(57)【要約】【課題】蒸気タービンに配設された動翼の寿命及び余寿命の診断方法を提供する。【解決手段】局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食損傷の局部腐食深さの極値を推定し、局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが前記動翼の破損する許容局部腐食深さに達するまでの運転時間を求めて寿命と診断する。【選択図】    図１
2004218602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食深さの極値を推定し、局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが許容局部深さに達するまでの運転時間を求めて寿命と診断することを特徴とした蒸気タービン動翼の寿命の診断方法。
【請求項２】
局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食深さの極値を推定し、局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが許容局部深さに達するまでの運転時間を求めて寿命とし、当該寿命から蒸気タービン動翼の運転時間を減じた時間を余寿命と診断することを特徴とした蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法。
【請求項３】
多段に配設された動翼に局部腐食損傷が生じる蒸気タービンの余寿命の診断方法であって、局部腐食損傷が生じる動翼の各段において局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法により各段における局部腐食深さの極値を推定し、各段において推定した極値の中から全体の最大値を求めて、局部腐食深さの単位時間当たりの進行度を算定し、前記進行度に基づいて蒸気タービンの余寿命を診断することを特徴とした蒸気タービンの余寿命の診断方法。
【請求項４】
エロージョン損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼において計測される損傷深さが運転時間に比例して深くなるとし、破壊力学上の応力拡大係数範囲下限値に基づいて許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの運転時間を求めて寿命と診断することを特徴とした蒸気タービン動翼の寿命の診断方法。
【請求項５】
エロージョン損傷が生じる蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法であって、動翼において計測される損傷深さが運転時間に比例して深くなるとし、破壊力学上の応力拡大係数範囲下限値に基づいて許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの運転時間を求めて寿命とし、当該寿命から蒸気タービン動翼の運転時間を減じた時間を余寿命と診断することを特徴とした蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法。
【請求項６】
蒸気タービンの湿り領域にある動翼にエロージョン損傷が生じる蒸気タービンの余寿命の診断方法であって、湿り領域内にある全ての段から動翼の損傷深さの最大値を求め、破壊力学的な取扱いにより応力拡大係数範囲下限値を求めて、動翼が破壊されるまでの許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの進行度から余寿命を診断することを特徴とした蒸気タービンの余寿命の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法、並びに蒸気タービンの余寿命の診断方法に係り、特に局部腐食損傷が生じる動翼と、エロージョン損傷が生じる動翼とのそれぞれに寿命及び余寿命を診断するのに好適な蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法、並びに蒸気タービンの余寿命の診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動翼及び静翼が多段に配設された蒸気タービンにおいて、蒸気タービンに流入する蒸気の入口近傍にある動翼には局部腐食損傷が生じ、蒸気タービンから排出される蒸気の出口近傍にある動翼にはエロージョン損傷が生じる。これらの局部腐食損傷及びエロージョン損傷が生じることにより動翼の寿命は短くなる。また、局部腐食損傷及びエロージョン損傷を放置することにより、損傷のき裂が深くなると蒸気タービンの運転中に動翼が破損する可能性がある。このとき、破損した動翼の破片により、この破損した動翼の後段にある動翼を破損することになる。このため、動翼の寿命及び余寿命を診断することは非常に重要であり、動翼の損傷を防止する方法、動翼の損傷を監視する装置及び動翼の余寿命を評価する方法が発明されている。
【０００３】
蒸気タービン翼の浸蝕を監視する装置については特許文献１が挙げられる。特許文献１の蒸気タービン翼の浸蝕監視装置は、蒸気タービンの内部に設けた水滴挙動検出器及びタービン翼寿命監視システム等より構成され、水滴挙動検出器により湿り蒸気中の水滴の挙動と流動状態とを検出し、タービン翼寿命監視システムにおいて水滴の挙動と流動状態と浸蝕量を相関付けて評価可能なアルゴリズムを構築することにより、水滴の挙動に起因した動翼の浸蝕状況を予測監視し、タービン翼の寿命予測を行うものである。また、このタービン翼の浸蝕監視装置は主に定常運転時に監視を行う装置である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２５５５０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の動翼の損傷を監視する装置は、タービン動翼の損傷を系統的に追跡監視し、又は非破壊検査により損傷を追跡監視しているのみである。また、追跡監視を行うには、タービン動翼に大量に損傷が生じているので、一部の損傷を選択して追跡監視を行っている。このため、タービン動翼に生じた最大の損傷を見逃している可能性がある。また、特許文献１の発明において、タービン翼の寿命を推定するには、タービン内部に水滴挙動検出器を設け、タービン外部にタービン翼寿命監視制御システム等の測定装置を設けなければならなかった。
【０００６】
本発明は従来技術の欠点を解消するために、動翼が多段に配設された蒸気タービンの定期検査時に、各段の動翼から損傷をサンプリングし、そのサンプリングした段の動翼からその段全ての動翼の損傷傾向を把握して損傷の極値を求めることにより、動翼の寿命及び余寿命の評価を行う、蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法を提供することを目的とする。また、動翼を多段に配設された蒸気タービンにおいて、局部腐食損傷又はエロージョン損傷が生じる全ての段の動翼において、極値統計法又は破壊力学的な検討により蒸気タービンの余寿命の診断方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法、並びに蒸気タービンの余寿命の診断方法は、次のようになる。
局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食深さの極値を推定する。局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが許容局部深さに達するまでの運転時間を求める。この求めた運転時間が寿命と診断することを特徴としている。
【０００８】
また、局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食深さの極値を推定する。局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが許容局部深さに達するまでの運転時間を求めて寿命とし、当該寿命から蒸気タービン動翼の運転時間を減じた時間を余寿命と診断することを特徴としている。
【０００９】
また、多段に配設された動翼に局部腐食損傷が生じる蒸気タービンの余寿命の診断方法であって、局部腐食損傷が生じる動翼の各段において局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法により各段における局部腐食深さの極値を推定し、各段において推定した極値の中から全体の最大値を求めて、局部腐食深さの単位時間当たりの進行度を算定し、前記進行度に基づいて蒸気タービンの余寿命を診断することを特徴としている。
【００１０】
エロージョン損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼において計測される損傷深さが運転時間に比例して深くなるとし、破壊力学上の応力拡大係数範囲下限値に基づいて許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの運転時間を求めて寿命と診断することを特徴としている。
【００１１】
また、エロージョン損傷が生じる蒸気タービン動翼の余寿命の診断方法であって、動翼において計測される損傷深さが運転時間に比例して深くなるとし、破壊力学上の応力拡大係数範囲下限値に基づいて許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの運転時間を求めて寿命とし、当該寿命から蒸気タービン動翼の運転時間を減じた時間を余寿命と診断することを特徴としている。
【００１２】
また、蒸気タービンの湿り領域にある動翼にエロージョン損傷が生じる蒸気タービンの余寿命の診断方法であって、湿り領域内にある全ての段から動翼の損傷深さの最大値を求め、破壊力学的な取扱いにより応力拡大係数範囲下限値を求めて、動翼が破壊されるまでの許容損傷深さを算出し、損傷深さが前記許容損傷深さに達するまでの進行度から余寿命を診断することを特徴としている。
【００１３】
【作用】
上記のような手段とした本発明により、蒸気タービンの各段に配設された多数の動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さに極値統計法を適用したので、前記多数の動翼のうち数枚をサンプリング測定することにより、局部腐食深さの極値を推定することができる。また、局部腐食深さが運転開始時から比例して深くなるとしたので、動翼が破損する許容局部腐食深さに達するまでの運転時間を求めることができ、局部腐食深さが前記許容局部腐食深さに達したときを動翼の寿命として診断することができる。また、診断より求めた動翼の寿命から、現在までの蒸気タービンの運転時間を減算して得た期間を動翼の余寿命と診断することができる。
【００１４】
また、動翼が多数段に配設された蒸気タービンにおいて、局部腐食損傷が生じる動翼の全ての段から局部腐食深さをサンプリング測定し、極値統計法により極値を推定したので、局部腐食損傷が生じる全ての段における極値を求めることができる。さらに、局部腐食深さの単位時間当たりの進行度を算定したので、この進行度に基づいて蒸気タービンの余寿命を診断することがでる。
【００１５】
動翼に生じるエロージョンの損傷深さは時間に比例して深くなるとしたので、１回の計測で将来のエロージョンの損傷深さを予想することができる。また、破壊力学的な取扱いにより応力拡大範囲係数下限値に基づいて動翼の許容損傷深さを算出し、この許容損傷深さに損傷深さが達したときを動翼の寿命と診断することができる。さらに、診断より求めた寿命から、現在までの蒸気タービンの運転時間を減算して得た期間を動翼の余寿命と診断することができる。
【００１６】
また、動翼が多数段に配設された蒸気タービンにおいて、エロージョン損傷が生じる動翼の全ての段から損傷深さの最大値を求め、破壊力学的に取扱うことにより許容損傷深さを算出し、この許容損傷深さに損傷深さが達したときを蒸気タービンの余寿命と診断することができる。
【００１７】
【実施例】
以下に、本発明に係る蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法を説明する。図１は蒸気タービン動翼に局部腐食損傷が生じる場合の、蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断を行うフローである。この局部腐食損傷が生じる動翼の寿命及び余寿命の診断を行う方法は、まず、蒸気タービンに配設された各段の動翼に生じる局部腐食損傷において、各段の動翼に生じる局部腐食損傷の一部について局部腐食損傷深さをサンプリング測定し、このサンプリング測定した結果から極値統計法を用いて各段の動翼に生じる局部腐食深さの極値（最大局部腐食深さ）を推定する。この極値統計法を用いて局部腐食損傷を推定する方法は、次のようになる。
【００１８】
局部腐食深さのサンプリング測定は、各段における動翼の全表面積を極値推定対象面積Ｓとし、この極値推定対象面積Ｓからサンプリング測定を行う区画面積を一定面積ｓとする。このサンプリング測定を行う区画面積は極値推定対象面積Ｓから無作為に抽出した小区画のＮ個で、この小区画のＮ個の合計面積は前記一定面積ｓである。この小区画のＮ個について局部腐食深さを測定し、最大局部腐食深さを求め、最大局部腐食深さデータとする（ステップ１１０）。また、最大局部腐食深さが得られた測定区画個数をｎとする。ただし、測定区画個数ｎは小区画の個数Ｎと等しい、又は小区画の個数Ｎよりも小さい、とする。そして、最大局部腐食深さデータを順に並べ、ｘ１、ｘ２、ｘ３、………、ｘｎとする。ただし、ｘは変数である。
【００１９】
局部腐食深さの分布が正規分布などの指数型分布に相当する場合、最大局部腐食深さの分布は近似的にガンベル分布に従う。このため、変数ｘがガンベル分布に従うときに、累積分布関数Ｆ（ｘ）は数式１のような二重関数で与えられる。
【数１】
2004218602.tif 000003
ここで、λは位置パラメータ（＝最頻値；ＭＶＬＵＥ係数）、αは尺度パラメータである。次に、規格化変数ｙを数式２のように定義する。
【数２】
2004218602.tif 000004
この規格化変数ｙを累積分布関数Ｆ（ｘ）に代入すると、数式３のようになる。
【数３】
2004218602.tif 000005
このとき、ｙ＝０、すなわち、Ｆ（０）に対応するｘ座標が位置パラメータλを与え、直線勾配が尺度パラメータαを与える。次に、ガンベル分布の面積依存性を評価するために再帰期間Ｔという概念を用いると、この再帰期間Ｔは極値推定対象面積Ｓと、この極値推定対象面積Ｓのサンプリング測定を行う一定面積ｓとの比で定義される（数式４）。また、再帰期間Ｔは累積分布関数Ｆ（ｘ）と数式５、数式６、数式７に示す関係がある。
【数４】
2004218602.tif 000006
【数５】
2004218602.tif 000007
【数６】
2004218602.tif 000008
あるいは
【数７】
2004218602.tif 000009
【００２０】
また、大きい順に並べた最大局部腐食深さデータの順位ｉと、累積確率Ｆ（ｙ）との相関を数式８に示す。
【数８】
2004218602.tif 000010
【００２１】
さらに、分布パラメータ（位置パラメータλ、尺度パラメータα）の推定を行うには、ｙ＝０に対応するｘ座標及び直線勾配が、分布パラメータの推定値を与える。分布パラメータの推定には、Ｌｉｅｂｌｅｉｎ−Ｗｈｉｔｅの線形不偏推定子法を用いて数式９及び数式１０により算出される（ＭＶＬＵＥ係数）。
【数９】
2004218602.tif 000011
【数１０】
2004218602.tif 000012
【００２２】
次に、全推定対象面積内に予想される最大局部腐食深さ（極値：ｘｍ）は、サンプリング測定に当てはめた直線を再帰期間Ｔまで外挿したときのｘ座標の値に相当し、数式１１で与えられる。
【数１１】
2004218602.tif 000013
【００２３】
また、極値ｘｍの確率分布は元のガンベル分布と尺度パラメータαが等しく、位置パラメータλはαｌｎＴだけ大きいガンベル分布に従うので、数式１２で与えられる。
【数１２】
2004218602.tif 000014
したがって、動翼の肉厚をｄすると局部腐食の貫通確率Ｐは数式１３で与えられる（ステップ１２０）。
【数１３】
2004218602.tif 000015
線形不偏推定子法により、真の分布からの誤差分散Ｖ（ｘ）は数式１４で与えられる。
【数１４】
2004218602.tif 000016
ここで、Ａ（Ｎ、ｎ）、Ｂ（Ｎ、ｎ）、Ｃ（Ｎ、ｎ）はＭＶＬＵＥ係数である。
【００２４】
また、許容局部腐食深さの設定は次のようになる。局部腐食損傷が動翼の最大肉厚の１０から２５％部位を貫通すると動翼の一部が折損又は脱落する可能性がある。また、局部腐食損傷がリーディングエッジ後縁部の最小肉厚部を貫通すると蒸気タービン本体の性能及びその安定性が低下する。このため、動翼の最大肉厚の２０％を許容局部腐食深さと定義する（ステップ１３０）。
【００２５】
そして、局部腐食深さの進行速度設定は、動翼に生じる孔食、及びすき間腐食などの局部腐食損傷が半楕円的に成長するものと仮定すると、局部腐食深さａは数式１５により与えられる。
【数１５】
2004218602.tif 000017
ここで、ｋは係数、ｔは環境中での使用期間、ｔｉは潜伏期間、ｍは定数（通常ｍ＝１〜３）である（ステップ１４０）。
【００２６】
寿命及び余寿命の診断では、局部腐食損傷が動翼の背側及び腹側の両側より、運転時間に対して直線的に成長するものと仮定すると、数式１５においてｍ＝１となる。そして、期間に対する最大局部腐食損傷深さのグラフに、ｍ＝１を代入した数式１５の直線を描く。この数式１５の描く直線は運転時間に比例しているため、局部腐食深さは運転開始時から比例して深くなり、この直線が許容局部腐食深さに達するまでの運転時間が寿命となる。この寿命から蒸気タービンの現在までの運転時間を減ずることにより余寿命を得ることができる（ステップ１５０）。
【００２７】
図２は蒸気タービン動翼にエロージョン損傷が生じる場合の、蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断を行うフローである。動翼及び静翼が多段に配設された蒸気タービンの最終段では蒸気が湿り、ドレンにより動翼にエロージョン損傷又はエロージョン・コロージョン損傷（以下、統一してエロージョン損傷という）を生じる。このエロージョン損傷部からき裂が発生し、進展すると仮定して、エロージョン損傷が生じる動翼の寿命及び余寿命の診断を行う方法は次のようになる。
【００２８】
まず、エロージョン損傷が生じた動翼において、このエロージョン損傷の深さを計測する（ステップ２１０）。次に、エロージョン損傷が生じる動翼の断面部位における損傷深さを応力拡大係数範囲ΔＫより求める。エロージョン損傷が生じる動翼は遠心力による引張の定常平均応力σｍと、ガス圧変動による変動応力σａとが作用する。前記変動応力σａは見かけ上、曲げ応力とみなされているが、動翼は三次元的に非常に複雑な形状であり、リーディングエッジ前縁部では局部的に引張圧縮応力になっている可能性がある。このため、前記リーディングエッジ前縁部の損傷に対して安全面を考慮して評価を行うため、前記変動応力σａはモードＩの開口形応力になるとして取扱う。なお、エロージョン損傷が生じる動翼の形状については、破壊力学的な取扱いを行うため、材料力学的に等価な簡易的なモデル、すなわち、断面二次元モーメントを等価な矩形断面に置き換えて取扱う。ここで、（矩形断面）＝（等価矩形幅ｈ）×（等価矩形厚ｂ）である。そして、エロージョン損傷が生じる動翼のリーディングエッジ前縁部に発生した損傷き裂を「片側にき裂のある帯板」の単純モデルに置き換えることにより、前記エロージョン損傷が生じる動翼の損傷き裂に対する応力拡大係数範囲ΔＫを求める。この応力拡大係数範囲ΔＫは数式１６で与えられる。
【数１６】
2004218602.tif 000018
ここで、σは曲げ応力（＝６Ｍ／ｂ２、Ｍ：単位厚さ当たりの曲げモーメント）、Δσは繰返し応力範囲、ａは損傷深さ、ｂは等価矩形厚さ、ｈは等価矩形幅である。また、ａ／ｂ＝ξとおくと、Ｆ（ａ／ｂ）は数式１７のようになる。
【数１７】
2004218602.tif 000019
（ξ≦０．６で、０．２％以下）
数式１６に数値を代入することにより、損傷深さａが算出される。なお、応力拡大係数範囲ΔＫは、応力拡大係数範囲ΔＫの下限値を応力拡大係数範囲下限値ΔＫｔｈとし、大気中及び実機模擬環境下における実機相当材料の応力拡大係数範囲下限値ΔＫｔｈについて、応力比Ｒの影響を補正した応力拡大係数範囲下限値ΔＫｔｈＲを用いる。このため、損傷深さａは動翼の損傷深さの下限値、すなわち、許容損傷深さａｔｈが算出される（ステップ２２０）。また、前記実機相当材料に１２Ｃｒ鋼を用いたときの大気中及び実機模擬環境下における損傷き裂の進行速度ｄａ／ｄｎは、それぞれｄａ／ｄｎ≦１×１０−８、ｄａ／ｄｎ≦１×１０−９となり、大気中における１２Ｃｒ鋼の前記応力拡大係下限値ΔＫｔｈは数式１８のようになる。
【数１８】
2004218602.tif 000020
また、応力比Ｒの影響を補正した前記応力拡大係下限値ΔＫｔｈＲは数式１９のようになる。ただし、Ｒ≧０．１とする。
【数１９】
2004218602.tif 000021
数式１８において、Ｒ＝０．９とすると、数式２０のようになる。
【数２０】
2004218602.tif 000022
（ステップ２３０）。
【００２９】
寿命及び余寿命の診断では、蒸気タービンの実働運転時間に対するエロージョンによる損傷深さのグラフを描き、ステップ２１０で計測した損傷深さをプロットする。この損傷深さは運転時間に比例して深くなるとする。前記プロットした点と、原点とを結んだ直線を引く。この直線の傾きは損傷深さの進行度を表しており、損傷深さがステップ２２０で算出した許容損傷深さａｔｈに達するまでの運転時間が蒸気タービン動翼の寿命となり、この寿命から診断時までの蒸気タービンの運転時間を減ずることにより余寿命を得ることができる（ステップ２４０）。
【００３０】
次に、蒸気タービン動翼の寿命及び余寿命の診断方法の実施例を挙げる。なお、本実施例の診断に用いた蒸気タービンの供用期間は約３０年で、運転時間は約７４０００時間であり、動翼の材質は１２Ｃｒ鋼である。局部腐食損傷が生じる動翼の寿命及び余寿命の診断は、まず、局部腐食深さのサンプリング測定を行った。調査面積は対象となる動翼表面の全面積の２％以上を目安とした。任意の１段の動翼が３２６枚で構成される場合、前記任意の１段の動翼から任意の６枚を選択し、前記６枚の動翼のそれぞれ前後を二分割し、腐食損傷を背側及び腹側ごとの計１２個の母集団としてまとめた。動翼に生じている局部腐食損傷は転写パテで転写し、局部損傷深さをレーザ顕微鏡により読み取った。なお、転写が良好でなかったものは調査対象から除外した。前記６枚の動翼の測定条件を表１に示す。
【表１】
2004218602.tif 000023
なお、前記母集団の局部腐食深さのデータはガンベル分布に従うことを確認している。このときのガンベル分布による極値統計解析結果は図３及び図４のようになり、図３は動翼背側の解析結果を、図４は動翼腹側の解析結果を示す。また、最大局部腐食深さｘｍ（極値）及び貫通確率Ｐは表２のようになる。
【表２】
2004218602.tif 000024
また、許容局部腐食深さは動翼の最大肉厚の２０％とすると、約１．３４ｍｍとなる。そして、局部腐食損傷が動翼の背側及び腹側の両側より、時間に対して直線的に成長するものと仮定し、期間に対する最大局部腐食深さｘｍのグラフを描くと図５のようになる。このグラフにｍ＝１とした数式１５の直線を描き、この直線が前記許容局部腐食深さに達したときの期間が寿命となる。図５より寿命を求めると約３９年となる。さらに、この寿命より蒸気タービンの運転時間を減ずることにより余寿命を得ることができ、余寿命は約９年となる。
【００３１】
エロージョン損傷が生じる動翼の寿命及び余寿命の診断は、まず、エロージョン損傷を受けている動翼の段のうち、最も損傷が激しい２枚の動翼（動翼Ａ及び動翼Ｂ）についてエロージョン深さの計測を行う。この計測を行う動翼の位置は動翼先端から３５から６０ｍｍの部位（▲１▼部位）及び動翼先端から２２０ｍｍの部位（▲２▼部位）で行った。動翼Ａ及び動翼Ｂのエロージョン深さの計測結果は、それぞれ▲１▼部位で６ｍｍ及び５ｍｍであり、▲２▼部位で３．５ｍｍ及び３．０ｍｍであった。
【００３２】
次に、動翼の断面部位（先端部、位置Ａ乃至位置Ｈ）における損傷深さと応力拡大係数範囲ΔＫの計算結果を表３に示す。
【表３】
2004218602.tif 000025
この計算結果をグラフにしたものが図６となり、この図６には前記２枚の動翼においてエロージョン深さを計測した結果を併記している。
この図６より、▲１▼部位及び▲２▼部位における許容損傷深さａｔｈを求めることができ、▲１▼部位においては約３１ｍｍ、▲２▼部位においては約６．１ｍｍとなる。これより、実働運転時間に対する損傷深さａのグラフを描き、前記エロージョン深さの計測結果をプロットする。これを、図７に示す。そして、前記プロットした点と、原点とを結んだ直線を引き、この直線が▲２▼部位における前記許容損傷深さａｔｈに達したときの実働運転時間を求めると寿命となり、約１５０５００時間となる。このとき、▲１▼部位におけるエロージョン損傷は動翼の寿命を評価する上で特に問題とならないので、▲２▼部位より寿命を診断する。また、この寿命より現在までの運転時間を減じると余寿命を求めることができ、動翼Ａは約５５０００時間、動翼Ｂは約７６５００時間となる。このうち、時間の短いほうを余寿命とすると、動翼Ａ及び動翼Ｂを有する段においては、５５０００時間となる。
【００３３】
また、動翼が多段に配設された蒸気タービンの余寿命の診断方法は次のようになる。まず、蒸気タービンの各段において動翼に生じた局部腐食損傷の局部腐食深さの極値（各段における最大局部腐食深さ）を推定する。この推定を行う手順は前述した手順と同じである（ステップ１１０及びステップ１２０）。次に、各段における最大局部腐食深さの中から最大の局部腐食深さ（全段における最大局部腐食深さ）を求める。次に、許容局部腐食深さはステップ１３０と同様な手順で求める。次に、前記全段における最大局部腐食深さに基づいて局部腐食深さの進行速度を設定し、この設定手順はステップ１４０と同様に行う。この進行速度より、局部腐食深さの単位時間当たりの進行度を算定する。これにより、前記進行度に基づいて前記許容局部腐食深さに達するまでの運転時間を求めることができ、この運転時間が蒸気タービンの寿命と診断する。この寿命から現在までの蒸気タービンの運転時間を減ずることにより、蒸気タービンの余寿命を診断することができる。
【００３４】
動翼にエロージョン損傷が生じる場合は、前記ステップ２１０乃至ステップ２４０の手順に従って余寿命を診断する。エロージョン損傷が生じる全ての段の中から損傷深さの最大値を求める。また、動翼を破壊力学的に取扱うことにより応力拡大係数範囲下限値を求めて、動翼が破壊されるまでの許容損傷深さを算出する。前記のように許容損傷深さを運転開始時から比例して深くなるとして扱うと、損傷深さの単位時間当たりの進行度を算出することができる。この進行度に基づいて前記許容損傷深さに達するまでの運転時間を算出すると、この算出した運転時間が蒸気タービンの余寿命となる。
【００３５】
【発明の効果】
局部腐食損傷が生じる蒸気タービン動翼の寿命の診断方法であって、前記動翼に生じる局部腐食損傷の局部腐食深さをサンプリング測定し、当該サンプリング測定した結果から極値統計法を用いて局部腐食損傷の局部腐食深さの極値を推定する。局部腐食深さが前記蒸気タービンの運転開始時から比例して深くなるとして、局部腐食深さが前記動翼の破損する許容局部腐食深さに達するまでの運転時間を求める。この求めた運転時間が寿命と診断する。この寿命を診断する方法により、蒸気タービンの検査時に寿命の診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動翼に局部腐食損傷が生じる場合の、寿命及び余寿命の診断を行うフローである。
【図２】動翼にエロージョン損傷が生じる場合の、寿命及び余寿命の診断を行うフローである。
【図３】ガンベル分布による極値統計解析結果を示した図である。
【図４】ガンベル分布による極値統計解析結果を示した図である。
【図５】期間に対する最大局部腐食深さを示した図である。
【図６】損傷深さに対する動翼の断面部位を示した図である。
【図７】実働運転時間に対する損傷深さを示した図である。
【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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