(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁部に翼根部から先端部に亘って貫設された冷却孔を有し、ロータに固定されるタービン翼の前縁部を超音波探触子により探傷する方法であって、
前記タービン翼の翼根部から前記先端部に至る形状に沿う形状を有し超音波を伝播可能な樹脂製接触部材を前記タービン翼面に対し前記翼根部から前記先端部に亘って密着させ、超音波探触子を前記樹脂製接触部材に密着させて前記翼根部と前記先端部との間で走査することにより、タービン翼前縁部の表面及び内部を探傷することを特徴とするタービン翼前縁部の探傷方法。
【請求項２】
前縁部に翼根部から先端部に亘って貫設された冷却孔を有するタービン翼の前縁部を超音波探触子により探傷する装置であって、
前記タービン翼の前記前縁部の前記翼根部から先端部の形状に沿って密着せしめ超音波を伝播可能な樹脂製接触部材と、
前記樹脂製接触部材に密着せしめて前記翼根部と前記先端部との間で往復動可能に走査する超音波探触子と、
前記樹脂製接触部材を前記タービン翼の前記前縁部に密着して支持させるための支持体と、
前記支持体に設けられ、かつ前記超音波探触子を前記翼根部と前記先端部との間で往復動させる往復動機構と、
によって構成されることを特徴とするタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置。
【請求項３】
前記タービン翼の前記翼根部から前記先端部に向かって延びる前記冷却孔に嵌合される嵌合ピンと、前記タービン翼をその厚さ方向に両側から挟持するクランプ機構とを有する前記支持体と、を備え、前記嵌合ピンと前記クランプ機構とにより前記支持体が前記タービン翼に着脱可能に固定されてなることを特徴とする請求項２に記載のタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン翼の探傷方法及び探傷装置に関し、とりわけ火力発電用のタービン翼前縁部の表面及び内部を探傷するのに好適な探傷方法及び探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電用のタービン翼は、高温で使用されるため、従来から、その健全性を確認する目的で定期検査が行われている。
【０００３】
この定期検査では、主として浸透探傷法が採用されているが、この浸透探傷法では、表面の探傷しかできないという不都合がある。
【０００４】
特に、タービン翼とりわけ火力発電用のタービン翼にはその内部に翼根部から先端部に向かって冷却孔が形成されており、浸透探傷法ではこの翼前縁部の内部に形成された冷却孔の表面全体やその周壁近傍の探傷ができないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、タービン翼の内部の探傷法に、超音波探傷法がある。この超音波探傷法では、タービン翼の翼根部からその先端部に亘って延びる翼面に超音波探触子を接触させて走査することにより探傷が可能であるが、タービン翼の表面は高温に曝され浸食等により粗く荒れやすく、超音波探触子を直接接触させて走査することによる超音波探傷方法では、超音波探触子と翼面とのカップリングが安定せず、走査を安定して行うことができない。すなわち、タービン翼の表面からのエコーが大きく、翼前縁部の欠陥によるエコーが表面反射のエコーに埋もれるため、正確で迅速な検査を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、タービン翼前縁部の翼面の表面粗さの影響を受けることなくタービン翼の特に前縁部表面又は内部を探傷し、タービン翼を正確かつ迅速に探傷することにより、潜在的・顕在的欠陥の定期検査を可能ならしめたタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷方法及び探傷装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のタービン翼前縁部の探傷方法は、上記課題を解決するため、前縁部に翼根部から先端部に亘って貫設された冷却孔を有し、ロータに固定されるタービン翼の前縁部を超音波探触子により探傷する方法であって、前記タービン翼の翼根部から前記先端部に至る形状に沿う形状を有し超音波を伝播可能な樹脂製接触部材を前記タービン翼面に対し前記翼根部から前記先端部に亘って密着させ、超音波探触子を前記樹脂製接触部材に密着させて前記翼根部と前記先端部との間で走査することにより、タービン翼前縁部の表面及び内部を探傷することを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置は、前縁部に翼根部から先端部に亘って貫設された冷却孔を有するタービン翼の前縁部を超音波探触子により探傷する装置であって、前記タービン翼の前記前縁部の前記翼根部から先端部の形状に沿って密着せしめ超音波を伝播可能な樹脂製接触部材と、前記樹脂製接触部材に密着せしめて前記翼根部と前記先端部との間で往復動可能に走査する超音波探触子と、前記樹脂製接触部材を前記タービン翼の前記前縁部に密着して支持させるための支持体と、前記支持体に設けられ、かつ前記超音波探触子を前記翼根部と前記先端部との間で往復動させる往復動機構と、を備えている。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置では、前記タービン翼の前記翼根部から前記先端部に向かって延びる冷却孔に嵌合される嵌合ピン及び前記タービン翼をその厚さ方向に両側から挟持するクランプ機構を備える支持体と、前記嵌合ピンと前記クランプ機構とにより前記支持体が前記タービン翼に着脱可能に固定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷方法及び探傷装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、タービン翼１の翼面のうち特にその前縁部２に超音波が伝播可能な樹脂製接触部材３を接触させ、超音波探触子４を用いて探傷する場合の説明図である。そのタービン翼１の前縁部２には、空気冷却用の冷却孔５がロータに固定される基部から先端部７に亘って貫通形成されている。
【００１２】
超音波探触子４は支持体８にジンバル機構９を介して支持されている。支持体８は上下方向に延びる枠部１０を有する。その枠部１０の上部にはモータ１１が固定されている。その枠部１０の下部にはエンコーダ１２が設けられている。そのモータ１１の出力軸１３には歯付きプーリ１４が設けられ、歯付きプーリ１４とエンコーダ１２との間にはタイミングベルト１５が掛け渡されている。
【００１３】
枠部１０には上下方向に延びるリニアガイド穴１６が設けられている。タイミングベルト１５には移動体１７がリニアガイド穴１６を介して連結され、移動体１７にはガイドロッド１８が設けられている。ジンバル機構９はこのガイドロッド１８と、ガイドロッド１８にガイドされるブロック１９と、ブロック１９を矢印Ａ方向に付勢するスプリング２０と、ブロック１９に植設されて超音波探触子４を回動可能に支持する支持板２１とから構成されている。
【００１４】
樹脂製接触部材３は典型的にはタービン翼前縁部２に接触される面３ｂの側が図２に示すようにこの前縁部２の外形状に沿う形状とされている。樹脂製接触部材３をタービン翼前縁部２に接触させることにより、樹脂製接触部材３と冷却孔の貫設された前縁部２との間の隙間が、直接前縁部２に超音波探触子４を接触させた場合に前縁部２と超音波探触子４との間に生じる隙間よりも小さくでき、樹脂製接触部材３と前縁部２との間の隙間の音響インピーダンスの不整合を一層少なくするために、グリセリン等の充填材料によりその隙間を埋めるのが望ましい。
【００１５】
モータ１１、エンコーダ１２、プーリ１４、タイミングベルト１５、移動体１７、ジンバル機構９は超音波探触子４を樹脂製接触部材３に密着させて翼根部６と先端部７との間で往復走査させる往復動機構２２を構成しており、超音波探触子４が滑らかに往復動されるように樹脂製接触部材３の表面３ａにもグリセリン等の充填材料が塗布されている。
【００１６】
支持体８はその上部に上板２３が設けられ、樹脂製接触部材３はその上板２３に支持されている。上板２３には冷却孔５に対応する箇所に嵌合ピン２４が設けられ、上板２３の先端は二股に分岐されて下方に屈曲され、その屈曲板部２３ａにクランプ機構２５が設けられている。クランプ機構２５は円盤状摘み部２６と円盤状弾性挟持部材２７と屈曲板部２３ａに形成されたネジ孔（図示を略す）に螺合するネジ部材２８とから大略構成され、クランプ機構２５はタービン翼１をその厚さ方向両側から挟持する。支持体８はそのクランプ機構２５と嵌合ピン２４とにより定期検査中にタービン翼１に着脱可能に固定される検査治具として用いられ、樹脂製接触部材３はこれによって冷却孔の貫設された前縁部２に密着される。
【００１７】
モータ１１の駆動、エンコーダ１２からの超音波探触子４の走査位置情報、超音波探触子４の超音波の発信・受信制御は図３に示す探傷装置本体２９により行われる。この探傷装置本体２９はバッテリ３０と探傷回路３１と走査制御回路３２とプリンタ３３とを備え、バッテリ３０にはバッテリチャージャー３４を介してＡＣ１００Ｖ電源が供給される。走査制御回路３２は図示を略すスイッチをオンすると、ケーブル３５を介してモータ１１を駆動する。これにより、タイミングベルト１５が回転され、このタイミングベルト１５の回転により回転されるエンコーダ１２のパルス情報がケーブル３５を介して走査制御回路３２に入力され、これにより超音波探触子４の走査位置情報が検出される。
【００１８】
超音波探触子４は例えば図４（ａ）、図５（ａ）に示すものからなり、超音波を発信させる振動子３６と前縁部２からの超音波の反射波（エコー）を受信する受信子（図示を略す）とを備えている。その超音波探触子４と探傷回路３１との信号の授受はケーブル３７を介して行われる。そして、探傷回路３１は所定の走査位置情報毎に、プリンタ３３に向かって探傷検査情報を出力し、プリンタ３３はこれをプリントアウトする。
【００１９】
次に、樹脂製接触部材３を介在させずに直接超音波探触子４を前縁部２に接触させて走査した場合と、樹脂製接触部材３を超音波探触子４と前縁部２との間に介在させると共に、その前縁部２と樹脂製接触部材３との間の隙間を埋める充填材料を介在させて前縁部２を探傷した結果の比較例を示す。
【００２０】
図４（ａ）は樹脂製接触部材３を介在させずに直接超音波探触子４を前縁部２に接触させて探傷走査した場合を示し、図４（ｂ）はその探傷結果を示すグラフである。
【００２１】
ここでは、冷却孔を貫設した前縁部２の表面に欠陥３８が存在し、内部の冷却孔５の周壁に欠陥３９が存在するものとする。超音波探触子４を前縁部２に直接接触させて走査すると、前縁部２の表面が大きく荒れているので、走査が滑らかに行われず、走査中に超音波探触子４が振動すること及び隙間が存在することにより、超音波の入射が不安定となると共に、図４（ｂ）に示すように前縁部２の表面からのエコー４０が大きく、欠陥３８の存在に基づくエコーが表面からのエコー４０に埋もれ、表面に欠陥３８が存在するか否かを判定できない。なお、図４（ｂ）において、４１は超音波の発信出力、４２は内部に存在する欠陥３９に基づくエコーである。
【００２２】
図５（ａ）は樹脂製接触部材３を冷却孔を貫設した前縁部２と超音波探触子４との間に介在させると共に、この前縁部２と樹脂製接触部材３との間に隙間を埋める充填材料を介在させて、前縁部２を探傷走査する場合を示し、図５（ｂ）はその探傷結果を示すグラフである。この図５（ｂ）は超音波探触子４が摺接する樹脂製接触部材３の表面にも超音波探触子４と樹脂製接触部材３との間の隙間を埋める充填材料を介在させて得られた探傷結果を示している。
【００２３】
本発明によれば、走査中に超音波探触子４が大きく振動することなく、かつ、隙間がほとんどないので、冷却孔が貫設され欠陥が重大な結果をもたらすおそれの大きい前縁部２の表面粗さ等に基づく表面からのエコー４０は小さく、タービン翼内部の欠陥３８に基づくエコー４３がエコー４０に埋もれることがない。なお、４４は樹脂製接触部材３と超音波探触子４との界面で反射されたエコーである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷方法及び探傷装置によれば、実機使用により生じたタービン翼前縁部表面の表面粗さの影響を受けることなく探傷検査を行うことができるので、正確かつ迅速にタービン翼の複雑な形態をしたタービン翼前縁部の表面及びその内部が検査可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わるタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置の側面図である。
【図２】  本発明に係わるタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置の上面図である。
【図３】  本発明に係わるタービン翼前縁部の表面及び内部の探傷装置の回路図である。
【図４】  樹脂製接触部材を介在させずに直接超音波探触子を翼表面に接触させて探傷走査した場合の説明図で、（ａ）は樹脂製接触部材を介在させずに直接超音波探触子を翼表面に接触させて探傷走査する概念図を示し、（ｂ）はその探傷結果を示すグラフである。
【図５】  本発明に係わるタービン翼表面及び内部の探傷装置の作用を説明するための説明図であって、（ａ）は樹脂製接触部材を翼表面と超音波探触子との間に介在させると共に、冷却孔を有する前縁部と樹脂製接触部材との間にこの隙間を埋める充填材料を介在させて翼表面を探傷走査する概念図を示し、（ｂ）はその探傷結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…タービン翼
２…前縁部
３…樹脂製接触部材
４…超音波探触子
５…タービン翼の冷却孔
６…翼根部
７…先端部
【図１】
0003754555.tif 000002
【図２】
0003754555.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003754555.tif 000005
【図５】
0003754555.tif 000006