(57)【要約】【課題】定量的に摩耗状態を評価することで、継続使用の可否を的確に判定する。【解決手段】本発明方法は、ガスタービンの定期点検毎に、動翼１または静翼の摩耗量を計測し、この計測値に基づき、計測対象翼が翼の材料値の範囲内であるか否かを判定するものである。【選択図】      図４
2006161567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの定期点検毎に、動翼または静翼の摩耗量を計測し、この計測値に基づき、計測対象翼が翼の材料値の範囲内であるか否かを判定することを特徴とするガスタービンの動翼・静翼の摩耗管理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記動翼に対する計測箇所が動翼のロータに対する取付基部の前縁及び後縁であることを特徴とするガスタービンの動翼・静翼の摩耗管理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、動翼の初期形状の外形と同形の内形とした初期ゲージを用い、初期ゲージを翼に当接した状態で、翼と初期ゲージとの間に生じた隙間に隙間ゲージを差込んで計測することを特徴とするガスタービンの動翼・静翼の摩耗管理方法。
【請求項４】
前記摩耗管理方法に用いられる初期ゲージであって、前後２分割することで、翼の挟み込みを可能とした翼の検査治具。
【請求項５】
請求項４において、前記初期ゲージが翼の基部、中央部及び翼端用の複数種類設けられていることを特徴とする翼の検査治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流動床ボイラ（以下ＰＦＢＣと略記する）を用いた複合発電システムなどに用いられるガスタービンの動翼・静翼の摩耗量管理方法及びこれに用いられる検査治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＦＢＣ複合発電システムでは、ＰＦＢＣから発生した高温高圧のガスの膨張過程でガスタービンを駆動し、その動力の一部でコンプレッサを駆動して前記ＰＦＢＣに加圧空気を送り込むとともに、残部動力で発電機を回し所定の電力を得るようにしており、同じくＰＦＢＣで発生した蒸気により駆動される高・中・低圧蒸気タービンの回転により得られる電力と併用されるため、経済的な複合発電システムを得ることができる。
【０００３】
このシステムに用いられるガスタービンの駆動ガス圧力は、蒸気タービンに比べて低いが、入口ガス温度は８４０℃程度と、蒸気入口温度５６６／５９３℃に比べてかなり高く、かつ炉内発生した燃焼灰は集塵機で大部分除去しているものの、ＰＦＢＣの発生ガスを利用しているため、車室内に配置された動翼の摩耗量が大きい。また、静翼も動翼ほどでもないが、摩耗する。
【０００４】
これら翼の摩耗により、折損事故、効率低下、振動などの不具合が派生するおそれがある。
【０００５】
このため、従来では稼働時間１３３０時間毎の定期点検時に動翼及び静翼の摩耗度合を目視調査し、摩耗が著しいと判定されたなら新たな翼に交換していたが、次に述べる不具合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、判定基準が非定量的、かつ曖昧で、主として派遣検査員の主観にゆだねられており、安全上、問題がない程度の僅かな摩耗であっても、直ちに新品と交換されるといった過剰な部品交換がなされる可能性があって、経済性の面から好ましいものではなかった。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、定期点検時に定量的に摩耗状態を評価することで、継続使用の可否を的確に判定できるようにしたガスタービンの動翼・静翼の摩耗管理方法を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、以上の測定に好適な検査用治具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明方法は、ガスタービンの定期点検毎に、動翼または静翼の摩耗量を計測し、この計測値に基づき、計測対象翼が翼の材料値の範囲内であるか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明方法は、請求項１において、前記動翼に対する計測箇所が動翼のロータに対する取付基部の前縁及び後縁であることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明方法は、請求項１または２において、動翼の初期形状の外形と同形の内形とした初期ゲージを用い、初期ゲージを翼に当接した状態で、翼と初期ゲージとの間に生じた隙間に隙間ゲージを差込んで計測することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の検査治具は、前記摩耗管理方法に用いられる初期ゲージであって、前後２分割することで、翼の挟み込みを可能としたものである。
【００１３】
さらに、請求項４において、前記初期ゲージが翼の基部、中央部及び翼端用の複数種類設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明方法では、定量的に摩耗状態を評価することで、継続使用の可否を的確に判定できる。また、定期点検毎に数値で示されるため、長期にわたる摩耗度合の傾向も分る。  
請求項２の発明では、折損につながる箇所の継続使用の可否や、摩耗度合の傾向が分る。  
請求項３の発明では、測定が簡略となる。
【００１５】
請求項４の治具は、測定を簡略化するために好適である。  
請求項５の発明では翼の各部の測定の簡略化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の好適な実施の形態につき添付図面を参照して説明する。図１，２は本発明方法が適用されるタービンの動翼とこれに加わる負荷を示すものである。動翼１はロータ２に植設されるプラットフォーム３上に一体に突設されたやや厚肉のブーメラン型の翼型断面であって、図２に等高線表示するように、翼端に至るにつれて順次肉厚が薄くなる構造となっている。
【００１７】
この動翼１には、ガスタービンの負荷運転中に、回転による遠心力ａとロータ２を回転させようとするガス力ｂが作用する。  
この場合、遠心力ａは翼１の根本部分で最大となり、ガス力ｂを受けた動翼１は翼根本部分で曲げ応力が厳しくなる。
【００１８】
実際の摩耗は、図１網掛け部に示すように、前縁翼端及び根本部、後縁根本部及びプラットフォーム３の端縁に生じているが、翼端部分の摩耗は効率の劣化を生ずるとしても、動翼の折損にはつながることがなく、前縁根本部並びに後縁根本部の消耗度合が動翼の寿命を判定する基準となる。
【００１９】
すなわち、タービン動翼が摩耗すると、遠心力とガス曲げ応力が大きくなり材料許容値を超える場合があり、したがってこの部分における消耗度合を定期点検毎に計測することにより、交換時期を検討することが可能となる。
【００２０】
寿命を検討する場合に、例えばグッドマン線図により上記の関係をほぼ把握できる。このグッドマン線図は、図３に示すように横軸に平均応力として翼根本部の平均応力を取り、縦軸に変動応力の指標として翼根本にかかるガス曲げ応力を取ると、動翼材料値の特性線図を得られる。
【００２１】
それ故、動翼の消耗度合が動翼材料値の範囲内であれば（図中丸で例示する）、材料許容値の範囲内であるとして継続使用可能であり、動翼材料値のボーダーライン上ないしは、越えた場合には交換が必要となる。
【００２２】
なお、検討結果からは、遠心力での裕度はさほど変化しないが、ガス曲げ応力に対する裕度がなくなる可能性もあることから、許容値設定としては、前述のごとく前縁根本部並びに後縁根本部の摩耗度合を計測することにより、動翼の寿命を判定することが最も望ましい。
【００２３】
但し、安全性には大きく関わらないが、動翼１の翼端部分が著しく摩耗した場合には、効率の劣化や、振動などの原因ともなるため、この部分の計測を行うことも必要である。
【００２４】
同じく静翼の翼端や基部も動翼ほどではないが、摩耗により効率の劣化や、折損の問題を生ずるため、計測しておく必要があることは勿論である。
【００２５】
図４は実際の測定に使われる治具及びその測定手順を示すもので、（ａ）は初期ゲージ４を示している。この初期ゲージ４は新品状態の一段目の動翼１のプラットフォーム３から所定の高さにおける根本部の前部側外形に等しい内形の前部ゲージ５と、同じく後部側外形に等しい内形の後部ゲージ６とに２分割構成されたものである。プラットフォーム３から所定の高さにおいて（ｂ）に示すように、動翼１の前後から、各ゲージ５，６を挟み込むようにして両者の接合ラインを合わせることで、（ｃ）に示すように、使用中の動翼１の外形に一致させる。
【００２６】
この状態で図示のごとく、動翼１の前縁根本部とゲージ４間に隙間Ｌ１が生じていたり、後縁根本部とゲージ４間に隙間Ｌ２が発生していた場合には、図示しないピンチなどにより、両ゲージ５，６の両端を固定し、この間に隙間ゲージを差込んで、Ｌ１，Ｌ２が前縁何mm、後縁何mmかを測定し、記録する。
【００２７】
各段では総動翼数の５％程度に相当する４枚（ロータを回転させて互いに等間隔となる４枚を選択する）で測定し、その平均でその段（高さ）における摩耗量とする。なお、プラットフォーム３からの高さは３段程度で測定するものとし、他の段の摩耗量も同一要領で測定し、全段の測定を終了させる。なお、段毎に初期ゲージ４の形状は異なるので、段毎にその段に応じた初期ゲージにより測定を行う。
【００２８】
なお、以上の検査中に著しい摩耗のある翼が定量的に確認されたなら、これを新品に交換することは勿論である。
【００２９】
さらに、同一翼の翼端についても測定しておくことでさらに精度のよい測定が可能となる。翼端については、プラットフォーム３からの翼長を測定し、設計寸法との差異を摩耗量として算定する。
【００３０】
したがって、以上の測定データを定期検査毎に取ることで、摩耗の傾向が把握でき、例えば初期状態から何回かの定期検査では、摩耗量の増加傾向は同じであるが、ある時期から急激に増加するとか、ある時期までは急激に摩耗量が増加し、その後は小さくなるなどの傾向を定量的に知ることになり、これに応じた適正な交換時期を予測することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ガスタービンの動翼及びこれに作用する負荷状態を示す説明図である。
【図２】同動翼の平面図である。
【図３】グッドマン線図を示すグラフである。
【図４】初期ゲージ及びこれを用いた動翼の摩耗測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  動翼
２  ロータ
４  初期ゲージ（治具）
５  前部ゲージ
６  後部ゲージ
【図１】
2006161567.tif 000003
【図２】
2006161567.tif 000004
【図３】
2006161567.tif 000005
【図４】
2006161567.tif 000006