JPS60147505A - タ−ビンノズルダイアフラム寿命監視装置 - Google Patents
タ−ビンノズルダイアフラム寿命監視装置Info
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- JPS60147505A JPS60147505A JP260984A JP260984A JPS60147505A JP S60147505 A JPS60147505 A JP S60147505A JP 260984 A JP260984 A JP 260984A JP 260984 A JP260984 A JP 260984A JP S60147505 A JPS60147505 A JP S60147505A
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- Japan
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- deformation
- inner ring
- creep
- displacement
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は蒸気タービンのノズルダイアフラムのクリープ
変形速度による寿命監視装（へ）に関するものである。
変形速度による寿命監視装（へ）に関するものである。
一般に溶接形ノズルダイアフラムは第１図に示す・よう
に組立、分解の必要上から上半、下半に２分割され、ケ
ーシングに支えられる外輪１ａ、ｌｂの内側と内輪２ａ
、２ｂ （特に水平継手面上における内輪のボア部を図
中３ａ、３ｂで示しである）との間に円環状の外側支持
当板４ａ、４ｂ、内側支持当板５ａ。
に組立、分解の必要上から上半、下半に２分割され、ケ
ーシングに支えられる外輪１ａ、ｌｂの内側と内輪２ａ
、２ｂ （特に水平継手面上における内輪のボア部を図
中３ａ、３ｂで示しである）との間に円環状の外側支持
当板４ａ、４ｂ、内側支持当板５ａ。
５ｂ および多数個のノズル板７ａ、７ｂとからなる溶
接接合体であシ、ボルト６によシ上半と下半が結合され
一体化されている。
接接合体であシ、ボルト６によシ上半と下半が結合され
一体化されている。
このノズルダイアフラムと回転部の間隙はタービンの効
率上できるだけ狭い方がよい。しかしノズルダイアフラ
ム前後の圧力差による変形しよびそれに伴う高温環境で
のクリープ変形が生じるため、回転部との接触が生じな
いようある適正間隙がとられている。このようなりリー
プ変形量の水平継手面上における半径方向分布を第２図
に示すが、図からも明らかなように内輪ボアにおけるた
わみ変形が最も著しい（８は蒸気の進入方向を示す）。
率上できるだけ狭い方がよい。しかしノズルダイアフラ
ム前後の圧力差による変形しよびそれに伴う高温環境で
のクリープ変形が生じるため、回転部との接触が生じな
いようある適正間隙がとられている。このようなりリー
プ変形量の水平継手面上における半径方向分布を第２図
に示すが、図からも明らかなように内輪ボアにおけるた
わみ変形が最も著しい（８は蒸気の進入方向を示す）。
さらにこの内輪ボア部のクリープ変形量の円周方向分布
を示したのが第３図でラシ、これらからノズルダイアフ
ラムにおいては、水平継手面上における内輪ボア部分の
クリープ変形が最も大きいことがわかる。しかし近年に
おけるタービ／の大容量化すなわちノズルダイアフラム
の使用環境がよシ高温・高圧になるにしたがい、クリー
プ変形の危険性が増し、一方では高効率化が要求される
ためノズルダイアフラムと回転部との間隙を減少させる
方向にある。このようにきわめて使用条件の苛酷な中に
あってノズルダイアフラムと回転部の接触は蒸気タービ
ンにおける異常振動、接触熱によるローターの曲がシ変
形等重大事故につながる危険性がある。
を示したのが第３図でラシ、これらからノズルダイアフ
ラムにおいては、水平継手面上における内輪ボア部分の
クリープ変形が最も大きいことがわかる。しかし近年に
おけるタービ／の大容量化すなわちノズルダイアフラム
の使用環境がよシ高温・高圧になるにしたがい、クリー
プ変形の危険性が増し、一方では高効率化が要求される
ためノズルダイアフラムと回転部との間隙を減少させる
方向にある。このようにきわめて使用条件の苛酷な中に
あってノズルダイアフラムと回転部の接触は蒸気タービ
ンにおける異常振動、接触熱によるローターの曲がシ変
形等重大事故につながる危険性がある。
本発明は上記事情ＶＣ＠みなされたもので、タービン運
転中のノズルダイアフラムのクリープたわみ変形を監視
し、回転部との接触を未然に防止できるようなノズルダ
イアフラムの寿命監視装置を提供することを目的とする
ものである。
転中のノズルダイアフラムのクリープたわみ変形を監視
し、回転部との接触を未然に防止できるようなノズルダ
イアフラムの寿命監視装置を提供することを目的とする
ものである。
上記目的を達成するため本発明は、上下二分割形ノズル
ダイアフラムの下半部水平継手面の内輪ボア部の蒸気出
口側ｉ４部Ｖ′ｃ埋込まれた変位検出センサーと、この
センサーにより検出された水平継手面の開口変位を入力
して内輪ボアの変形量を算出するとともにクリープたわ
み変形速度を算出する演算装置と、このクリープたわみ
変形速度を入力してノズルダイアフラムの安全性を評価
する評価装置と、この評価結果を外部表示する表示装置
と、この評価結果によジタービンの運転を制御する制御
装置とよシなることを特徴とするものである。
ダイアフラムの下半部水平継手面の内輪ボア部の蒸気出
口側ｉ４部Ｖ′ｃ埋込まれた変位検出センサーと、この
センサーにより検出された水平継手面の開口変位を入力
して内輪ボアの変形量を算出するとともにクリープたわ
み変形速度を算出する演算装置と、このクリープたわみ
変形速度を入力してノズルダイアフラムの安全性を評価
する評価装置と、この評価結果を外部表示する表示装置
と、この評価結果によジタービンの運転を制御する制御
装置とよシなることを特徴とするものである。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第４
図およびＭ５図は本発明によるノズルダイアフラムの一
寿命監視装置のセンサー取付は位置ならびに寿命監視装
置の構成をブロック的に示した図でらシ、第１図と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分すなわち変位の検出装置と寿命監視のブロッ
ク図にっぃてのみ説明する。
図およびＭ５図は本発明によるノズルダイアフラムの一
寿命監視装置のセンサー取付は位置ならびに寿命監視装
置の構成をブロック的に示した図でらシ、第１図と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分すなわち変位の検出装置と寿命監視のブロッ
ク図にっぃてのみ説明する。
第４図および第５図で示したよう［’ｌ：変位検出用の
磁気センサー９をノズルダイアフラムの下半で水平継手
面の内輪ボアの蒸気出口側コーナ一端に取り付ける。こ
のセンサーはステンレス鋼で完全密封した高温・高圧用
のものを使用する。ノズルダイアフラム下半側に埋めこ
んだセンサーコイルと上半水平継手面との開口変位の変
化によって生じる電気磁気的効果でコイルのインピーダ
ンス変化を増幅して高精度で計測する。
磁気センサー９をノズルダイアフラムの下半で水平継手
面の内輪ボアの蒸気出口側コーナ一端に取り付ける。こ
のセンサーはステンレス鋼で完全密封した高温・高圧用
のものを使用する。ノズルダイアフラム下半側に埋めこ
んだセンサーコイルと上半水平継手面との開口変位の変
化によって生じる電気磁気的効果でコイルのインピーダ
ンス変化を増幅して高精度で計測する。
このようにして検出された水平継手面開口変位δと内輪
ボアのクリープ変形量ｄとは、第６図に示したように１
対１の対応関係にあシ、変位がきわめて大きくなる場合
番除けば略々直線関係と見なしてもよい。即ち ｄ ＝ Ｃ０ｎ５ｔ、ｌ Ｘδ ・−−−−−（１）た
だしｃｏｎｓｔ、１はｄ、−δ関係の勾配を示す。
ボアのクリープ変形量ｄとは、第６図に示したように１
対１の対応関係にあシ、変位がきわめて大きくなる場合
番除けば略々直線関係と見なしてもよい。即ち ｄ ＝ Ｃ０ｎ５ｔ、ｌ Ｘδ ・−−−−−（１）た
だしｃｏｎｓｔ、１はｄ、−δ関係の勾配を示す。
一方この水平継手面開口変位δと磁気センサー９１Ｃよ
る出力ｍとの間にも第７図に示−されるような１対１の
対応関係が認められる。即ちδ＝ ｃｏｎｓｔ、２ Ｘ
ｍ −・・ （２）ただしｃｏｎｓｔ 、２はδ−ｍ
関係の勾配を示す。
る出力ｍとの間にも第７図に示−されるような１対１の
対応関係が認められる。即ちδ＝ ｃｏｎｓｔ、２ Ｘ
ｍ −・・ （２）ただしｃｏｎｓｔ 、２はδ−ｍ
関係の勾配を示す。
１０は磁気センサー出力の演算装置であり二つの機能を
有す。一つは磁気センサー取付ｍと水平継手面開口変位
δとの関係、および水平継手面開口変位δと内輪ボア変
形量ｄとの関係を用いて、次式により内輪ボアの変形量
ｄを算出する倍率器である。
有す。一つは磁気センサー取付ｍと水平継手面開口変位
δとの関係、および水平継手面開口変位δと内輪ボア変
形量ｄとの関係を用いて、次式により内輪ボアの変形量
ｄを算出する倍率器である。
ｄ ＝ ｃｏｎｓｔ、Ｉ Ｘ ｃｏｎｓＬ２ Ｘ ｍ
−−−−−−（３１また他の一つは上記の高温高圧状態
での内輪ボアの変形量ｄをある時間間隔△Ｔで連続計測
することからクリープたわみ変形速度ａを次式により算
出する減算器である。
−−−−−−（３１また他の一つは上記の高温高圧状態
での内輪ボアの変形量ｄをある時間間隔△Ｔで連続計測
することからクリープたわみ変形速度ａを次式により算
出する減算器である。
・ ｄ、−ｄ。
ｄ＝−□ ・・・・・ （４）
ΔＴ
１１は評価装置であシ、演算装置１０で算定されたクリ
ープたわみ変形量が、ノズルダイアスラム内輪ボアと回
転部との間隙ｄｃ に対して充分安全かどうかの数値比
較で、例えばｄ。に対して３倍の安全裕度を考慮する場
合には次式が用いられる。
ープたわみ変形量が、ノズルダイアスラム内輪ボアと回
転部との間隙ｄｃ に対して充分安全かどうかの数値比
較で、例えばｄ。に対して３倍の安全裕度を考慮する場
合には次式が用いられる。
また（４）式により得られたクリープたわみ変形速度ｄ
人によシ、次式で得られるある経過時間Ｔ′後の予想さ
れるたわみｆｄが、やはりノズルダイアフラム内輪ボア
と回転部との間隙ｄＣに対して充分安全かどうかの検討
を行なう。
人によシ、次式で得られるある経過時間Ｔ′後の予想さ
れるたわみｆｄが、やはりノズルダイアフラム内輪ボア
と回転部との間隙ｄＣに対して充分安全かどうかの検討
を行なう。
ｄ′ ＝ｉ人 Ｘ Ｔ／ ・・・・・ （６）ただしく
６）式による算定は、第８図に示す一次クリープ状態（
クリープ変形速度が徐々に一定値に漸減する状態）にお
いては誤差Ｅが大きいが、ある一定時間間隔でこのよう
な評価を実施することで、−次クリープ状態から二次ク
リープ状態（クリープ変形速度がほげ一定となる状態）
への遷移時期の判定が可能となシ、寿命監視上きわめて
有効である。即ち第８図において ｄＢ−れ＝０ ならば−次クリープから二次クリープ状態への遷移を示
す。
６）式による算定は、第８図に示す一次クリープ状態（
クリープ変形速度が徐々に一定値に漸減する状態）にお
いては誤差Ｅが大きいが、ある一定時間間隔でこのよう
な評価を実施することで、−次クリープ状態から二次ク
リープ状態（クリープ変形速度がほげ一定となる状態）
への遷移時期の判定が可能となシ、寿命監視上きわめて
有効である。即ち第８図において ｄＢ−れ＝０ ならば−次クリープから二次クリープ状態への遷移を示
す。
１２は外部表示装置で、上記結果の外部表示を行なうも
のでｉｂ、１３は評価装置１１において危険と判断され
た場合について運転停止信号を送るための運転制御装置
である。
のでｉｂ、１３は評価装置１１において危険と判断され
た場合について運転停止信号を送るための運転制御装置
である。
なお本発明ではノズルダイアフラム下半に磁気センサー
を埋め込んで水平継手面開口変位を計算したが、渦電流
効果を用いた非接触の変位測定手法、ら゛るいは接触形
の機械的変位測定法等を採用することも可能である。ま
た本発明で示した第４．５図において、センサーは下半
ノズルダイアフラム内輪ボッ部２筒所、？ｌ：埋め込ん
だが、これは測定精度の向上、出力の拡大、非対称たわ
み変形が生じた場合等を考慮したものであシ、通常は片
側のみによっても十分な計測評価が可能な場合も多い。
を埋め込んで水平継手面開口変位を計算したが、渦電流
効果を用いた非接触の変位測定手法、ら゛るいは接触形
の機械的変位測定法等を採用することも可能である。ま
た本発明で示した第４．５図において、センサーは下半
ノズルダイアフラム内輪ボッ部２筒所、？ｌ：埋め込ん
だが、これは測定精度の向上、出力の拡大、非対称たわ
み変形が生じた場合等を考慮したものであシ、通常は片
側のみによっても十分な計測評価が可能な場合も多い。
また本発明ではクリープ変形に主として注目しているが
運転前の性能試験等における圧力変形などにおいても容
易にノズルダイアフラムのたわみ変形量が計測できるた
め有効である。
運転前の性能試験等における圧力変形などにおいても容
易にノズルダイアフラムのたわみ変形量が計測できるた
め有効である。
以上述べたように本発明によれば、タービンノズルダイ
アフラム下半部水平継手面上内輪ボア蒸気出口側に磁気
センサーを設けることにより、ノズルダイアフラムの水
平継手面開口変位データを採取し、このデータに基づい
てノズルダイアフラムのクリープたわみ変形量の算定と
、以後のクリープたわみ変形量の推定がきわめて容易で
しかも精度良くでき、ノズルダイアフラムと回転部の接
触を未然に防止できるという効果が得られる。
アフラム下半部水平継手面上内輪ボア蒸気出口側に磁気
センサーを設けることにより、ノズルダイアフラムの水
平継手面開口変位データを採取し、このデータに基づい
てノズルダイアフラムのクリープたわみ変形量の算定と
、以後のクリープたわみ変形量の推定がきわめて容易で
しかも精度良くでき、ノズルダイアフラムと回転部の接
触を未然に防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図はノズルダイアフラムの基本構成を示す正面図、
第２図はノズルダイアフラム水平気葛手面の半径方向の
クリープ変形量分布を−示す曲線図、第３図はノズルダ
イアフラム内輪ボア部の円周方向のクリープ変形量分布
を示す曲線図、第４図は本発明の一実施例による測定用
磁気センサーの取付状況を示す正面図、第５図は本発明
の一実施例を示す構成ブロック図、第６図は内輪ボアの
クリープ変形量と水平継手面開口変位の関係を示す曲、
Ｉｉ１図、第７図は水平継手面関口変位と磁気センサー
による磁気ひずみ出力との関係を示す曲線図、第８図は
クリープたわみ変形量の変化を示す曲線図である。 １ａ・・・上半ノズルダイアアラ４外輪、１ｂ・・・下
半ノズルダイアフラＡ外輪、２ａ・・・上半ノズルダイ
アフラム内輪、２ｂ・・・下半ノズルダイアフラム内輪
、３ｂ・・・下半ノズルダイアフラム内輪ボア部、９
・・・変位検出用センサー、 １０・・・演算装置、 １１・・・評価装置、 １２・・・表示装置、 １３・・・運転制御装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図 第２図 第３図 θ ２θ ４θ ｔθ θθ ２１〈＋鑓手面り・うめ両度（膚） 第４図 第５図 第−６図 第７図 第８図 社遥ＩＩ臂Ｚ ｌａｐ ｔ
第２図はノズルダイアフラム水平気葛手面の半径方向の
クリープ変形量分布を−示す曲線図、第３図はノズルダ
イアフラム内輪ボア部の円周方向のクリープ変形量分布
を示す曲線図、第４図は本発明の一実施例による測定用
磁気センサーの取付状況を示す正面図、第５図は本発明
の一実施例を示す構成ブロック図、第６図は内輪ボアの
クリープ変形量と水平継手面開口変位の関係を示す曲、
Ｉｉ１図、第７図は水平継手面関口変位と磁気センサー
による磁気ひずみ出力との関係を示す曲線図、第８図は
クリープたわみ変形量の変化を示す曲線図である。 １ａ・・・上半ノズルダイアアラ４外輪、１ｂ・・・下
半ノズルダイアフラＡ外輪、２ａ・・・上半ノズルダイ
アフラム内輪、２ｂ・・・下半ノズルダイアフラム内輪
、３ｂ・・・下半ノズルダイアフラム内輪ボア部、９
・・・変位検出用センサー、 １０・・・演算装置、 １１・・・評価装置、 １２・・・表示装置、 １３・・・運転制御装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図 第２図 第３図 θ ２θ ４θ ｔθ θθ ２１〈＋鑓手面り・うめ両度（膚） 第４図 第５図 第−６図 第７図 第８図 社遥ＩＩ臂Ｚ ｌａｐ ｔ
Claims (1)
- 上下二分割形ノズルダイアフラムの下半部水平継手面の
内輪ボア部の蒸気出口側端部に埋込まれた変位検出セ／
？−と、このセンサーによシ検出された水平継手面の開
口変位を入力して内輪ボアの変形量を算出するとともに
クリープたわみ変形速度を算出する演算装置と、このク
リープたわみ変形速度を入力して前記ノズルダイアフラ
ムの安全性を評価する評価装置と、この評価結果を外部
表示する表示装置と、この評価結果によりタービンの運
転を制御する制御装置とよシなるタービンノズルダイア
７２ムの寿命監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP260984A JPS60147505A (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | タ−ビンノズルダイアフラム寿命監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP260984A JPS60147505A (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | タ−ビンノズルダイアフラム寿命監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60147505A true JPS60147505A (ja) | 1985-08-03 |
Family
ID=11534134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP260984A Pending JPS60147505A (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | タ−ビンノズルダイアフラム寿命監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60147505A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022255229A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンの損傷評価装置、方法及びプログラム |
| JP2024027046A (ja) * | 2022-08-16 | 2024-02-29 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンのクリープ変形評価装置、方法及びプログラム |
-
1984
- 1984-01-12 JP JP260984A patent/JPS60147505A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022255229A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンの損傷評価装置、方法及びプログラム |
| JP2022183496A (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-13 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンの損傷評価装置、方法及びプログラム |
| AU2022286090B2 (en) * | 2021-05-31 | 2025-04-17 | Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation | Steam turbine damage evaluating device, method, and program |
| JP2024027046A (ja) * | 2022-08-16 | 2024-02-29 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンのクリープ変形評価装置、方法及びプログラム |
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