JPH06212906A - 分割圧力容器を締付けるボルトの応力制御装置 - Google Patents
分割圧力容器を締付けるボルトの応力制御装置Info
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- JPH06212906A JPH06212906A JP405293A JP405293A JPH06212906A JP H06212906 A JPH06212906 A JP H06212906A JP 405293 A JP405293 A JP 405293A JP 405293 A JP405293 A JP 405293A JP H06212906 A JPH06212906 A JP H06212906A
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- Japan
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- stress
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 108010066114 cabin-2 Proteins 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
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- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温流体が導入される分割圧力容器のフラン
ジを締付けるボルトの応力を確実に降伏応力以下に保つ
ことのできる制御装置を提供する。 【構成】 上下に分割された車室1と、これを締付ける
車室締付ボルト4の温度をそれぞれ計測するため、車室
温度計測用熱電対7とボルト温度計測用熱電対8が取付
けられている。熱電対7,8と、車室1への高温流体流
入制御弁9には図示しない制御装置が接続されている。
車室温度計測用熱電対7で検出された車室温度の関数と
して車室の線膨張係数とヤング率が求められる。同様に
してボルト温度計測用熱電対8で検出されたボルト温度
の関数としてボルト線膨張係数とヤング率が求められ
る。これからボルト応力が求められる。一方、ボルト温
度の関数としてボルト降伏応力が求められる。制御装置
はこのボルト降伏応力とボルト応力の差が或る予め定め
られた値以下にならないよう流入制御弁9を制御する。
ジを締付けるボルトの応力を確実に降伏応力以下に保つ
ことのできる制御装置を提供する。 【構成】 上下に分割された車室1と、これを締付ける
車室締付ボルト4の温度をそれぞれ計測するため、車室
温度計測用熱電対7とボルト温度計測用熱電対8が取付
けられている。熱電対7,8と、車室1への高温流体流
入制御弁9には図示しない制御装置が接続されている。
車室温度計測用熱電対7で検出された車室温度の関数と
して車室の線膨張係数とヤング率が求められる。同様に
してボルト温度計測用熱電対8で検出されたボルト温度
の関数としてボルト線膨張係数とヤング率が求められ
る。これからボルト応力が求められる。一方、ボルト温
度の関数としてボルト降伏応力が求められる。制御装置
はこのボルト降伏応力とボルト応力の差が或る予め定め
られた値以下にならないよう流入制御弁9を制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの二分割
車室または弁室などの分割圧力容器を組立てる締付けボ
ルトに発生する応力を制御する装置に関する。
車室または弁室などの分割圧力容器を組立てる締付けボ
ルトに発生する応力を制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】圧力容器の例として、ここでは、水平面
で上下に二分割され、ボルトで一体に締付けられる蒸気
タービンの車室について述べる。蒸気タービンの車室の
組立てられた状態を図5に、図5のA−A断面を図6に
示す。これらの図において、符号1は車室、2は車室締
付ナット、3は座金、4は車室締付ボルト、5はロー
タ、6はフランジを示している。
で上下に二分割され、ボルトで一体に締付けられる蒸気
タービンの車室について述べる。蒸気タービンの車室の
組立てられた状態を図5に、図5のA−A断面を図6に
示す。これらの図において、符号1は車室、2は車室締
付ナット、3は座金、4は車室締付ボルト、5はロー
タ、6はフランジを示している。
【0003】蒸気タービンの車室1は車室内部に収めら
れたロータ5などの開放を容易にするため、水平面で上
下に二分割されている。この二分割にて制作された車室
1はそのフランジ6に穿設された孔を介して設置された
車室締付ボルト4及び車室締付ナット2による締付けに
よって圧力容器として組立てられる。このようにして組
立てられた車室1の内部はその運転中に高温高圧の作動
流体、たとえば蒸気タービンの場合は蒸気が流れる。
れたロータ5などの開放を容易にするため、水平面で上
下に二分割されている。この二分割にて制作された車室
1はそのフランジ6に穿設された孔を介して設置された
車室締付ボルト4及び車室締付ナット2による締付けに
よって圧力容器として組立てられる。このようにして組
立てられた車室1の内部はその運転中に高温高圧の作動
流体、たとえば蒸気タービンの場合は蒸気が流れる。
【0004】常温でボルトを締付けることによって組立
てられた車室1に蒸気が流入すると、車室1の温度は上
昇するが、このときの車室1の温度変化を車室締付ボル
ト4の温度変化と共に図7に示してある。蒸気タービン
の起動中は、まず車室1が蒸気にさらされるため、図7
に実線で示した車室温度は破線で示したボルト温度より
も速く上昇するが、定常運転になれば、車室温度とボル
ト温度とはほぼ等しくなる。このように、起動中にはボ
ルト4と車室1に温度差が発生し、この温度によってボ
ルト4の応力に変化が生じる。
てられた車室1に蒸気が流入すると、車室1の温度は上
昇するが、このときの車室1の温度変化を車室締付ボル
ト4の温度変化と共に図7に示してある。蒸気タービン
の起動中は、まず車室1が蒸気にさらされるため、図7
に実線で示した車室温度は破線で示したボルト温度より
も速く上昇するが、定常運転になれば、車室温度とボル
ト温度とはほぼ等しくなる。このように、起動中にはボ
ルト4と車室1に温度差が発生し、この温度によってボ
ルト4の応力に変化が生じる。
【0005】このボルト応力σB の変化を図示すると図
8のようになる。ここで点aは常温TO での初期ボルト
応力を示し、起動中b点で最大となり、点cは定常運転
中のボルト応力を示している。この最大値のb点の値は
図7に示した起動中のボルト4及び車室1の温度変化に
よって決まるが、起動の時間が短かければボルト4と車
室1との温度差ΔTが大きくなるため、b点はより大き
くなるが、この最大応力は少なくともボルト降伏応力よ
り小さくなるように起動する必要がある。
8のようになる。ここで点aは常温TO での初期ボルト
応力を示し、起動中b点で最大となり、点cは定常運転
中のボルト応力を示している。この最大値のb点の値は
図7に示した起動中のボルト4及び車室1の温度変化に
よって決まるが、起動の時間が短かければボルト4と車
室1との温度差ΔTが大きくなるため、b点はより大き
くなるが、この最大応力は少なくともボルト降伏応力よ
り小さくなるように起動する必要がある。
【0006】このためには、ボルト4の応力σB を知る
必要があるが、ボルト応力を求める方法の一つとして、
ボルト4に歪ゲージを添付し歪みを計測することによる
方法がある。しかし、これに使用する高温歪ゲージは高
価なばかりか、図9に示すように計測すべき歪に比べ高
温での歪ゲージのドリフト分が数倍と大きく、その結果
精度が悪く実用化に到っていない。
必要があるが、ボルト応力を求める方法の一つとして、
ボルト4に歪ゲージを添付し歪みを計測することによる
方法がある。しかし、これに使用する高温歪ゲージは高
価なばかりか、図9に示すように計測すべき歪に比べ高
温での歪ゲージのドリフト分が数倍と大きく、その結果
精度が悪く実用化に到っていない。
【0007】このため、便宜上車室1とボルト4の温度
差ΔTを計測し、このΔTを一定値以内となるよう起動
するものが従来採用されている。この従来採用されてい
るものの問題点を次に述べる。ボルト応力σB は近似的
に
差ΔTを計測し、このΔTを一定値以内となるよう起動
するものが従来採用されている。この従来採用されてい
るものの問題点を次に述べる。ボルト応力σB は近似的
に
【0008】
【数1】
【0009】この数式1により求めたボルト応力の例を
図8に示している。また、ボルト応力を求めるための線
膨張係数及びヤング率の例を図10及び図11に示す。
いずれも温度の関数として求められるので、数式1中の
記号を用いて、車室及びボルトの線膨張係数とヤング率
を EF =EF (TF ),EB =EB (TB ) αF =αF (TF ),αB =αB (TB ) とここで表すこととする。
図8に示している。また、ボルト応力を求めるための線
膨張係数及びヤング率の例を図10及び図11に示す。
いずれも温度の関数として求められるので、数式1中の
記号を用いて、車室及びボルトの線膨張係数とヤング率
を EF =EF (TF ),EB =EB (TB ) αF =αF (TF ),αB =αB (TB ) とここで表すこととする。
【0010】ここで従来採用されている車室とボルトの
温度差ΔT(ΔT=TF −TB )を一定値以内(例えば
ΔT=100℃)としたときのボルト応力σB の変化を
図12に示す。ここでTB =TF −ΔT=TF −100
であるから、車室及びボルトの線膨張係数及びヤング率
を求めれば EF =EF (TF ),EB =EB (TF −100) αF =αF (TF ),αB =αF (TF −100) となり、ボルト応力σB はこれを使って前述の数式1か
ら求められる。
温度差ΔT(ΔT=TF −TB )を一定値以内(例えば
ΔT=100℃)としたときのボルト応力σB の変化を
図12に示す。ここでTB =TF −ΔT=TF −100
であるから、車室及びボルトの線膨張係数及びヤング率
を求めれば EF =EF (TF ),EB =EB (TF −100) αF =αF (TF ),αB =αF (TF −100) となり、ボルト応力σB はこれを使って前述の数式1か
ら求められる。
【0011】この図12から明らかなように、ΔTを一
定値(図12の例ではΔT=100℃)とした場合、車
室の温度TF が低い範囲ではΔTを小さく制限しすぎ
る。すなわち、起動時間を長く取りすぎている。逆にT
F が高い場合はΔTが大きすぎる。すなわち、起動時間
をもっと長くとる必要があることが解る。
定値(図12の例ではΔT=100℃)とした場合、車
室の温度TF が低い範囲ではΔTを小さく制限しすぎ
る。すなわち、起動時間を長く取りすぎている。逆にT
F が高い場合はΔTが大きすぎる。すなわち、起動時間
をもっと長くとる必要があることが解る。
【0012】図12に、実際の起動中のボルト応力σB
の変化の一例を併せて示すが、起動によってはボルト応
力は降伏応力を越える事もある事を示すものである。つ
まり、車室の温度によってΔTの制限値を変えないと降
伏してしまうこととなり、ボルトが降伏すればボルトの
締付力は低下し圧力容器の二分割面より内部の作動流体
が洩れることとなる。
の変化の一例を併せて示すが、起動によってはボルト応
力は降伏応力を越える事もある事を示すものである。つ
まり、車室の温度によってΔTの制限値を変えないと降
伏してしまうこととなり、ボルトが降伏すればボルトの
締付力は低下し圧力容器の二分割面より内部の作動流体
が洩れることとなる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温流体が
導入される分割圧力容器のフランジを締付けるボルトの
応力をボルトの降伏応力以下に確実に保つことのできる
制御装置を提供することを課題としている。また、本発
明は、装置の起動時において圧力容器の温度が低い場合
にボルト応力を懸念して不必要に起動時間を長く取るこ
とを避けて起動時間を短縮することを可能とするよう
な、ボルトの応力制御装置を提供することを課題として
いる。
導入される分割圧力容器のフランジを締付けるボルトの
応力をボルトの降伏応力以下に確実に保つことのできる
制御装置を提供することを課題としている。また、本発
明は、装置の起動時において圧力容器の温度が低い場合
にボルト応力を懸念して不必要に起動時間を長く取るこ
とを避けて起動時間を短縮することを可能とするよう
な、ボルトの応力制御装置を提供することを課題として
いる。
【0014】
【課題を解決するための手段】高温流体が導入される分
割圧力容器のフランジを締付けるボルト応力に関する前
記課題を解決するため、本発明によるボルト応力制御装
置では、分割圧力容器及びボルトの温度をそれぞれ計測
する温度計測手段と、この温度計測手段によって計測さ
れた温度からボルトに発生する応力を算出し、この算出
応力に応じて、分割圧力容器に導入される高温流体の流
入制御弁を作動させ、ボルトの応力を降伏応力の許容値
以内に保つ制御装置を有する構成を採用する。
割圧力容器のフランジを締付けるボルト応力に関する前
記課題を解決するため、本発明によるボルト応力制御装
置では、分割圧力容器及びボルトの温度をそれぞれ計測
する温度計測手段と、この温度計測手段によって計測さ
れた温度からボルトに発生する応力を算出し、この算出
応力に応じて、分割圧力容器に導入される高温流体の流
入制御弁を作動させ、ボルトの応力を降伏応力の許容値
以内に保つ制御装置を有する構成を採用する。
【0015】
【作用】本発明によるボルトの応力制御装置は前記した
構成を採用しているので、分割圧力容器及びボルトの各
計測温度から求められるボルト応力が降伏応力に近づけ
ば、高温作動流体の流入制御弁の開度が固定され起動時
間が長くなりボルト応力は降伏応力以下に保たれる。
構成を採用しているので、分割圧力容器及びボルトの各
計測温度から求められるボルト応力が降伏応力に近づけ
ば、高温作動流体の流入制御弁の開度が固定され起動時
間が長くなりボルト応力は降伏応力以下に保たれる。
【0016】一方、分割圧力容器の温度が低い場合には
ボルト応力は降伏応力と差があるので作動流体の流入制
御弁が開かれ起動時間を短縮させることができる。
ボルト応力は降伏応力と差があるので作動流体の流入制
御弁が開かれ起動時間を短縮させることができる。
【0017】
【実施例】以下本発明による分割圧力容器を締付けるボ
ルトの応力制御装置を図示した実施例に基づいて具体的
に説明する。本発明によるボルトの応力制御装置の1実
施例を示す図1において、図6に示した装置と同一部分
には同じ符号を付してある。図1は、圧力容器として蒸
気タービンの車室に対し本発明によるボルトの応力制御
装置を適用した例を示している。
ルトの応力制御装置を図示した実施例に基づいて具体的
に説明する。本発明によるボルトの応力制御装置の1実
施例を示す図1において、図6に示した装置と同一部分
には同じ符号を付してある。図1は、圧力容器として蒸
気タービンの車室に対し本発明によるボルトの応力制御
装置を適用した例を示している。
【0018】図1において、符号1は上下に二分割され
た車室、2は車室締付ナット、3は座金、4は車室締付
ボルト、6はフランジである。車室1及び車室締付ボル
ト4の温度を計測するため、車室1(図示の例ではフラ
ンジ6)に車室温度計測用熱電対7が取付けられ、車室
締付ボルト4にボルト温度計測用熱電対8が取付けられ
ている。また、作動流体は流入制御弁9を介して車室1
に流入している。そして、これら熱電対7,8と流入制
御弁9には図示しない制御装置が接続されている。
た車室、2は車室締付ナット、3は座金、4は車室締付
ボルト、6はフランジである。車室1及び車室締付ボル
ト4の温度を計測するため、車室1(図示の例ではフラ
ンジ6)に車室温度計測用熱電対7が取付けられ、車室
締付ボルト4にボルト温度計測用熱電対8が取付けられ
ている。また、作動流体は流入制御弁9を介して車室1
に流入している。そして、これら熱電対7,8と流入制
御弁9には図示しない制御装置が接続されている。
【0019】この制御装置の制御機能の一例を図2に示
す。図2によれば、熱電対7から車室温度TF が計測さ
れ、この計測温度の関数として車室の線膨張係数αF 及
びヤング率EF が求められる。同様に、熱電対8からボ
ルト温度TB が計測され、この計測温度の関数としてボ
ルトの線膨張係数αB及びヤング率EB が求められ、ま
た、TB の関数としてボルト降伏応力σY も求められ
る。αF ,EF ,αB ,EB が求まれば、数式1よりT
F 及びTB の関数としてボルト応力σB が求められる。
す。図2によれば、熱電対7から車室温度TF が計測さ
れ、この計測温度の関数として車室の線膨張係数αF 及
びヤング率EF が求められる。同様に、熱電対8からボ
ルト温度TB が計測され、この計測温度の関数としてボ
ルトの線膨張係数αB及びヤング率EB が求められ、ま
た、TB の関数としてボルト降伏応力σY も求められ
る。αF ,EF ,αB ,EB が求まれば、数式1よりT
F 及びTB の関数としてボルト応力σB が求められる。
【0020】ここで求められたボルト降伏応力σY とボ
ルト応力σB の差Δがある値(図2の例では5kg/mm2)
より大きければ流入制御弁9を開けて起動を続ける。Δ
がある値より小さければ、ボルト応力σB はボルト降伏
応力σY に近づくので流入制御弁9の開度を保持(固
定)しσB が小さくなるまで起動を一時中止(保持)す
る。また、Δが負となれば流入制御弁9を閉じて起動を
停止する。以上述べた応力等の算出と制御弁9の制御を
行う制御装置の回路構成については当業者が適宜設計で
きる事項なので、詳しい説明は省略する。
ルト応力σB の差Δがある値(図2の例では5kg/mm2)
より大きければ流入制御弁9を開けて起動を続ける。Δ
がある値より小さければ、ボルト応力σB はボルト降伏
応力σY に近づくので流入制御弁9の開度を保持(固
定)しσB が小さくなるまで起動を一時中止(保持)す
る。また、Δが負となれば流入制御弁9を閉じて起動を
停止する。以上述べた応力等の算出と制御弁9の制御を
行う制御装置の回路構成については当業者が適宜設計で
きる事項なので、詳しい説明は省略する。
【0021】この制御手段により起動した例を図3に示
す。図3によれば起動中に流入制御弁の開度を保持する
事により回転数又は負荷(図3の例では両方を示す)上
昇を一時保持する事により、車室の温度上昇が抑えられ
るのでボルト応力も過大となるのを防止できる。その結
果、図4に示すように起動中のボルト応力σB はボルト
降伏応力σY を越える事なく制御する事ができる。
す。図3によれば起動中に流入制御弁の開度を保持する
事により回転数又は負荷(図3の例では両方を示す)上
昇を一時保持する事により、車室の温度上昇が抑えられ
るのでボルト応力も過大となるのを防止できる。その結
果、図4に示すように起動中のボルト応力σB はボルト
降伏応力σY を越える事なく制御する事ができる。
【0022】以上、本発明による装置を図示した実施例
に基づいて具体的に説明したが、本発明はこの実施例に
限定されないことはいうまでもない。例えば、図示した
ものでは、分割応力容器として二分割したものを示して
あるが、三分割以上された圧力容器に対して本発明によ
る装置を適用してよい。
に基づいて具体的に説明したが、本発明はこの実施例に
限定されないことはいうまでもない。例えば、図示した
ものでは、分割応力容器として二分割したものを示して
あるが、三分割以上された圧力容器に対して本発明によ
る装置を適用してよい。
【0023】
【発明の効果】以上のとおり、本発明による分割圧力容
器を締付けるボルトの応力制御装置は、分割応力容器及
びボルトの温度をそれぞれ計測する温度計測手段と、同
手段によって計測された温度からボルトに発生する応力
を算出し同算出応力に応じて前記圧力容器に導入される
高温流体の流入制御弁を作動させ、ボルトの応力を降伏
応力の許容値以内に保つ制御装置を有しているので、本
発明による装置によれば、圧力容器に導入される高温流
体を制御することによって分割圧力容器を締付けている
ボルトの応力を起動中もボルト降伏応力より小さくする
よう制御でき、ボルトが降伏して圧力容器の分割面より
作動流体が洩れる事が防止される。
器を締付けるボルトの応力制御装置は、分割応力容器及
びボルトの温度をそれぞれ計測する温度計測手段と、同
手段によって計測された温度からボルトに発生する応力
を算出し同算出応力に応じて前記圧力容器に導入される
高温流体の流入制御弁を作動させ、ボルトの応力を降伏
応力の許容値以内に保つ制御装置を有しているので、本
発明による装置によれば、圧力容器に導入される高温流
体を制御することによって分割圧力容器を締付けている
ボルトの応力を起動中もボルト降伏応力より小さくする
よう制御でき、ボルトが降伏して圧力容器の分割面より
作動流体が洩れる事が防止される。
【0024】また、ボルト応力に応じて流入制御弁を制
御するので、車室温度が低い場合に不必要に起動時間を
長くする事も避けられ、起動時間の短縮にも寄与する。
御するので、車室温度が低い場合に不必要に起動時間を
長くする事も避けられ、起動時間の短縮にも寄与する。
【図1】本発明による装置を適用した蒸気タービン車室
の一例を示した断面図。
の一例を示した断面図。
【図2】本発明による応力制御装置の1実施例における
制御機能を示すブロック図。
制御機能を示すブロック図。
【図3】本発明を実施した場合の車室及びボルトの温度
変化を示す線図。
変化を示す線図。
【図4】本発明によるボルトの応力制御装置を採用した
場合のボルト応力の変化を示す線図。
場合のボルト応力の変化を示す線図。
【図5】圧力容器の一例としての蒸気タービンの車室の
斜視図。
斜視図。
【図6】図5のA−A線に沿う断面図。
【図7】本発明を適用しない従来の車室及びボルトの温
度変化の一例を示す線図。
度変化の一例を示す線図。
【図8】従来のボルト応力を示す線図。
【図9】高温歪ゲージの温度による特性を示す線図。
【図10】車室及びボルトの線膨張係数の一例を示す線
図。
図。
【図11】車室及びボルトのヤング率係数の一例を示す
線図。
線図。
【図12】従来の装置における起動中のボルト応力とボ
ルト降伏応力を比較した線図。
ルト降伏応力を比較した線図。
1 車室 2 ナット 3 座金 4 車室締付けボルト 5 ロータ 6 フランジ 7,8 熱電対 9 流入制御弁
Claims (1)
- 【請求項1】 高温流体が導入される分割圧力容器のフ
ランジを締付けるボルトの応力を許容値以内に制御する
装置において、前記分割圧力容器及びボルトの温度をそ
れぞれ計測する温度計測手段と、同手段によって計測さ
れた温度から前記ボルトに発生する応力を算出し同算出
応力に応じて前記高温流体の流入制御弁を作動させ、前
記ボルトを降伏応力の許容値以内に保つ制御装置を有す
ることを特徴とする分割圧力容器を締付けるボルトの応
力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP405293A JPH06212906A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 分割圧力容器を締付けるボルトの応力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP405293A JPH06212906A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 分割圧力容器を締付けるボルトの応力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212906A true JPH06212906A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11574126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP405293A Withdrawn JPH06212906A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 分割圧力容器を締付けるボルトの応力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06212906A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016156762A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | コニカミノルタ株式会社 | 歪センサー及び歪量測定方法 |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP405293A patent/JPH06212906A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016156762A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | コニカミノルタ株式会社 | 歪センサー及び歪量測定方法 |
| CN105928465A (zh) * | 2015-02-26 | 2016-09-07 | 柯尼卡美能达株式会社 | 应变传感器以及变形量测定方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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