JPS60233532A - 原動機軸の経年曲り計測方法 - Google Patents
原動機軸の経年曲り計測方法Info
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- JPS60233532A JPS60233532A JP8778684A JP8778684A JPS60233532A JP S60233532 A JPS60233532 A JP S60233532A JP 8778684 A JP8778684 A JP 8778684A JP 8778684 A JP8778684 A JP 8778684A JP S60233532 A JPS60233532 A JP S60233532A
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- Japan
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- bending
- temperature
- signal
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Of Engines (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、原動機軸の経年曲り計測方法に係り、特に原
動機の運転条件からクリープ速度分布を級数展開により
めることによって容易かつ正確に回転軸の経年曲りを計
測することができるようにした原動機軸の経年曲り計測
方法に関する。
動機の運転条件からクリープ速度分布を級数展開により
めることによって容易かつ正確に回転軸の経年曲りを計
測することができるようにした原動機軸の経年曲り計測
方法に関する。
一般に、蒸気タービン等の原動機は、熱効率向上のため
に作動流体の高温化、大容量化がしばしば行われる。反
面、このＪ：うにすると、回転軸の生母増大かられずか
の曲りによって大きな軸振動が生じ、安定した運転が得
られなくなってしまうという欠点がある。そして、回転
軸の曲り現象は、クリープによる経年変化から必然的に
生じることから、原動機の安定運転を推持するには回転
体の曲り量を精麿よく計測することが不可欠である。
に作動流体の高温化、大容量化がしばしば行われる。反
面、このＪ：うにすると、回転軸の生母増大かられずか
の曲りによって大きな軸振動が生じ、安定した運転が得
られなくなってしまうという欠点がある。そして、回転
軸の曲り現象は、クリープによる経年変化から必然的に
生じることから、原動機の安定運転を推持するには回転
体の曲り量を精麿よく計測することが不可欠である。
第１図は原動機の一例として蒸気タービンを例にとって
説明したものである。符号１および２は、−ｙ ’ｋ
−ｗ Ｊ＋ ＋ ｒｒ Ｉｌ＋ ｔＪ −＋ ｂ ←
１（出 ［「 ｈ −トｔ ゝ） Ａシ 志 １ており
、高圧ロータ３と中圧ロータ４とは同軸的に連結されて
いる。そして、ボイラから主蒸気入口管５を通し°て送
給される主蒸気によりまず高圧ロータ３が駆動され、高
圧蒸気出口管６からの排気は再熱されて再熱蒸気入口管
７から中圧タービン２に左右に分流するように送給され
、中圧ロータ４を駆動した後に再熱蒸気出口管８，８か
ら排気される。
説明したものである。符号１および２は、−ｙ ’ｋ
−ｗ Ｊ＋ ＋ ｒｒ Ｉｌ＋ ｔＪ −＋ ｂ ←
１（出 ［「 ｈ −トｔ ゝ） Ａシ 志 １ており
、高圧ロータ３と中圧ロータ４とは同軸的に連結されて
いる。そして、ボイラから主蒸気入口管５を通し°て送
給される主蒸気によりまず高圧ロータ３が駆動され、高
圧蒸気出口管６からの排気は再熱されて再熱蒸気入口管
７から中圧タービン２に左右に分流するように送給され
、中圧ロータ４を駆動した後に再熱蒸気出口管８，８か
ら排気される。
発電用人容侶タービンの場合、主蒸気温度は一般に５３
８℃であり、再熱蒸気温度は５６６℃であることから蒸
気タービンは非常に厳しい温度、応力条件にさらされる
。特に中圧タービン２は、羽根径およびロータ径が大き
く、クリープ変形からロータ４に大きな曲り変形が生じ
易い。
８℃であり、再熱蒸気温度は５６６℃であることから蒸
気タービンは非常に厳しい温度、応力条件にさらされる
。特に中圧タービン２は、羽根径およびロータ径が大き
く、クリープ変形からロータ４に大きな曲り変形が生じ
易い。
このため、従来は、回転体の製造時に試験片を採取し、
クリープ試験を行うことによって経年変化を計測してい
た。しかし、これでは、加工、試験に多大の費用と時間
とを要する上に、相当時間使用した実機プラント等では
高温下における経年的材質変化が生じており、そのため
材料特性を十分知ることができず、経年曲り量の推定を
行うことができなかった。
クリープ試験を行うことによって経年変化を計測してい
た。しかし、これでは、加工、試験に多大の費用と時間
とを要する上に、相当時間使用した実機プラント等では
高温下における経年的材質変化が生じており、そのため
材料特性を十分知ることができず、経年曲り量の推定を
行うことができなかった。
そこで本発明は、経年的材質変化を生じた後でも回転軸
の経年曲りを精度良く計測することができる原動機の経
年曲り計測方法を提供することを目的とする。
の経年曲りを精度良く計測することができる原動機の経
年曲り計測方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明による原動機の経年曲
り計測方法は、原動機軸の硬さ分布からクリープ速度分
布を級数展開してめ、この級数展開の各基本関数が有す
る係数をめる手段と、上記級数展開の各基本項数から曲
り速度ベクトルをそれぞれめる手段と、上記基本関数の
各係数と名曲り速度ベクトルとの積を総和して原動機軸
の曲り速度および曲り方向をめる手段とからなることを
特徴とし、硬さ分布から得られるクリープ速度分布を級
数展開し、この級数展開の基本関数を基礎として軸曲り
を計測するようにしている。
り計測方法は、原動機軸の硬さ分布からクリープ速度分
布を級数展開してめ、この級数展開の各基本関数が有す
る係数をめる手段と、上記級数展開の各基本項数から曲
り速度ベクトルをそれぞれめる手段と、上記基本関数の
各係数と名曲り速度ベクトルとの積を総和して原動機軸
の曲り速度および曲り方向をめる手段とからなることを
特徴とし、硬さ分布から得られるクリープ速度分布を級
数展開し、この級数展開の基本関数を基礎として軸曲り
を計測するようにしている。
以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。
第２図は、本発明による計測方法を実施する装置の配置
説明図である。まず、回転軸の全周の硬さ）ｌｖを計測
゛する硬さ測定器１０から出力される硬さ検出信号Ｓ１
は、クリープ速度演算器１１に送られる。上記回転軸の
硬さ分布の計測は、原動機の停止時に、回転軸の最高温
部たとえば中圧タービンロータのラビリンスグループ部
においてショア硬さ等により測定される。
説明図である。まず、回転軸の全周の硬さ）ｌｖを計測
゛する硬さ測定器１０から出力される硬さ検出信号Ｓ１
は、クリープ速度演算器１１に送られる。上記回転軸の
硬さ分布の計測は、原動機の停止時に、回転軸の最高温
部たとえば中圧タービンロータのラビリンスグループ部
においてショア硬さ等により測定される。
一方、温度、圧力検出器１２および回転数検出器１３に
おいては、作動流体の温度、圧力および回転軸の回転数
がそれぞれ検出され、信号Ｓ２゜Ｓ およびＳ４として
渇疫、応力分布演算器１４に印加されるようになってい
る。
おいては、作動流体の温度、圧力および回転軸の回転数
がそれぞれ検出され、信号Ｓ２゜Ｓ およびＳ４として
渇疫、応力分布演算器１４に印加されるようになってい
る。
この温度、応力分布演算器１４では、上記温度信号＄２
および圧力信号Ｓ３に基いて熱伝達率αが次式により演
算される。
および圧力信号Ｓ３に基いて熱伝達率αが次式により演
算される。
ただし、
β、ｎ ：定 数
λ ：蒸気の熱伝導率
Ｄ ＝ケーシング内径
Ｒｅ：レイノルズ数
である。
さらに、差分法により次の微分方程式を解いてただし、
θ＝湯温
度＝比 熱
ρ＝密 度
λ＝熱伝導率。
である。
また、応力σは回転数検出信号Ｓ４に基づいて遠心力の
計算からめられる。
計算からめられる。
このようにして得られた温度Ｔ１応力σの信号Ｓ５ 、
ｓ６は前記クリープ速度演算器１１および後述するＦＥ
Ｍクリープ解析器１５に出力される。
ｓ６は前記クリープ速度演算器１１および後述するＦＥ
Ｍクリープ解析器１５に出力される。
クリープ速度演算器１１では、第３図に示すように、回
転軸の硬さ計測値Ｈに基いて、 Ｃ＝ ａ６１−１ｖ ＋ ｂ。
転軸の硬さ計測値Ｈに基いて、 Ｃ＝ ａ６１−１ｖ ＋ ｂ。
Ｃ１−ａ１Ｈｖ＋ｂ１
Ｃ２＝ａ２１−１ｖ ＋ ｂ２
で表されるクリープ速度係数がまず算出される。
そして、これらの結果と上述した回転軸の温度Ｔ、応力
σとを用いて下式によりクリープ速度＆ が演算される
。
σとを用いて下式によりクリープ速度＆ が演算される
。
ここで
Ｃ＝定数
Ａ ＝ ａ ｏ十８１ （７＋ ８２０２Ｂ＝ｂ ＋ｂ
σ十ｂ２σ １ である。この算出結果は、第２図に示すようにクリープ
速度分布Ｓ７としてフーリエ級数展開器１６に出力され
る。
σ十ｂ２σ １ である。この算出結果は、第２図に示すようにクリープ
速度分布Ｓ７としてフーリエ級数展開器１６に出力され
る。
フーリエ級数展開器１６では、下式のようにクリープ速
度分布が所定の基本三角関数にフーリエ展開される。
度分布が所定の基本三角関数にフーリエ展開される。
ｋ＝１
ここにθは回転軸の中心からの角度である。
さらに、上記基本関数の各係数ａ 、ａ がｋ
ｐ＝１
によりめられる。
一方、基本クリープ速度分布発生器１７からは、上記フ
ーリエ級数展開の基本関数に基く基本クリープ速度分布 ε（θ）＝ｃｏｓｋθ。
ーリエ級数展開の基本関数に基く基本クリープ速度分布 ε（θ）＝ｃｏｓｋθ。
ε（θ）＝ｓｉｎｋθ（ｋ ＝０．１，２．−、 ｎ）
が信号Ｓ８として上記ＦＥＭクリープ解析器１５に発せ
られる。また、上＆ＥＦＥＭクリープ解析器１５には、
上述した温度、応力分布演算器１４から出力される温度
Ｔ１応力σが信号ｓ５ 、ｓ６として印加され、ＦＥＭ
（有限要素法）による解析から各関数に基く曲り速度ベ
クトルＶ １． Ｖ ２・・・。
が信号Ｓ８として上記ＦＥＭクリープ解析器１５に発せ
られる。また、上＆ＥＦＥＭクリープ解析器１５には、
上述した温度、応力分布演算器１４から出力される温度
Ｔ１応力σが信号ｓ５ 、ｓ６として印加され、ＦＥＭ
（有限要素法）による解析から各関数に基く曲り速度ベ
クトルＶ １． Ｖ ２・・・。
そして、上記フーリエ級数展開器１６にてめられた係数
値ａｋ、ｔ：Ｊ、および上記クリープ解析器１５でめら
れた曲り速度ベクトルＶ、Ｖ２゜Ｓ１ｏとしてベクトル
加算器１８に出力される。ベクトル加算器１８では、 に基いて各ベクトル量の積の総和が演算される。
値ａｋ、ｔ：Ｊ、および上記クリープ解析器１５でめら
れた曲り速度ベクトルＶ、Ｖ２゜Ｓ１ｏとしてベクトル
加算器１８に出力される。ベクトル加算器１８では、 に基いて各ベクトル量の積の総和が演算される。
この結果、回転軸の経年的り速度の大きさと方向とが得
られ、表示器１９に信号８１１として出力され曲り速度
の表示が行われる。また、これを利用して警報を発する
ようにすることもできる。
られ、表示器１９に信号８１１として出力され曲り速度
の表示が行われる。また、これを利用して警報を発する
ようにすることもできる。
なお、本実施例では、クリープ速度分布をフーリエ展開
するようにしているが、べぎ級数展開等その他展開手段
を採用することもできる。
するようにしているが、べぎ級数展開等その他展開手段
を採用することもできる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明による原動機軸の経年的り計
測方法は、原動機軸の硬さ分布からクリープ速度分布を
級数展開してめ、この級数展開の各基本関数が有する係
数をめる手段と、上記級数展開の各基本関数から曲り速
度ベクトルをそれぞれめる手段と、上記基本関数の各係
数と多曲り速度ベクトルとの積を総和して原動機軸の曲
り速度および曲り方向をめる手段とから構成するように
したので、常時、回転軸の経年的りを容易かつ正確に計
測することができ、将来の曲り吊をも容易に予測するこ
とができる。したがって本発明によれば、原動機を安全
かつ安定的に運転させることができる。
測方法は、原動機軸の硬さ分布からクリープ速度分布を
級数展開してめ、この級数展開の各基本関数が有する係
数をめる手段と、上記級数展開の各基本関数から曲り速
度ベクトルをそれぞれめる手段と、上記基本関数の各係
数と多曲り速度ベクトルとの積を総和して原動機軸の曲
り速度および曲り方向をめる手段とから構成するように
したので、常時、回転軸の経年的りを容易かつ正確に計
測することができ、将来の曲り吊をも容易に予測するこ
とができる。したがって本発明によれば、原動機を安全
かつ安定的に運転させることができる。
第１図は蒸気タービンの一般構造を表す縦断面図、第２
図は本発明による方法を実施するための装置の配置説明
図、第３図はクリープ速度演算器における演粋フローチ
ャートを表す絵図、第４図は本発明の一実施例における
演算式を表すブロック線図である。 １０・・・硬さ計測器、１１・・・クリープ速度演算器
、１２・・・温度、圧力検出器、１３・・・回転数検出
器、１４・・・温度、応力分布演算器、１５・・・ＦＥ
Ｍ解析器、１６・・・フーリエ級数展開器、１７・・・
基本クリープ速度分布発生器、１８・・・ベクトル加算
器、１つ・・・表示器。
図は本発明による方法を実施するための装置の配置説明
図、第３図はクリープ速度演算器における演粋フローチ
ャートを表す絵図、第４図は本発明の一実施例における
演算式を表すブロック線図である。 １０・・・硬さ計測器、１１・・・クリープ速度演算器
、１２・・・温度、圧力検出器、１３・・・回転数検出
器、１４・・・温度、応力分布演算器、１５・・・ＦＥ
Ｍ解析器、１６・・・フーリエ級数展開器、１７・・・
基本クリープ速度分布発生器、１８・・・ベクトル加算
器、１つ・・・表示器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 原動機軸の硬さ分布からクリープ速度分布を級数
展開してめ、この級数展開の各基本関数が備える係数を
める手段と、上記級数展開の各基本関数から曲り速度ベ
クトルをそれぞれめる手段と、上記基本関数の各係数と
名曲り速度ベクトルとの積を総和して原動ＦＭ軸の曲り
速度および曲り方向をめる手段とからなることを特徴と
する原動機軸の経年曲り計測方法。 ２、 級数展開はフーリエ級数に基いて行うようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原動機軸
の経年曲り計測方法。 ３、 曲り速度ベクトルは有限要素法によりめるように
したことを特徴とする特許請求の範囲第１瑣記載の原＠
機軸の経年曲り計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087786A JPH065206B2 (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 原動機軸の経年曲り計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087786A JPH065206B2 (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 原動機軸の経年曲り計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233532A true JPS60233532A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH065206B2 JPH065206B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13924660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59087786A Expired - Lifetime JPH065206B2 (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 原動機軸の経年曲り計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065206B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377907A (en) * | 1976-11-02 | 1978-07-10 | Gen Electric | Method of measuring wear in life on part of turboomachine and measuring device |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP59087786A patent/JPH065206B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377907A (en) * | 1976-11-02 | 1978-07-10 | Gen Electric | Method of measuring wear in life on part of turboomachine and measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065206B2 (ja) | 1994-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |