JP2000220410A - タービン翼フラッター計測方法 - Google Patents
タービン翼フラッター計測方法Info
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- JP2000220410A JP2000220410A JP11024369A JP2436999A JP2000220410A JP 2000220410 A JP2000220410 A JP 2000220410A JP 11024369 A JP11024369 A JP 11024369A JP 2436999 A JP2436999 A JP 2436999A JP 2000220410 A JP2000220410 A JP 2000220410A
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- pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンケーシングの動翼回転位置に直接追
加工ができない場合でも、動翼のフラッター現象を検知
し計測することができるタービン翼フラッター計測方法
を提供する。 【解決手段】 タービンケーシング５に取り付けられ動
翼１の後部圧力を検出する圧力センサ１２と、圧力セン
サにより検出された圧力変動を周波数分析する解析装置
１６とを備え、解析装置によりフラッター現象に起因す
る周波数の圧力変動を抽出する。
加工ができない場合でも、動翼のフラッター現象を検知
し計測することができるタービン翼フラッター計測方法
を提供する。 【解決手段】 タービンケーシング５に取り付けられ動
翼１の後部圧力を検出する圧力センサ１２と、圧力セン
サにより検出された圧力変動を周波数分析する解析装置
１６とを備え、解析装置によりフラッター現象に起因す
る周波数の圧力変動を抽出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術範囲】本発明は、タービン翼フラッ
ター計測方法に関するものである。
ター計測方法に関するものである。
【０００２】ガスタービン等の運転中にガスタービンの
動翼が激しく振動するフラッター現象が生じることがあ
る。かかるフラッター現象が生じると、エンジン性能が
低下するばかりでなく、動翼等に亀裂が生じ運転停止に
至るおそれがある。そのため、ガスタービン等を安定し
て運転させるために、フラッター現象を正確に検知・計
測し、その早期にこれを回避する必要がある。
動翼が激しく振動するフラッター現象が生じることがあ
る。かかるフラッター現象が生じると、エンジン性能が
低下するばかりでなく、動翼等に亀裂が生じ運転停止に
至るおそれがある。そのため、ガスタービン等を安定し
て運転させるために、フラッター現象を正確に検知・計
測し、その早期にこれを回避する必要がある。
【０００３】従来、かかるフラッター現象の計測には、
例えば回転する動翼自体に歪ゲージを貼付けてその振動
を検出し、その信号をスリップリング、テレメータ等を
介して静止部まで伝送し、記録・解析が行われていた。
しかし、この方法は、歪ゲージを動翼に直接貼付するた
め、エンジン性能への影響が大きく、かつテレメータ、
スリップリング等を静止部へ取り付ける必要があるため
エンジン側の改造部分が多い問題点があった。また、歪
ゲージ自体の耐熱温度も比較的低い（約８００℃前後）
のため、ガス温度が高いガスタービンには適用ができな
かった。
例えば回転する動翼自体に歪ゲージを貼付けてその振動
を検出し、その信号をスリップリング、テレメータ等を
介して静止部まで伝送し、記録・解析が行われていた。
しかし、この方法は、歪ゲージを動翼に直接貼付するた
め、エンジン性能への影響が大きく、かつテレメータ、
スリップリング等を静止部へ取り付ける必要があるため
エンジン側の改造部分が多い問題点があった。また、歪
ゲージ自体の耐熱温度も比較的低い（約８００℃前後）
のため、ガス温度が高いガスタービンには適用ができな
かった。
【０００４】上述した問題点を解決するために、本発明
の出願人は、先に光学的な振動計測手段を創案し出願及
び発表した（特願平２−２４１５０５号, Optical Semi
conductor Blade Vibration Monitoring System for Ga
s Turbine Engine, IMTC '94May 10-12）。
の出願人は、先に光学的な振動計測手段を創案し出願及
び発表した（特願平２−２４１５０５号, Optical Semi
conductor Blade Vibration Monitoring System for Ga
s Turbine Engine, IMTC '94May 10-12）。
【０００５】この手段は、図２に模式的に示すように、
ガスタービンの動翼１のまわりに複数（この図で２つ）
の光検出プローブ２を取り付け、光ファイバ３を介して
プローブの先端から動翼の端部にパルスレーザ光を照射
し、その反射光を光ファイバを介して受光し、パルスレ
ーザ光のタンミングの変化から動翼の振動レベルを計測
するものである。
ガスタービンの動翼１のまわりに複数（この図で２つ）
の光検出プローブ２を取り付け、光ファイバ３を介して
プローブの先端から動翼の端部にパルスレーザ光を照射
し、その反射光を光ファイバを介して受光し、パルスレ
ーザ光のタンミングの変化から動翼の振動レベルを計測
するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した特願平２−２
４１５０５号の光学的振動計測手段は、回転する動翼へ
の追加工が不要であり、かつプローブを冷却することに
より、高温で作動する動翼にも適用できる利点がある。
しかし、この手段では、エンジンケーシングの動翼の回
転位置に直接追加工が必要であるため、その位置にある
スクロール（燃焼器のガス流路）等がある場合には、プ
ローブが取り付けられないという問題点があった。
４１５０５号の光学的振動計測手段は、回転する動翼へ
の追加工が不要であり、かつプローブを冷却することに
より、高温で作動する動翼にも適用できる利点がある。
しかし、この手段では、エンジンケーシングの動翼の回
転位置に直接追加工が必要であるため、その位置にある
スクロール（燃焼器のガス流路）等がある場合には、プ
ローブが取り付けられないという問題点があった。
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、エ
ンジンケーシングの動翼回転位置に直接追加工ができな
い場合でも、動翼のフラッター現象を検知し計測するこ
とができるタービン翼フラッター計測方法を提供するこ
とにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、エ
ンジンケーシングの動翼回転位置に直接追加工ができな
い場合でも、動翼のフラッター現象を検知し計測するこ
とができるタービン翼フラッター計測方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、タービ
ンケーシング（５）に取り付けられ動翼後部の圧力を検
出する圧力センサ（１２）と、該圧力センサにより検出
された圧力変動を周波数分析する解析装置（１６）とを
備え、該解析装置によりフラッター現象に起因する周波
数の圧力変動を抽出することを特徴とするタービン翼フ
ラッター計測方法が提供される。
ンケーシング（５）に取り付けられ動翼後部の圧力を検
出する圧力センサ（１２）と、該圧力センサにより検出
された圧力変動を周波数分析する解析装置（１６）とを
備え、該解析装置によりフラッター現象に起因する周波
数の圧力変動を抽出することを特徴とするタービン翼フ
ラッター計測方法が提供される。
【０００９】上記本発明の構成によれば、ガスタービン
の動翼（１）にフラッター振動が発生した場合、この振
動は音響振動として排気側に伝わる。この音響信号を圧
力センサにより計測することで、フラッターの発生を検
知することができる。
の動翼（１）にフラッター振動が発生した場合、この振
動は音響振動として排気側に伝わる。この音響信号を圧
力センサにより計測することで、フラッターの発生を検
知することができる。
【００１０】すなわち、本発明によれば、タービンケー
シング（５）の例えばエンジンの排気口（排気ダクト）
に圧力センサを取り付け、排気の音響信号を検出し、解
析装置（１６）によりフラッターの発生周波数付近をＦ
ＦＴやバンドパスフィルター等により抽出することで、
フラッター発生を検知することができる。
シング（５）の例えばエンジンの排気口（排気ダクト）
に圧力センサを取り付け、排気の音響信号を検出し、解
析装置（１６）によりフラッターの発生周波数付近をＦ
ＦＴやバンドパスフィルター等により抽出することで、
フラッター発生を検知することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【００１２】図１は、本発明の方法を適用したタービン
翼フラッター計測装置の構成図である。この図に示すよ
うに、このタービン翼フラッター計測装置１０は、ター
ビンケーシング５に取り付けられ動翼１の後部圧力を検
出する圧力センサ１２と、この圧力センサ１２により検
出された圧力変動を周波数分析する解析装置１６とを備
える。また、この装置は、検出された圧力変動を記録す
るデータレコーダ１４を備えている。
翼フラッター計測装置の構成図である。この図に示すよ
うに、このタービン翼フラッター計測装置１０は、ター
ビンケーシング５に取り付けられ動翼１の後部圧力を検
出する圧力センサ１２と、この圧力センサ１２により検
出された圧力変動を周波数分析する解析装置１６とを備
える。また、この装置は、検出された圧力変動を記録す
るデータレコーダ１４を備えている。
【００１３】圧力センサ１２は、例えば水晶発振型又は
ビエゾ型の圧力検出センサであり、動翼後部の圧力を電
気信号に変換する。この圧力センサ１２は、タービンケ
ーシング５のスクロール等のない部分、例えば、エンジ
ンの排気口（排気ダクト）に貫通穴を設けてそこにシー
ル部材１２ａを介してネジ止めするのがよい。なお、こ
の位置は、可能な限りで動翼１に近いのがよく、好まし
くは、その１００ｍｍ前後に取り付ける。
ビエゾ型の圧力検出センサであり、動翼後部の圧力を電
気信号に変換する。この圧力センサ１２は、タービンケ
ーシング５のスクロール等のない部分、例えば、エンジ
ンの排気口（排気ダクト）に貫通穴を設けてそこにシー
ル部材１２ａを介してネジ止めするのがよい。なお、こ
の位置は、可能な限りで動翼１に近いのがよく、好まし
くは、その１００ｍｍ前後に取り付ける。
【００１４】データレコーダ１４は、検出した圧力変動
を記録して、後処理で解析する場合に用いる。従って、
特にリアルタイムのみで解析する場合には、不可欠では
ない。
を記録して、後処理で解析する場合に用いる。従って、
特にリアルタイムのみで解析する場合には、不可欠では
ない。
【００１５】本発明の方法によれば、上述した構成の装
置を用いて、解析装置１６によりフラッター現象に起因
する周波数の圧力変動を抽出する。フラッター現象に起
因する周波数は、通常１ｋＨｚ前後であり、これは動翼
１の寸法、材質により決まる固有振動数にほぼ一致す
る。一方、フラッター現象が生じていないときのエンジ
ンケーシング内の圧力変動の周波数は、主としてエンジ
ンの回転に起因するものであり、エンジン回転速度が２
万ｒｐｍのときには約３４０Ｈｚである。
置を用いて、解析装置１６によりフラッター現象に起因
する周波数の圧力変動を抽出する。フラッター現象に起
因する周波数は、通常１ｋＨｚ前後であり、これは動翼
１の寸法、材質により決まる固有振動数にほぼ一致す
る。一方、フラッター現象が生じていないときのエンジ
ンケーシング内の圧力変動の周波数は、主としてエンジ
ンの回転に起因するものであり、エンジン回転速度が２
万ｒｐｍのときには約３４０Ｈｚである。
【００１６】従って、解析装置１６により約３４０Ｈｚ
前後を主とする圧力変動からその約３倍の周波数付近の
圧力変動をＦＦＴやバンドパスフィルター等により抽出
することで、フラッターの発生状況を検知することがで
きる。
前後を主とする圧力変動からその約３倍の周波数付近の
圧力変動をＦＦＴやバンドパスフィルター等により抽出
することで、フラッターの発生状況を検知することがで
きる。
【００１７】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、タービンケーシング（５）の例えばエンジンの排気
口（排気ダクト）に圧力センサを取り付け、排気の音響
信号を検出し、解析装置（１６）によりフラッターの発
生周波数付近をＦＦＴやバンドパスフィルター等により
抽出することで、フラッター発生を検知することができ
る。
ば、タービンケーシング（５）の例えばエンジンの排気
口（排気ダクト）に圧力センサを取り付け、排気の音響
信号を検出し、解析装置（１６）によりフラッターの発
生周波数付近をＦＦＴやバンドパスフィルター等により
抽出することで、フラッター発生を検知することができ
る。
【００１９】すなわちこの方法では、動翼のフラッター
による空力振動をエンジン後方で圧力変動として計測す
るため、エンジンや動翼自体に追加工の必要がなく、性
能、特性に与える影響もない。
による空力振動をエンジン後方で圧力変動として計測す
るため、エンジンや動翼自体に追加工の必要がなく、性
能、特性に与える影響もない。
【００２０】従って、本発明のタービン翼フラッター計
測方法は、エンジンケーシングの動翼回転位置に直接追
加工ができない場合でも、動翼のフラッター現象を検知
し計測することができる、等の優れた特徴を有する。
測方法は、エンジンケーシングの動翼回転位置に直接追
加工ができない場合でも、動翼のフラッター現象を検知
し計測することができる、等の優れた特徴を有する。
【図１】本発明の方法を適用したタービン翼フラッター
計測装置の構成図である。
計測装置の構成図である。
【図２】従来の光学的振動計測手段の構成図である。
１ 動翼 ２ 光検出プローブ ３ 光ファイバ ４ 静翼 ５ タービンケーシング １０ タービン翼フラッター計測装置 １２ 圧力センサ １４ データレコーダ １６ 解析装置
Claims (1)
- 【請求項１】 タービンケーシング（５）に取り付けら
れ動翼後部の圧力を検出する圧力センサ（１２）と、該
圧力センサにより検出された圧力変動を周波数分析する
解析装置（１６）とを備え、該解析装置によりフラッタ
ー現象に起因する周波数の圧力変動を抽出することを特
徴とするタービン翼フラッター計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024369A JP2000220410A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | タービン翼フラッター計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024369A JP2000220410A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | タービン翼フラッター計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000220410A true JP2000220410A (ja) | 2000-08-08 |
Family
ID=12136289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11024369A Pending JP2000220410A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | タービン翼フラッター計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000220410A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011022078A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Ihi Corp | タービン翼の振動計測装置及び振動計測方法 |
| WO2017096613A1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | General Electric Company | Gas turbine blade flutter monitoring and control system |
-
1999
- 1999-02-01 JP JP11024369A patent/JP2000220410A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011022078A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Ihi Corp | タービン翼の振動計測装置及び振動計測方法 |
| WO2017096613A1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | General Electric Company | Gas turbine blade flutter monitoring and control system |
| US10954812B2 (en) | 2015-12-11 | 2021-03-23 | General Electric Company | Gas turbine blade flutter monitoring and control system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080213 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080611 |