JPH09310604A - ガスタービンの動翼故障診断方法および装置 - Google Patents
ガスタービンの動翼故障診断方法および装置Info
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- JPH09310604A JPH09310604A JP12671696A JP12671696A JPH09310604A JP H09310604 A JPH09310604 A JP H09310604A JP 12671696 A JP12671696 A JP 12671696A JP 12671696 A JP12671696 A JP 12671696A JP H09310604 A JPH09310604 A JP H09310604A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン運転中における動翼のクラック
の発生を確実に検知することができ、その取り付けが容
易で、しかも寿命が長いガスタービンの動翼故障診断方
法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明のガスタービンの動翼故障診断方
法および装置は、ガスタービン運転中における、ガスタ
ービンの各動翼１の固有振動数を計測し、その固有振動
数を監視することにより、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼１の破損を防止する、ことを特徴とす
る。
の発生を確実に検知することができ、その取り付けが容
易で、しかも寿命が長いガスタービンの動翼故障診断方
法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明のガスタービンの動翼故障診断方
法および装置は、ガスタービン運転中における、ガスタ
ービンの各動翼１の固有振動数を計測し、その固有振動
数を監視することにより、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼１の破損を防止する、ことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用および航空
用のガスタービンの動翼故障診断方法および装置に関す
るものである。
用のガスタービンの動翼故障診断方法および装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスタービン動翼の破損は、エ
ンジン本体に大きな損傷を引き起こす。この動翼の破損
は、まずクリープが発生し、そのクリープが進行すると
クラックが発生し、そして、そのクラックが進行するこ
とにより発生する。また、何らかの理由で動翼にクラッ
クが発生し、そのクラックが進行して破損に至ることも
ある。そこで、この動翼のクラックの発生を発見するた
めに、従来は、動翼の破損しやすい部分にクラックゲー
ジを貼付し、そのクラックゲージの抵抗値をテレメータ
などで伝達して監視していた。
ンジン本体に大きな損傷を引き起こす。この動翼の破損
は、まずクリープが発生し、そのクリープが進行すると
クラックが発生し、そして、そのクラックが進行するこ
とにより発生する。また、何らかの理由で動翼にクラッ
クが発生し、そのクラックが進行して破損に至ることも
ある。そこで、この動翼のクラックの発生を発見するた
めに、従来は、動翼の破損しやすい部分にクラックゲー
ジを貼付し、そのクラックゲージの抵抗値をテレメータ
などで伝達して監視していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のガスタービンの動翼故障診断方法および装置では、ク
ラックの発生は各動翼によって異なるため、全動翼にク
ラックゲージを貼付する必要があるが、現実には困難で
ある。しかも、クラックの発生しやすいと思われる部分
にしかクラックゲージを貼付することができない。した
がって、動翼の破損を検出することができる範囲が非常
に狭かった。また、クラックが発生した部分のクラック
ゲージは、再び使用することができないため、新しいも
のに交換する必要があった。さらに、クラックゲージの
抵抗値を伝達するテレメータを既存のガスタービンに設
置することが困難である、などの問題点があった。
のガスタービンの動翼故障診断方法および装置では、ク
ラックの発生は各動翼によって異なるため、全動翼にク
ラックゲージを貼付する必要があるが、現実には困難で
ある。しかも、クラックの発生しやすいと思われる部分
にしかクラックゲージを貼付することができない。した
がって、動翼の破損を検出することができる範囲が非常
に狭かった。また、クラックが発生した部分のクラック
ゲージは、再び使用することができないため、新しいも
のに交換する必要があった。さらに、クラックゲージの
抵抗値を伝達するテレメータを既存のガスタービンに設
置することが困難である、などの問題点があった。
【０００４】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、ガスタービン運転中
における動翼のクラックの発生を確実に検知することが
でき、その取り付けが容易で、しかも寿命が長いガスタ
ービンの動翼故障診断方法および装置を提供することを
目的とする。
創案されたものである。すなわち、ガスタービン運転中
における動翼のクラックの発生を確実に検知することが
でき、その取り付けが容易で、しかも寿命が長いガスタ
ービンの動翼故障診断方法および装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスタ
ービン運転中における、ガスタービンの各動翼の固有振
動数を計測し、その固有振動数を監視することにより、
クラックの発生を検知し、ガスタービンの動翼の破損を
防止する、ことを特徴とするガスタービンの動翼故障診
断方法が提供される。
ービン運転中における、ガスタービンの各動翼の固有振
動数を計測し、その固有振動数を監視することにより、
クラックの発生を検知し、ガスタービンの動翼の破損を
防止する、ことを特徴とするガスタービンの動翼故障診
断方法が提供される。
【０００６】ガスタービン運転中において、動翼は円周
方向で振動している。その振動振幅の変化から共振点を
知ることができ、さらに、その共振点での回転数から各
動翼の固有振動数を求めることができる。そして、ガス
タービンの動翼にクラックが発生すると、その動翼の振
動が変化し、固有振動数も変化する。したがって、この
固有振動数の変化を監視すれば、動翼のクラックの発生
を検知することができ、ガスタービンの動翼の破損を防
止することができる。
方向で振動している。その振動振幅の変化から共振点を
知ることができ、さらに、その共振点での回転数から各
動翼の固有振動数を求めることができる。そして、ガス
タービンの動翼にクラックが発生すると、その動翼の振
動が変化し、固有振動数も変化する。したがって、この
固有振動数の変化を監視すれば、動翼のクラックの発生
を検知することができ、ガスタービンの動翼の破損を防
止することができる。
【０００７】また、本発明によれば、ガスタービン運転
中における、ガスタービンの各動翼の通過するタイミン
グを計測するセンサと、上記通過タイミングのデータか
ら、各動翼の振動の共振点を検出する共振点検出装置
と、上記共振点のデータから、各動翼の固有振動数を求
めるとともに、その固有振動数を監視し、固有振動数が
変化したときに異常検出信号を発信する固有振動数監視
装置と、からなることを特徴とするガスタービンの動翼
故障診断装置が提供される。
中における、ガスタービンの各動翼の通過するタイミン
グを計測するセンサと、上記通過タイミングのデータか
ら、各動翼の振動の共振点を検出する共振点検出装置
と、上記共振点のデータから、各動翼の固有振動数を求
めるとともに、その固有振動数を監視し、固有振動数が
変化したときに異常検出信号を発信する固有振動数監視
装置と、からなることを特徴とするガスタービンの動翼
故障診断装置が提供される。
【０００８】上述の本発明の構成によれば、上記センサ
により、ガスタービン運転中における、各動翼の通過タ
イミングを計測することができ、上記共振点検出装置に
より、各動翼の共振点を検出することができ、上記固有
振動数監視装置により各動翼の固有振動数を求めること
ができる。そして、その固有振動数の変化を監視すれ
ば、クラックの発生を検知することができる。固有振動
数が変化したときには、異常検出信号が発信され、ガス
タービンの運転を停止し、動翼の交換などの手段を施し
て、ガスタービンの動翼の破損を防止する。また、ガス
タービンのケーシングにセンサを接続するだけでよいた
め、その取り付けが容易であり、既存のガスタービンに
も取り付けることができる。さらに、センサは、クラッ
クゲージのように短命の消耗品ではないので、装置の延
命化を図ることができる。
により、ガスタービン運転中における、各動翼の通過タ
イミングを計測することができ、上記共振点検出装置に
より、各動翼の共振点を検出することができ、上記固有
振動数監視装置により各動翼の固有振動数を求めること
ができる。そして、その固有振動数の変化を監視すれ
ば、クラックの発生を検知することができる。固有振動
数が変化したときには、異常検出信号が発信され、ガス
タービンの運転を停止し、動翼の交換などの手段を施し
て、ガスタービンの動翼の破損を防止する。また、ガス
タービンのケーシングにセンサを接続するだけでよいた
め、その取り付けが容易であり、既存のガスタービンに
も取り付けることができる。さらに、センサは、クラッ
クゲージのように短命の消耗品ではないので、装置の延
命化を図ることができる。
【０００９】さらに、本発明の実施の形態によれば、上
記共振点検出装置は、上記センサにより計測される各動
翼の通過タイミングのデータと、各動翼が振動していな
いときの通過タイミングのデータとから、各動翼の通過
タイミングのズレを検出し、その通過タイミングのズレ
の値の正負が逆転した瞬間、または、その通過タイミン
グのズレの絶対値が最大になった瞬間を共振点として検
出することが好ましく、上記固有振動数監視装置は、上
記共振点検出装置により検出された各動翼の共振点のデ
ータから、共振点での振動周期を計算し、その周期の逆
数を固有振動数として導出し、その固有振動数が変化し
たときの変化率が、しきい値を越えたときに異常検出信
号を発信することが好ましい。
記共振点検出装置は、上記センサにより計測される各動
翼の通過タイミングのデータと、各動翼が振動していな
いときの通過タイミングのデータとから、各動翼の通過
タイミングのズレを検出し、その通過タイミングのズレ
の値の正負が逆転した瞬間、または、その通過タイミン
グのズレの絶対値が最大になった瞬間を共振点として検
出することが好ましく、上記固有振動数監視装置は、上
記共振点検出装置により検出された各動翼の共振点のデ
ータから、共振点での振動周期を計算し、その周期の逆
数を固有振動数として導出し、その固有振動数が変化し
たときの変化率が、しきい値を越えたときに異常検出信
号を発信することが好ましい。
【００１０】上述の本発明の実施の形態の構成によれ
ば、ガスタービン運転中における、ガスタービンの各動
翼の固有振動数を計測し、その固有振動数を監視するこ
とができる。したがって、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼の破損を防止することができる。
ば、ガスタービン運転中における、ガスタービンの各動
翼の固有振動数を計測し、その固有振動数を監視するこ
とができる。したがって、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼の破損を防止することができる。
【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１から図６を参照して説明する。図１は、本発明
のガスタービンの動翼故障診断装置を示す全体構成図で
ある。なお、ガスタービンについては、その動翼１とシ
ャフト２のみを示している。本発明のガスタービンの動
翼故障診断方法は、ガスタービン運転中における、ガス
タービンの各動翼の固有振動数を計測し、その固有振動
数を監視することにより、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼の破損を防止しようとするものであ
る。そして、図１に示すように、本発明のガスタービン
の動翼故障診断装置は、ガスタービンの各動翼１の通過
するタイミングを計測する第一センサ３ａおよび第二セ
ンサ３ｂと、シャフトの通過するタイミングを計測する
基準センサ４と、それらのセンサ３ａ，３ｂ，４により
計測された各動翼１の通過タイミングから、各動翼１の
振動の共振点を検出する共振点検出装置と、その共振点
検出装置により検出された共振点から、各動翼の固有振
動数を求めるとともに、その固有振動数を監視し、固有
振動数が変化したときに異常検出信号を発信する固有振
動数監視装置と、からなるものである。なお、この共振
点検出装置および固有振動数監視装置は制御装置として
一体に構成してもよい。
態を図１から図６を参照して説明する。図１は、本発明
のガスタービンの動翼故障診断装置を示す全体構成図で
ある。なお、ガスタービンについては、その動翼１とシ
ャフト２のみを示している。本発明のガスタービンの動
翼故障診断方法は、ガスタービン運転中における、ガス
タービンの各動翼の固有振動数を計測し、その固有振動
数を監視することにより、クラックの発生を検知し、ガ
スタービンの動翼の破損を防止しようとするものであ
る。そして、図１に示すように、本発明のガスタービン
の動翼故障診断装置は、ガスタービンの各動翼１の通過
するタイミングを計測する第一センサ３ａおよび第二セ
ンサ３ｂと、シャフトの通過するタイミングを計測する
基準センサ４と、それらのセンサ３ａ，３ｂ，４により
計測された各動翼１の通過タイミングから、各動翼１の
振動の共振点を検出する共振点検出装置と、その共振点
検出装置により検出された共振点から、各動翼の固有振
動数を求めるとともに、その固有振動数を監視し、固有
振動数が変化したときに異常検出信号を発信する固有振
動数監視装置と、からなるものである。なお、この共振
点検出装置および固有振動数監視装置は制御装置として
一体に構成してもよい。
【００１２】各動翼１の通過するタイミングを計測する
センサは、動翼１の振動の大きな部分に設けられるのが
好ましい。したがって、図１に示すように、動翼１の外
周にシュラウドリングが設けられていない場合には、各
動翼１の端部を利用して通過タイミングを計測する。こ
の第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂは、動翼１の円
周上に適当な間隔を空けてガスタービンのケーシング
（図示せず）に設けられており、これらのセンサ３ａ，
３ｂを各動翼１が通過するタイミングをそれぞれ計測し
て、そのデータを共振点検出装置に送信している。ま
た、第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂには、反射型
のものが使用されており、動翼１の半径方向にレーザ光
を発信し、動翼１の端部で反射するレーザ光を受信し
て、動翼１の通過タイミングを計測している。さらに、
基準センサ４もガスタービンのケーシング（図示せず）
に設けられており、上述のセンサ３ａ，３ｂと同様に反
射型のものが使用され、シャフト２の半径方向にレーザ
光を発信し、シャフト２にマーキングされた目印５から
反射するレーザ光を受信して、シャフト２の通過タイミ
ング（すなわちガスタービンの回転周期）を計測してい
る。
センサは、動翼１の振動の大きな部分に設けられるのが
好ましい。したがって、図１に示すように、動翼１の外
周にシュラウドリングが設けられていない場合には、各
動翼１の端部を利用して通過タイミングを計測する。こ
の第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂは、動翼１の円
周上に適当な間隔を空けてガスタービンのケーシング
（図示せず）に設けられており、これらのセンサ３ａ，
３ｂを各動翼１が通過するタイミングをそれぞれ計測し
て、そのデータを共振点検出装置に送信している。ま
た、第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂには、反射型
のものが使用されており、動翼１の半径方向にレーザ光
を発信し、動翼１の端部で反射するレーザ光を受信し
て、動翼１の通過タイミングを計測している。さらに、
基準センサ４もガスタービンのケーシング（図示せず）
に設けられており、上述のセンサ３ａ，３ｂと同様に反
射型のものが使用され、シャフト２の半径方向にレーザ
光を発信し、シャフト２にマーキングされた目印５から
反射するレーザ光を受信して、シャフト２の通過タイミ
ング（すなわちガスタービンの回転周期）を計測してい
る。
【００１３】上述した第一センサ３ａ，第二センサ３ｂ
および基準センサ４のデータが上記共振点検出装置に送
信され、共振点が検出される。その共振点検出装置の作
用について、図２から図４を参照して説明する。図２は
第一センサ，第二センサおよび基準センサにより動翼お
よびシャフトの通過タイミングを計測したときの図であ
り、図３は動翼の振動の様子を示した図であり、図４は
動翼の通過タイミングから共振点を検出するときの図で
ある。
および基準センサ４のデータが上記共振点検出装置に送
信され、共振点が検出される。その共振点検出装置の作
用について、図２から図４を参照して説明する。図２は
第一センサ，第二センサおよび基準センサにより動翼お
よびシャフトの通過タイミングを計測したときの図であ
り、図３は動翼の振動の様子を示した図であり、図４は
動翼の通過タイミングから共振点を検出するときの図で
ある。
【００１４】図２では、上から順に、基準センサ４，第
一センサ３ａ，第二センサ３ｂにより計測された通過タ
イミングを示しており、第一センサ３ａおよび第二セン
サ３ｂにより計測された通過タイミングにおいては、実
際に計測された通過タイミングを実線で示し、動翼１が
振動していないときの通過タイミングを破線で示してい
る。基準センサ４により計測された通過タイミングの間
隔Ｔｕは、シャフト２（ガスタービン）の回転周期を示
すとともに、動翼１に番号付けをするものである。第一
センサ３ａおよび第二センサ３ｂは、任意の箇所に取り
付けることができるため、予め第一センサ３ａと第二セ
ンサ３ｂの間に介在する動翼１の枚数を知ることができ
る。例えば、第一センサ３ａと第二センサ３ｂの間に２
枚の動翼が介在している場合には、図２に示すように、
第一センサ３ａにより第１番目に計測された動翼１は、
第二センサ３ｂでは第３番目に計測されることになる。
したがって、これらの第一センサ３ａ，第二センサ３ｂ
および基準センサ４により各動翼１の通過タイミングを
計測することができる。また、第一センサ３ａおよび第
二センサ３ｂにより実際に計測された通過タイミングの
間隔をＴｖとし、動翼１が振動していないときの通過タ
イミングの間隔をＴｂとすると、各動翼１の通過タイミ
ングのズレΔＴ（すなわち、ΔＴ＝Ｔｖ−Ｔｂ）を計算
することができる。そして、ガスタービンの回転周期
（シャフト２の通過タイミングの間隔）に対する動翼１
の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの時間の変化を監視
することにより、動翼１の振動の共振点を検出すること
ができる。
一センサ３ａ，第二センサ３ｂにより計測された通過タ
イミングを示しており、第一センサ３ａおよび第二セン
サ３ｂにより計測された通過タイミングにおいては、実
際に計測された通過タイミングを実線で示し、動翼１が
振動していないときの通過タイミングを破線で示してい
る。基準センサ４により計測された通過タイミングの間
隔Ｔｕは、シャフト２（ガスタービン）の回転周期を示
すとともに、動翼１に番号付けをするものである。第一
センサ３ａおよび第二センサ３ｂは、任意の箇所に取り
付けることができるため、予め第一センサ３ａと第二セ
ンサ３ｂの間に介在する動翼１の枚数を知ることができ
る。例えば、第一センサ３ａと第二センサ３ｂの間に２
枚の動翼が介在している場合には、図２に示すように、
第一センサ３ａにより第１番目に計測された動翼１は、
第二センサ３ｂでは第３番目に計測されることになる。
したがって、これらの第一センサ３ａ，第二センサ３ｂ
および基準センサ４により各動翼１の通過タイミングを
計測することができる。また、第一センサ３ａおよび第
二センサ３ｂにより実際に計測された通過タイミングの
間隔をＴｖとし、動翼１が振動していないときの通過タ
イミングの間隔をＴｂとすると、各動翼１の通過タイミ
ングのズレΔＴ（すなわち、ΔＴ＝Ｔｖ−Ｔｂ）を計算
することができる。そして、ガスタービンの回転周期
（シャフト２の通過タイミングの間隔）に対する動翼１
の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの時間の変化を監視
することにより、動翼１の振動の共振点を検出すること
ができる。
【００１５】ここで、図３を参照して動翼の振動の様子
について説明する。図３において、横軸は時間の変化を
示し、縦軸は動翼１の円周方向を示している。また、縦
軸の破線は、動翼１が振動していないときの動翼１の通
過タイミングを示している。すなわち、この破線の間隔
が図２に示す間隔Ｔｂである。さらに、横軸の破線は、
第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂの３つの異なる取
り付け箇所Ａ，Ｂ，Ｃを示している。そして、実線で示
す波線が、動翼１の振動する様子を示している。すなわ
ち、横軸の破線と波線の交点Ｐ1 と、縦軸の破線と波線
の交点Ｐ2 との間隔が、ガスタービンの回転周期に対す
る動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕを示してい
る。この図に示すように、一般に、共振点では振動の振
幅が最大になるとともに、共振点を境に振動の位相が変
化する。そこで、このガスタービンの回転周期に対する
動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕを縦軸とし、
時間の変化を横軸として図示すると、図４に示すよう
に、異なるパターンの図が得られる。なお、図４
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ図３における第一
センサ３ａおよび第二センサ３ｂの取り付け箇所Ａ，
Ｂ，Ｃに対応している。図４（Ａ），（Ｃ）では、ガス
タービンの回転周期に対する動翼１の通過タイミングの
ズレΔＴ／Ｔｕの値の正負が逆転する瞬間が共振点であ
り、図４（Ｂ）では、ガスタービンの回転周期に対する
動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの振幅（すな
わち、通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの絶対値）が最
大となる瞬間が共振点である。したがって、第一センサ
３ａおよび第二センサ３ｂを動翼１の円周方向のどの箇
所に設けても、各動翼１の共振点を検出することができ
る。
について説明する。図３において、横軸は時間の変化を
示し、縦軸は動翼１の円周方向を示している。また、縦
軸の破線は、動翼１が振動していないときの動翼１の通
過タイミングを示している。すなわち、この破線の間隔
が図２に示す間隔Ｔｂである。さらに、横軸の破線は、
第一センサ３ａおよび第二センサ３ｂの３つの異なる取
り付け箇所Ａ，Ｂ，Ｃを示している。そして、実線で示
す波線が、動翼１の振動する様子を示している。すなわ
ち、横軸の破線と波線の交点Ｐ1 と、縦軸の破線と波線
の交点Ｐ2 との間隔が、ガスタービンの回転周期に対す
る動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕを示してい
る。この図に示すように、一般に、共振点では振動の振
幅が最大になるとともに、共振点を境に振動の位相が変
化する。そこで、このガスタービンの回転周期に対する
動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕを縦軸とし、
時間の変化を横軸として図示すると、図４に示すよう
に、異なるパターンの図が得られる。なお、図４
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ図３における第一
センサ３ａおよび第二センサ３ｂの取り付け箇所Ａ，
Ｂ，Ｃに対応している。図４（Ａ），（Ｃ）では、ガス
タービンの回転周期に対する動翼１の通過タイミングの
ズレΔＴ／Ｔｕの値の正負が逆転する瞬間が共振点であ
り、図４（Ｂ）では、ガスタービンの回転周期に対する
動翼１の通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの振幅（すな
わち、通過タイミングのズレΔＴ／Ｔｕの絶対値）が最
大となる瞬間が共振点である。したがって、第一センサ
３ａおよび第二センサ３ｂを動翼１の円周方向のどの箇
所に設けても、各動翼１の共振点を検出することができ
る。
【００１６】上述した共振点検出装置により検出された
共振点のデータが、上記固有振動数監視装置に送信さ
れ、各動翼１の固有振動数が監視される。この固有振動
数監視装置の作用について、図５を参照して説明する。
図５は、固有振動数の時間の変化を示した図である。こ
の図において、横軸は時間の変化を示し、左縦軸は固有
振動数を割合（％）で示し、右縦軸はガスタービンの回
転数を割合（％）で示している。図に示すように、ガス
タービン（シャフト２）は一定の高速回転および低速回
転を繰り返している。固有振動数は、共振点検出装置か
ら送信される共振点の振動周期の逆数として各動翼１ご
とに導出され、正常時は時間の変化に関わらず一定（１
００％）である。そして、クラックの発生により異常な
共振点が検出されると、その動翼１の固有振動数は低下
する。その固有振動数が正常時のおよそ２〜３％低下す
ると、動翼１が破損してしまうことが、発明者らの実験
の結果から判明しているため、その固有振動数の低下率
ΔＦがしきい値Ｌ（Ｌ＜２％）を越えたときに固有振動
数監視装置から異常検出信号がガスタービン制御盤など
に発信される。異常検出信号が発信されると、自動また
は手動操作でガスタービンの運転を中止して動翼１の交
換をしたり、ガスタービンを低速運転に切り換えて動翼
１への負担を軽減させる、などの措置を採ることができ
る。なお、実際には、しきい値Ｌを低めに設定してお
き、固有振動数が少しでも低下したら、異常検出信号を
発信するようにしておく方が好ましい。
共振点のデータが、上記固有振動数監視装置に送信さ
れ、各動翼１の固有振動数が監視される。この固有振動
数監視装置の作用について、図５を参照して説明する。
図５は、固有振動数の時間の変化を示した図である。こ
の図において、横軸は時間の変化を示し、左縦軸は固有
振動数を割合（％）で示し、右縦軸はガスタービンの回
転数を割合（％）で示している。図に示すように、ガス
タービン（シャフト２）は一定の高速回転および低速回
転を繰り返している。固有振動数は、共振点検出装置か
ら送信される共振点の振動周期の逆数として各動翼１ご
とに導出され、正常時は時間の変化に関わらず一定（１
００％）である。そして、クラックの発生により異常な
共振点が検出されると、その動翼１の固有振動数は低下
する。その固有振動数が正常時のおよそ２〜３％低下す
ると、動翼１が破損してしまうことが、発明者らの実験
の結果から判明しているため、その固有振動数の低下率
ΔＦがしきい値Ｌ（Ｌ＜２％）を越えたときに固有振動
数監視装置から異常検出信号がガスタービン制御盤など
に発信される。異常検出信号が発信されると、自動また
は手動操作でガスタービンの運転を中止して動翼１の交
換をしたり、ガスタービンを低速運転に切り換えて動翼
１への負担を軽減させる、などの措置を採ることができ
る。なお、実際には、しきい値Ｌを低めに設定してお
き、固有振動数が少しでも低下したら、異常検出信号を
発信するようにしておく方が好ましい。
【００１７】本発明のガスタービンの動翼故障診断方法
および装置は、動翼１の外周にシュラウドリングが設け
られている場合にも適用することができる。図６は、シ
ュラウドリングを有する動翼に本発明を適用したときの
図である。図に示すように、動翼１の外周にシュラウド
リング６が設けられている場合には、上述の第一センサ
３ａおよび第二センサ３ｂに代えて投光センサ３ｃおよ
び受光センサ３ｄを使用する。投光センサ３ｃおよび受
光センサ３ｄには、透過型のものが使用されており、ガ
スタービンのケーシング（図示せず）に、投光センサ３
ｃは動翼１の斜め前方に設けられ、受光センサ３ｄは動
翼１の斜め後方に設けられている。そして、投光センサ
３ｃからレーザ光を発信し、受光センサ３ｄでそのレー
ザ光を受信することにより、動翼１が通過したときのレ
ーザ光の消失を検知して、動翼１の通過のタイミングを
計測している。なお、他の部分については、既に説明し
たものと同様であるので、その説明については省略す
る。
および装置は、動翼１の外周にシュラウドリングが設け
られている場合にも適用することができる。図６は、シ
ュラウドリングを有する動翼に本発明を適用したときの
図である。図に示すように、動翼１の外周にシュラウド
リング６が設けられている場合には、上述の第一センサ
３ａおよび第二センサ３ｂに代えて投光センサ３ｃおよ
び受光センサ３ｄを使用する。投光センサ３ｃおよび受
光センサ３ｄには、透過型のものが使用されており、ガ
スタービンのケーシング（図示せず）に、投光センサ３
ｃは動翼１の斜め前方に設けられ、受光センサ３ｄは動
翼１の斜め後方に設けられている。そして、投光センサ
３ｃからレーザ光を発信し、受光センサ３ｄでそのレー
ザ光を受信することにより、動翼１が通過したときのレ
ーザ光の消失を検知して、動翼１の通過のタイミングを
計測している。なお、他の部分については、既に説明し
たものと同様であるので、その説明については省略す
る。
【００１８】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。
【００１９】
【発明の効果】上述した本発明のガスタービンの動翼故
障診断方法および装置によれば、ガスタービン運転中に
おける、各動翼の固有振動数を監視することができるた
め、各動翼のクラックの発生を検知することができ、ガ
スタービンの動翼の破損を防止することができる。ま
た、ガスタービンのケーシングに、動翼の通過タイミン
グを計測するセンサを接続するだけでよいため、その取
り付けが容易であり、既存のガスタービンにも取り付け
ることができる。さらに、そのセンサは、クラックゲー
ジのような短命の消耗品ではないので、装置の延命化を
図ることができる、などの優れた効果を有する。
障診断方法および装置によれば、ガスタービン運転中に
おける、各動翼の固有振動数を監視することができるた
め、各動翼のクラックの発生を検知することができ、ガ
スタービンの動翼の破損を防止することができる。ま
た、ガスタービンのケーシングに、動翼の通過タイミン
グを計測するセンサを接続するだけでよいため、その取
り付けが容易であり、既存のガスタービンにも取り付け
ることができる。さらに、そのセンサは、クラックゲー
ジのような短命の消耗品ではないので、装置の延命化を
図ることができる、などの優れた効果を有する。
【図１】本発明のガスタービンの動翼故障診断装置を示
す全体構成図である。
す全体構成図である。
【図２】第一センサ，第二センサおよび基準センサによ
り動翼およびシャフトの通過タイミングを計測したとき
の図である。
り動翼およびシャフトの通過タイミングを計測したとき
の図である。
【図３】動翼の振動の様子を示した図である。
【図４】動翼の通過タイミングから共振点を検出すると
きの図である。
きの図である。
【図５】固有振動数の時間の変化を示した図である。
【図６】シュラウドリングを有する動翼に本発明を適用
したときの図である。
したときの図である。
１ 動翼 ２ シャフト ３ センサ ３ａ 第一センサ ３ｂ 第二センサ ３ｃ 投光センサ ３ｄ 受光センサ ４ 基準センサ ５ 目印 ６ シュラウドリング
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービン運転中における、ガスター
ビンの各動翼の固有振動数を計測し、その固有振動数を
監視することにより、クラックの発生を検知し、ガスタ
ービンの動翼の破損を防止する、ことを特徴とするガス
タービンの動翼故障診断方法。 - 【請求項２】 ガスタービン運転中における、ガスター
ビンの各動翼の通過するタイミングを計測するセンサ
と、 上記通過タイミングのデータから、各動翼の振動の共振
点を検出する共振点検出装置と、 上記共振点のデータから、各動翼の固有振動数を求める
とともに、その固有振動数を監視し、固有振動数が変化
したときに異常検出信号を発信する固有振動数監視装置
と、 からなることを特徴とするガスタービンの動翼故障診断
装置。 - 【請求項３】 上記共振点検出装置は、上記センサによ
り計測される各動翼の通過タイミングのデータと、各動
翼が振動していないときの通過タイミングのデータとか
ら、各動翼の通過タイミングのズレを検出し、その通過
タイミングのズレの値の正負が逆転した瞬間、または、
その通過タイミングのズレの絶対値が最大になった瞬間
を共振点として検出する、請求項２に記載のガスタービ
ンの動翼故障診断装置。 - 【請求項４】 上記固有振動数監視装置は、上記共振点
検出装置により検出された各動翼の共振点のデータか
ら、共振点での振動周期を計算し、その周期の逆数を固
有振動数として導出し、その固有振動数が変化したとき
の変化率が、しきい値を越えたときに異常検出信号を発
信する、請求項２または請求項３に記載のガスタービン
の動翼故障診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12671696A JP3663609B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | ガスタービンの動翼故障診断方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310604A true JPH09310604A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3663609B2 JP3663609B2 (ja) | 2005-06-22 |
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ID=14942108
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| JP12671696A Expired - Fee Related JP3663609B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | ガスタービンの動翼故障診断方法および装置 |
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| JP2013096989A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | General Electric Co <Ge> | 回転部品の動作を監視する際に使用するためのシステムおよび方法 |
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| JP2014137018A (ja) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 振動応答監視装置、回転機械および振動応答監視方法 |
| CN103983697A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-13 | 西安交通大学 | 一种运行状态下离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断方法 |
| JP2015125147A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ロータブレードの健全性をモニターする方法およびシステム |
| JP2016527127A (ja) * | 2013-06-27 | 2016-09-08 | スネクマ | 航空機のリモート接続システム |
| US9689660B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-06-27 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Method and device for monitoring status of turbine blades |
| CN106979170A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-25 | 中北大学 | 一种用于离心风机进气防尘罩的风叶监测方法 |
| US9983576B2 (en) | 2012-10-19 | 2018-05-29 | Florida Power & Light Company | Method and system for monitoring rotor blades in combustion turbine engine |
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| CN110095243A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-06 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种汽轮机动叶片固有频率的测量装置 |
| CN112879344A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 杭州意能电力技术有限公司 | 一种轴流风机动叶安装角异常偏移判断方法及装置 |
| CN113221424A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-06 | 西安热工研究院有限公司 | 一种汽轮机动叶片故障原因综合分析方法 |
| CN117920533A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 江苏安氟龙科技有限公司 | 一种特氟龙布加工用涂布机机构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026005848A1 (en) * | 2024-03-11 | 2026-01-02 | University Of Notre Dame Du Lac | Techniques for characterizing turbomachinery blade motion and related systems and methods |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP12671696A patent/JP3663609B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN110095243B (zh) * | 2019-06-05 | 2023-12-01 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种汽轮机动叶片固有频率的测量装置 |
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