
【００５５】
図１３は、クランプ機構の更に別の実施形態を示している。この実施形態では、第１のクランプ部２２１及び第２のクランプ部２２０の両方は、複数の同様の形状にされたブレード１００の前縁及び後縁と係合するよう設計された曲線輪郭のコーナ２２５、２２７を有する。第１のファスナー２２２及び第２のファスナー２２４は、機構の２つの要素を共にクランプし、これらをタービンブレード１００の対向する側部に接して引き寄せるのに用いる。
【００５６】
図７、１２及び１３は、クランプ機構の様々な異なる実施形態を示しているが、異なるクランプ機構は、異なる形状、異なる部品の数及び頃なるファスナーを有する様々なクランプ機構を用いることもできる。本質的に同じ位置／向きのタービンブレードの基部上に再現可能にクランプできるあらゆる要素の組み合わせを用いることができる。
【００５７】
その上、上述の実施形態は、回転ブレードの基部上でクランプするように構成されているが、代替の実施形態では、ブレード上の他の位置でクランプするように構成することができる。重要な点は、クランプが、本質的に同じ位置／向きでブレード上に再現可能にクランプできることである。
【００５８】
また、上述され且つ図６〜１２において図示された実施形態では、測定装置１４０はブレードの翼弦長を測定するよう設計されている。図１４は、ブレードの厚みを測定するよう設計された代替の実施形態を示している。
【００５９】
図１４に示すように、測定装置２４０はまた、支持ポスト１３０を受けるよう設計された取付アパーチャ２４２を含む。位置決めピン２４４はまた、支持ポスト１３０上で位置決め孔１３２を係合するよう設計される。
【００６０】
この実施形態では、測定装置は、第１のフィーラ２２０及び第２のフィーラ２５０を含む。第２のフィーラ２５０は、第１のセクション２４６、第２のセクション２４７及び第３のセクション２４８を含むＣ字形アーム上に位置付けられる。第１のフィーラ２２０及び第２のフィーラ２５０の一方又は両方は、互いに向かって及び／又は互いから離れて移動し、第１のフィーラ２２０及び第２のフィーラ２５０間のスペースを変化させるよう設計されている。測定装置２４０上のディスプレイは、第１のフィーラ２２０及び第２のフィーラ２５０間のスペースを示す。
【００６１】
図１４に示すような測定装置を用いて、上述の実施形態に関して説明された翼弦長測定値と同様に、ブレードに沿った複数の異なる高さでブレードの厚みを測定することができる。
【００６２】
上述の実施形態の各々においては、オペレータが測定装置を支持ポスト１３０に沿って物理的に移動させ、複数の所定位置間で測定装置を移動させることが必要であった。代替の実施形態では、測定装置は、支持ポストに沿った異なる所定位置に測定装置を自動的に移動させる駆動機構を考慮して設計することができる。
【００６３】
図１５に示す実施形態では、支持ポスト３３０は、依然として、ブレードの基部にクランプされるクランプ機構３１０上に取り付けられている。この実施形態はまた、取付基部３１０に対して支持ポスト３３０を固定可能にする蝶ネジ３２６を含む。上述の実施形態と同様に、支持ポスト３３０をクランプ基部３１０に取り付ける取付機構は、支持ポスト３３０が常にクランプ基部３１０に対して同じ回転の向きで取り付けられるのを確保することができる。
【００６４】
この実施形態では、ラックギア３３２は、支持ポスト３３０の外面に沿って形成される。ラックギアは、支持ポスト３３０の外部に沿った渦巻き状又は螺旋状経路を進む。
【００６５】
図１５に示すような支持ポスト３３０は、ラックギア３３２を支持ポスト３３０上に係合するよう設計されたピニオンギアを含む測定装置２４０と共に使用される。電気モータを含む駆動機構は、ピニオンギアに取り付けられて該ピニオンギアを回転させ、これにより支持ポスト３３０に沿って測定装置を駆動するようにする。ラックギア３３２は、支持ポスト３３０の外部に沿って渦巻き状になっているので、測定装置は、支持ポストに沿って移動するにつれて漸次的に回転され、測定装置が捩れたタービンブレードの測定面に適切に係合するのが確保される。
【００６６】
図１６は、図１５に示すように、ラックギア３３２を有する支持ポスト３３０と共に用いることができる測定装置４００のブロック図を示す。測定装置４００は、翼弦長又は厚みのようなタービンブレードの幾つかの状態を測定するよう設計された測定装置４０２を含む。測定装置４００はまた、モータと、ラックギア３３２を支持ポスト３３０上に係合するよう設計されたピニオンギアとを含む駆動ユニット４０８を含む。測定装置４００はまた、移動コントローラ４０６を含み、該移動コントローラは、測定装置４００が支持ポスト３３０に沿って複数の所定位置に移動されるように駆動ユニット４０８を制御する。
【００６７】
測定装置４００はまた、メモリユニット４０４を含むことができる。メモリユニットを用いて、測定装置４００が複数の所定位置に移動されるよう移動コントローラ４０６が駆動ユニット４０８を制御するのを助けるのに必要とされる情報を記憶することができる。加えて、メモリ４０４は、ブレード上で取得される測定値を記憶するのに用いることができる。
【００６８】
図１６に示す実施形態はまた、測定装置４００に結合されるデータロガー５００を含む。データロガー５００は、プロセッサ５０２、オペレーティングソフトウェア５０４及びデータメモリ５０８を含む。データロガー５００はまた、移動コントローラ５０６を含むことができる。
【００６９】
幾つかの実施形態では、測定装置４０２は、データロガー５００のデータメモリ５０８に送られる測定結果を出力する。データロガー５００は、また、移動コントローラ５０６を介して測定装置に命令を提供し、測定装置４００が支持ポストに沿って異なる所定位置に移動させるようにすることができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、タービンブレードの異なるタイプに関して測定値を取得できるように、データロガーのオペレーティングソフトウェア５０４、更に測定装置のメモリ４０４及び移動コントローラ４０６を更新することができる。また、オペレーティングソフトウェア及び種々のコントローラを再構成し、種々の異なるタービンブレードの長さに沿って異なる所定位置にて測定値を取得できるようにすることができる。
【００７１】
上記の説明において、測定値はタービンエンジンの回転ブレードに関して取得されるよう仮定した。同じ基本的測定装置を用いて、タービンエンジンのステータベーンに関して測定値を取得することもできる。
【００７２】
上記の説明において、ブレードの翼弦長及び厚みは測定装置によって測定された。しかしながら、代替の実施形態では、測定装置は、ブレード又はステータベーンの異なる態様の測定値を得るように構成することができる。
【００７３】
また、上記の説明において、測定装置は、測定値を得るためにブレード又はステータベーンと実際に接触するフィーラを利用していた。代替の実施形態では、異なるタイプの測定装置を用いることができる。例えば、光学測定装置及びレーザベースの測定装置を上述の接触ベースの測定装置と置き換えることができる。
【００７４】
上述の説明は、発電産業で使用されるタービンエンジンの関連で提供されたが、上述の測定装置はまた、航空機、単独の軸流圧縮機、蒸気タービン、風力タービン、並びに固定及び回転ブレードを含む様々な他のタービン及び圧縮機で用いることができる。
【００７５】
現時点で最も実用的で好ましいと思料される実施形態を例にとって本発明を説明してきたが、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲に記載された技術的思想及びその技術的範囲に属する様々な修正及び均等な構成を包含する。
【符号の説明】
【００７６】
１  タービンエンジン
１０  圧縮機セクション
２０  燃焼器
３０  タービンセクション
１００  ブレード
１０２  前縁
１０４  後縁
１０５  基部
１０７  頂部
１１０  取付基部
１２０，１７０，２２１  第１のクランプ部
１２１，１７２，２２０  第２のクランプ部
１２２，１２４  クランプファスナー
１２３，１２５  スペースレッグ
１２６  蝶ネジ
１２７  Ｌ字形コーナ
１３０  支持ポスト
１３２  位置決め孔
１４０，２４０，４００  測定装置
１４２  取付アパーチャ
１４４  位置決めピン
１４６，１５０  第１及び第２のアーム
１４８  第１の接触フィンガー
１５２  第２の接触フィンガー
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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