JP7051433B2

JP7051433B2 - Remaining life evaluation method for rotating machines, remaining life evaluation system for rotating machines, and remaining life evaluation program for rotating machines

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Publication number: JP7051433B2
Application number: JP2017254600A
Authority: JP
Inventors: 佑典石橋; 哲銭谷; 有三津留▲崎▼; 勇揮中村; 健一西山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019120560A

Description

本発明は、回転機械の余寿命評価方法、回転機械の余寿命評価システム、及び回転機械の余寿命評価プログラムに関する。 The present invention relates to a method for evaluating the remaining life of a rotating machine, a system for evaluating the remaining life of a rotating machine, and a program for evaluating the remaining life of a rotating machine.

蒸気タービンは、軸線回りに回転するロータと、ロータに取り付けられた複数の動翼と、ロータ及び動翼を外側から覆うケーシングと、ケーシングの内面に取り付けられた複数の静翼と、を備えている。軸線方向の一方側から高温高圧の蒸気が流入することで、動翼にエネルギーが付加され、回転軸は回転する。この回転エネルギーによって、蒸気タービンに接続された外部機器が駆動される。 A steam turbine comprises a rotor that rotates about an axis, multiple blades attached to the rotor, a casing that covers the rotor and blades from the outside, and multiple stationary blades that are attached to the inner surface of the casing. There is. Energy is added to the rotor blades by the inflow of high-temperature and high-pressure steam from one side in the axial direction, and the rotating shaft rotates. This rotational energy drives an external device connected to the steam turbine.

ロータは、軸線方向に配列された複数の円盤状のディスクを有している。動翼は、これらのディスクに形成された翼溝にはめ込まれている。翼溝の形状としては、断面Ｔ字型のＴルート型や、凹凸断面を有するクリスマスツリー型が知られている。ロータが回転する際、動翼の翼根には遠心力が作用する。この遠心力により、翼根を支持する翼溝には応力が生じる。加えて、ロータは蒸気の高温に曝される。これらの要因により、ディスクの翼溝周辺では、応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack；ＳＣＣ）が発生する可能性がある。Ｔルート型の動翼の場合、翼溝の角部で特に亀裂が発生しやすい。 The rotor has a plurality of disc-shaped discs arranged in the axial direction. The blades are fitted into the wing grooves formed in these discs. As the shape of the wing groove, a T-root type having a T-shaped cross section and a Christmas tree type having an uneven cross section are known. When the rotor rotates, centrifugal force acts on the roots of the rotor blades. This centrifugal force causes stress in the wing groove that supports the wing root. In addition, the rotor is exposed to the high temperatures of steam. Due to these factors, stress corrosion cracking (SCC) may occur around the blade groove of the disc. In the case of a T-root type rotor blade, cracks are particularly likely to occur at the corners of the blade groove.

亀裂が成長するとロータの脆性破壊につながる虞がある。したがって、亀裂を早期に発見し、破壊に至る前に蒸気タービンを補修する必要がある。蒸気タービンの余寿命を亀裂の進展に基づいて予測するための技術として、下記特許文献１に記載されたシステムが知られている。このシステムは、亀裂の進展速度に基づいて算出された亀裂長さが限界亀裂長さに成長するまでの時間を余寿命として算出する。 Growth of cracks can lead to brittle fracture of the rotor. Therefore, it is necessary to detect cracks early and repair the steam turbine before it is destroyed. As a technique for predicting the remaining life of a steam turbine based on the progress of cracks, the system described in Patent Document 1 below is known. This system calculates the time required for the crack length calculated based on the crack growth rate to grow to the critical crack length as the remaining life.

特開２０１３－１９８４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-19842

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、限界亀裂長さが構造材の物性のみに基づいて推定される。このため、余寿命の算出に際して大きな誤差が生じる可能性がある。そこで、実際の亀裂の長さを考慮した、より精度の高い余寿命評価の手法に対する要請が高まっている。 However, in the technique described in Patent Document 1, the critical crack length is estimated based only on the physical properties of the structural material. Therefore, a large error may occur in calculating the remaining life. Therefore, there is an increasing demand for a more accurate method for evaluating the remaining life in consideration of the actual crack length.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より精度の高い回転機械の余寿命評価方法、回転機械の余寿命評価システム、及び回転機械の余寿命評価プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a more accurate method for evaluating the remaining life of a rotating machine, a system for evaluating the remaining life of a rotating machine, and a program for evaluating the remaining life of a rotating machine. The purpose.

本発明の第一の態様によれば、回転機械の余寿命評価方法は、表面に亀裂が生じた回転体を有する回転機械の余寿命を評価する回転機械の余寿命評価方法であって、前記亀裂の始点、前記亀裂の延びる方向、及び前記亀裂の長さの測定値に基づいて前記亀裂を再現したＦＥＭモデルを用いて、前記亀裂の長さを種々に変えて解析を行うことで、異なる複数の前記亀裂の長さごとの複数の応力拡大係数を算出するステップと、複数の前記応力拡大係数のうち、予め与えられた破壊靱性に等しい前記応力拡大係数に対応する前記亀裂の長さを許容長さとして算出するステップと、前記亀裂の長さの測定値と前記許容長さとの差分を、予め与えられた前記亀裂の進展速度で除算することで、前記回転機械の余寿命を算出するステップと、を含む。 According to the first aspect of the present invention, the method for evaluating the remaining life of a rotating machine is a method for evaluating the remaining life of a rotating machine having a rotating body having a crack on the surface, and is described above. Using an FEM model that reproduces the crack based on the measured values of the crack start point, the crack extension direction, and the crack length , the analysis is performed with various variations in the crack length. The step of calculating a plurality of stress intensity factors for each of the lengths of the plurality of cracks, and the length of the crack corresponding to the stress intensity factor equal to the fracture toughness given in advance among the plurality of stress intensity factors. The remaining life of the rotating machine is calculated by dividing the step of calculating as the allowable length and the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the growth rate of the crack given in advance. Including steps.

この方法によれば、既に生じている亀裂の長さに基づいて応力拡大係数が算出され、当該応力拡大係数に基づいて亀裂の許容長さが算出される。したがって、例えば回転体を構成する材料の一般的な物性のみに基づいて許容長さを算出した場合に比べて、実態に即した正確な許容長さを得ることができる。
また、この方法によれば、異なる複数の亀裂の長さごとに複数の応力拡大係数を算出し、これら複数の応力拡大係数の値のうち、破壊靱性に等しい時の応力拡大係数に対応する亀裂の長さが許容長さとされる。したがって、より多くの亀裂の長さごとに応力拡大係数を算出することで、亀裂の長さと応力拡大係数との関係をより精緻に求めることができる。これにより、より正確な許容長さを算出することができる。
また、この方法によれば、亀裂を再現したＦＥＭモデルに基づいて応力拡大係数が算出される。これにより、より正確かつ早期に応力拡大係数を算出することができる。 According to this method, the stress intensity factor is calculated based on the length of the crack that has already occurred, and the allowable length of the crack is calculated based on the stress intensity factor. Therefore, for example, as compared with the case where the allowable length is calculated based only on the general physical properties of the material constituting the rotating body, it is possible to obtain an accurate allowable length according to the actual situation.
Further, according to this method, a plurality of stress intensity factors are calculated for each length of a plurality of different cracks, and among the values of the plurality of stress intensity factors, the crack corresponding to the stress intensity factor when the fracture toughness is equal to the fracture toughness. The length of is the allowable length. Therefore, by calculating the stress intensity factor for each of the more crack lengths, the relationship between the crack length and the stress intensity factor can be obtained more precisely. This makes it possible to calculate a more accurate allowable length.
Further, according to this method, the stress intensity factor is calculated based on the FEM model that reproduces the crack. This makes it possible to calculate the stress intensity factor more accurately and earlier.

本発明の第二の態様によれば、回転機器の余寿命評価システムは、表面に亀裂が生じた回転体を有する回転機械の余寿命を評価する回転機械の余寿命評価システムであって、前記亀裂の始点、前記亀裂の延びる方向、及び前記亀裂の長さを測定する亀裂測定部と、演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記亀裂の始点、前記亀裂の延びる方向、及び前記亀裂の長さの測定値に基づいて前記亀裂を再現したＦＥＭモデルを用いて、前記亀裂の長さを種々に変えて解析を行うことで、異なる複数の前記亀裂の長さごとの複数の応力拡大係数を算出する係数算出部と、複数の前記応力拡大係数のうち、予め与えられた破壊靱性に等しい前記応力拡大係数に対応する前記亀裂の長さを許容長さとして算出する許容長さ算出部と、前記亀裂の長さの測定値と前記許容長さとの差分を、予め与えられた前記亀裂の進展速度で除算することで、前記回転機械の余寿命を算出する余寿命算出部と、を備える。 According to the second aspect of the present invention, the remaining life evaluation system for a rotating device is a rotating machine remaining life evaluation system for evaluating the remaining life of a rotating machine having a rotating body having a crack on the surface. A crack measuring unit for measuring a crack start point, a crack extending direction, and a crack length, and a calculation device are provided, and the calculation device includes the crack start point, the crack extending direction, and the crack. By using an FEM model that reproduces the cracks based on the measured values of the lengths of the cracks and performing analysis by changing the lengths of the cracks in various ways, multiple stress intensity factors for each of the different lengths of the cracks are expanded. A coefficient calculation unit that calculates the coefficient, and an allowable length calculation unit that calculates the length of the crack corresponding to the stress intensity factor equal to the fracture toughness given in advance as the allowable length among the plurality of stress intensity factors . And the remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the rotating machine by dividing the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the growth speed of the crack given in advance. Be prepared.

この構成によれば、既に生じている亀裂の長さに基づいて応力拡大係数が算出され、当該応力拡大係数に基づいて亀裂の許容長さが算出される。したがって、例えば回転体を構成する材料の一般的な物性のみに基づいて許容長さを算出した場合に比べて、実態に即した正確な許容長さを得ることができる。
また、この構成によれば、異なる複数の亀裂の長さごとに複数の応力拡大係数を算出し、これら複数の応力拡大係数の値のうち、破壊靱性に等しい時の応力拡大係数に対応する亀裂の長さが許容長さとされる。したがって、より多くの亀裂の長さごとに応力拡大係数を算出することで、より正確な許容長さを算出することができる。
また、この構成によれば、亀裂を再現したＦＥＭモデルに基づいて応力拡大係数が算出される。これにより、より正確かつ早期に応力拡大係数を算出することができる。 According to this configuration, the stress intensity factor is calculated based on the length of the crack that has already occurred, and the allowable length of the crack is calculated based on the stress intensity factor. Therefore, for example, as compared with the case where the allowable length is calculated based only on the general physical properties of the material constituting the rotating body, it is possible to obtain an accurate allowable length according to the actual situation.
Further, according to this configuration, a plurality of stress intensity factors are calculated for each length of a plurality of different cracks, and among the values of the plurality of stress intensity factors, the crack corresponding to the stress intensity factor when the fracture toughness is equal to the fracture toughness. The length of is the allowable length. Therefore, by calculating the stress intensity factor for each of the more crack lengths, a more accurate allowable length can be calculated.
Further, according to this configuration, the stress intensity factor is calculated based on the FEM model that reproduces the crack. This makes it possible to calculate the stress intensity factor more accurately and earlier.

本発明の第三の態様によれば、回転機械の余寿命評価プログラムは、表面に亀裂が生じた回転体を有する回転機械の余寿命を評価する回転機械の余寿命評価プログラムであって、コンピュータに、前記亀裂の始点、前記亀裂の延びる方向、及び前記亀裂の長さの測定値に基づいて前記亀裂を再現したＦＥＭモデルを用いて、前記亀裂の長さを種々に変えて解析を行うことで、異なる複数の前記亀裂の長さごとの複数の応力拡大係数を算出するステップと、複数の前記応力拡大係数のうち、予め与えられた破壊靱性に等しい前記応力拡大係数に対応する前記亀裂の長さを許容長さとして算出するステップと、前記亀裂の長さの測定値と前記許容長さとの差分を、予め与えられた前記亀裂の進展速度で除算することで、前記回転機械の余寿命を算出するステップと、を実行させる。 According to the third aspect of the present invention, the remaining life evaluation program of the rotating machine is a remaining life evaluation program of the rotating machine for evaluating the remaining life of the rotating machine having a rotating body having a crack on the surface, and is a computer. In addition, using an FEM model that reproduces the crack based on the measured values of the starting point of the crack, the extending direction of the crack, and the length of the crack, the length of the crack is variously changed for analysis. In the step of calculating a plurality of stress intensity factors for each length of the plurality of different cracks, and of the plurality of the stress intensity factors corresponding to the stress intensity factor equal to the pre-given fracture toughness. The remaining life of the rotating machine is obtained by dividing the step of calculating the length as the allowable length and the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the growth rate of the crack given in advance. And to execute.

この構成によれば、既に生じている亀裂の長さに基づいて応力拡大係数が算出され、当該応力拡大係数に基づいて亀裂の許容長さが算出される。したがって、例えば回転体を構成する材料の一般的な物性のみに基づいて許容長さを算出した場合に比べて、実態に即した正確な許容長さを得ることができる。
また、この構成によれば、異なる複数の亀裂の長さごとに複数の応力拡大係数を算出し、これら複数の応力拡大係数の値のうち、破壊靱性に等しい時の応力拡大係数に対応する亀裂の長さが許容長さとされる。したがって、より多くの亀裂の長さごとに応力拡大係数を算出することで、より正確な許容長さを算出することができる。
また、この構成によれば、亀裂を再現したＦＥＭモデルに基づいて応力拡大係数が算出される。これにより、より正確かつ早期に応力拡大係数を算出することができる。 According to this configuration, the stress intensity factor is calculated based on the length of the crack that has already occurred, and the allowable length of the crack is calculated based on the stress intensity factor. Therefore, for example, an accurate allowable length according to the actual situation can be obtained as compared with the case where the allowable length is calculated based only on the general physical properties of the material constituting the rotating body.
Further, according to this configuration, a plurality of stress intensity factors are calculated for each length of a plurality of different cracks, and among the values of the plurality of stress intensity factors, the crack corresponding to the stress intensity factor when the fracture toughness is equal to the fracture toughness. The length of is the allowable length. Therefore, by calculating the stress intensity factor for each of the more crack lengths, a more accurate allowable length can be calculated.
Further, according to this configuration, the stress intensity factor is calculated based on the FEM model that reproduces the crack. This makes it possible to calculate the stress intensity factor more accurately and earlier.

本発明によれば、より精度の高い回転機械の余寿命評価方法、回転機械の余寿命評価システム、及び回転機械の余寿命評価プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a more accurate method for evaluating the remaining life of a rotating machine, a system for evaluating the remaining life of a rotating machine, and a program for evaluating the remaining life of a rotating machine.

本発明の実施形態に係る回転機械の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械を軸線に直交する方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the rotary machine which concerns on embodiment of this invention from the direction orthogonal to the axis. 本発明の実施形態に係る回転機械の余寿命評価システムのハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware composition of the remaining life evaluation system of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械の余寿命評価システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the remaining life evaluation system of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械の余寿命評価システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the remaining life evaluation system of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械の亀裂周辺におけるＦＥＭ解析時のメッシュの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mesh at the time of FEM analysis around the crack of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械における亀裂の応力拡大係数と亀裂の長さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the stress intensity factor of a crack and the length of a crack in the rotary machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転機械の運転温度の逆数と亀裂の進展速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reciprocal of the operating temperature of the rotary machine which concerns on embodiment of this invention, and the growth rate of a crack.

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る蒸気タービン１は、一例として化学プラントにおけるコンプレッサを駆動するために用いられる。図１に示すように、蒸気タービン（回転機械）は、蒸気タービン１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３（回転体）と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う蒸気タービンケーシング２と、蒸気タービンロータ３の軸端１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持するジャーナル軸受４、及びスラスト軸受５と、を備えている。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The steam turbine 1 according to the present embodiment is used as an example for driving a compressor in a chemical plant. As shown in FIG. 1, in a steam turbine (rotary machine), the steam turbine 1 includes a steam turbine rotor 3 (rotary body) extending along the axis O direction and a steam turbine casing 2 that covers the steam turbine rotor 3 from the outer peripheral side. A journal bearing 4 that rotatably supports the shaft end 11 of the steam turbine rotor 3 around the axis O, and a thrust bearing 5 are provided.

蒸気タービンロータ３は複数の動翼３０を有している。蒸気タービンロータ３の周方向に一定の間隔をもって複数の動翼３０が配列される。軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼３０の列が配列される。動翼３０は、翼本体３１と、動翼シュラウド３４と、を有している。翼本体３１は、蒸気タービンロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。翼本体３１は、径方向から見て翼型の断面を有する。翼本体３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼シュラウド３４が設けられている。 The steam turbine rotor 3 has a plurality of blades 30. A plurality of blades 30 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the steam turbine rotor 3. Also in the axis O direction, a plurality of rows of blades 30 are arranged at regular intervals. The rotor blade 30 has a blade body 31 and a rotor blade shroud 34. The blade body 31 projects radially outward from the outer peripheral surface of the steam turbine rotor 3. The blade body 31 has an airfoil-shaped cross section when viewed from the radial direction. A blade shroud 34 is provided at the tip end portion (diameter outer end portion) of the blade body 31.

蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気を取り込む蒸気供給管１２が設けられている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気を排出する蒸気排出管１３が設けられている。以降の説明では、蒸気排出管１３から見て蒸気供給管１２が位置する側を上流側と呼び、蒸気供給管１２から見て蒸気排出管１３が位置する側を下流側と呼ぶ。 The steam turbine casing 2 has a substantially cylindrical shape that covers the steam turbine rotor 3 from the outer peripheral side. A steam supply pipe 12 for taking in steam is provided on one side of the steam turbine casing 2 in the O-axis direction. A steam discharge pipe 13 for discharging steam is provided on the other side of the steam turbine casing 2 in the O-axis direction. In the following description, the side where the steam supply pipe 12 is located when viewed from the steam discharge pipe 13 is referred to as an upstream side, and the side where the steam discharge pipe 13 is located when viewed from the steam supply pipe 12 is referred to as a downstream side.

蒸気タービンケーシング２の内周面に沿って複数の静翼２１が設けられている。静翼２１は、静翼台座２４を介して蒸気タービンケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド２２が設けられている。動翼３０と同様に、静翼２１は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼３０は、隣り合う複数の静翼２１の間の領域に入り込むようにして配置される。 A plurality of stationary blades 21 are provided along the inner peripheral surface of the steam turbine casing 2. The stationary blade 21 is a vane-shaped member connected to the inner peripheral surface of the steam turbine casing 2 via the stationary blade pedestal 24. Further, a stationary blade shroud 22 is provided at the tip end portion (diameterally inner end portion) of the stationary blade 21. Similar to the moving blade 30, a plurality of stationary blades 21 are arranged on the inner peripheral surface along the circumferential direction and the axis O direction. The moving blades 30 are arranged so as to enter the region between the plurality of adjacent stationary blades 21.

蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼２１と動翼３０が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。蒸気タービンケーシング２の内周面と動翼シュラウド３４との間には、軸線Ｏに対する径方向外側に向かって凹む凹部５０が周方向全域にわたって形成されている。凹部５０は、動翼３０の先端（動翼シュラウド３４）を収容するキャビティをなしている。即ち、凹部５０は、動翼シュラウド３４の体積に比べて十分に大きな容積を有している。 Inside the steam turbine casing 2, the region where the stationary blade 21 and the moving blade 30 are arranged forms a main flow path 20 through which steam S, which is a working fluid, flows. Between the inner peripheral surface of the steam turbine casing 2 and the rotor blade shroud 34, a recess 50 recessed outward in the radial direction with respect to the axis O is formed over the entire circumferential direction. The recess 50 forms a cavity for accommodating the tip of the rotor blade 30 (rotor blade shroud 34). That is, the recess 50 has a sufficiently large volume as compared with the volume of the rotor blade shroud 34.

蒸気Ｓは、上流側の蒸気供給管１２を介して、上述のように構成された蒸気タービン１に供給される。その後、蒸気タービンロータ３の回転に伴って静翼２１と動翼３０の列を通過し、やがて下流側の蒸気排出管１３を通じて後続の装置（不図示）に向かって排出される。ここで、静翼２１と動翼３０の列を通過する際、前述の凹部５０にも蒸気Ｓは流入する。 The steam S is supplied to the steam turbine 1 configured as described above via the steam supply pipe 12 on the upstream side. After that, as the steam turbine rotor 3 rotates, it passes through the rows of the stationary blades 21 and the moving blades 30, and is eventually discharged toward the subsequent device (not shown) through the steam discharge pipe 13 on the downstream side. Here, when passing through the row of the stationary blade 21 and the moving blade 30, the steam S also flows into the recess 50 described above.

ジャーナル軸受４は、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持する。ジャーナル軸受４は、蒸気タービンロータ３の両端に１つずつ設けられている。スラスト軸受５は、軸線Ｏ方向への荷重を支持する。スラスト軸受５は、蒸気タービンロータ３の上流側の端部にのみ設けられている。 The journal bearing 4 supports a radial load with respect to the axis O. The journal bearing 4 is provided at both ends of the steam turbine rotor 3 one by one. The thrust bearing 5 supports a load in the O direction of the axis. The thrust bearing 5 is provided only at the upstream end of the steam turbine rotor 3.

蒸気タービンロータ３は、軸線Ｏを中心とする円盤状のディスク９を複数有している。ディスク９は、軸線Ｏに沿って隙間なく配列されている。図２は、軸線Ｏを含む断面におけるディスク９の断面図である。同図に示すように、ディスク９の外周側の端縁には、動翼３０を支持するための翼溝１７が形成されている。本実施形態では、Ｔルート型の翼溝を例に説明するが、翼溝１７の形状はこれに限定されず、クリスマスツリー型の翼溝を適用することも可能である。 The steam turbine rotor 3 has a plurality of disk-shaped disks 9 centered on the axis O. The discs 9 are arranged without gaps along the axis O. FIG. 2 is a cross-sectional view of the disc 9 in a cross section including the axis O. As shown in the figure, a blade groove 17 for supporting the moving blade 30 is formed on the outer peripheral edge of the disk 9. In the present embodiment, the T-root type wing groove will be described as an example, but the shape of the wing groove 17 is not limited to this, and a Christmas tree type wing groove can also be applied.

ディスク９は、円盤状のディスク本体９ａと、ディスク本体９ａの外周側に一体に形成された肩部９ｂとを有している。肩部９ｂにおける径方向外側を向く面は、軸線Ｏに交差する方向に延びる傾斜面９ｃとされている。傾斜面９ｃのさらに径方向外側には、径方向外側に向かって突出する突出部９ｄが設けられている。ディスク本体９ａの軸線Ｏ方向を向く面は、ディスク表面９Ａとされている。ディスク表面９Ａは、軸線Ｏに直交する平面に沿って広がっている。 The disc 9 has a disc-shaped disc body 9a and a shoulder portion 9b integrally formed on the outer peripheral side of the disc body 9a. The surface of the shoulder portion 9b facing outward in the radial direction is an inclined surface 9c extending in a direction intersecting the axis O. Further outside the inclined surface 9c, a protruding portion 9d protruding toward the outside in the radial direction is provided. The surface of the disc body 9a facing the axis O direction is the disc surface 9A. The disk surface 9A extends along a plane orthogonal to the axis O.

翼溝１７は、上述の肩部９ｂを軸線Ｏに対する径方向に貫通するネック貫通部１７ａと、ネック貫通部１７ａの径方向内側に広がる翼溝本体１７ｂと、を有している。翼溝本体１７ｂは、図２に示すように、断面視で矩形をなしている。翼溝本体１７ｂの径方向内側の面は、翼溝底面１７Ａとされている。翼溝底面１７Ａと径方向に対向する面は、翼溝天面１７Ｂとされている。翼溝天面１７Ｂと翼溝底面１７Ａとを径方向に接続する一対の面は、それぞれ翼溝側面１７Ｃとされている。 The wing groove 17 has a neck penetrating portion 17a that penetrates the shoulder portion 9b in the radial direction with respect to the axis O, and a wing groove main body 17b that extends radially inward of the neck penetrating portion 17a. As shown in FIG. 2, the blade groove main body 17b has a rectangular shape in a cross-sectional view. The radial inner surface of the blade groove main body 17b is the blade groove bottom surface 17A. The surface facing the bottom surface 17A of the blade groove in the radial direction is the top surface 17B of the blade groove. The pair of surfaces connecting the blade groove top surface 17B and the blade groove bottom surface 17A in the radial direction are the blade groove side surfaces 17C, respectively.

動翼３０の翼根３０ａ（軸線Ｏに対する径方向内側の端部）は、翼溝１７に対応する形状を有している。具体的には、翼根３０ａは略Ｔ字型をなしており、ネック部３０ｂと、翼根本体３０ｃと、を有している。ネック部３０ｂは、翼断面形状を有する翼本体３１の径方向内側に一体に接続されている。翼根本体３０ｃは、ネック部３０ｂよりも軸線Ｏ方向に大きな寸法を有しており、ネック部３０ｂのさらに径方向内側に接続されている。 The blade root 30a (the end portion on the inner side in the radial direction with respect to the axis O) of the rotor blade 30 has a shape corresponding to the blade groove 17. Specifically, the wing root 30a has a substantially T-shape, and has a neck portion 30b and a wing root main body 30c. The neck portion 30b is integrally connected to the radial inside of the blade body 31 having a blade cross-sectional shape. The wing root body 30c has a larger dimension in the axis O direction than the neck portion 30b, and is connected to the inside of the neck portion 30b in the radial direction.

翼根本体３０ｃは、断面視で矩形をなしており、翼根本体３０ｃにおける径方向内側の面は、翼根底面３０Ａとされている。翼根本体３０ｃにおける径方向外側の面は、翼根天面３０Ｂとされている。翼根天面３０Ｂと翼根底面３０Ａとを径方向に接続する一対の面は、それぞれ翼根側面３０Ｃとされている。動翼３０が翼溝１７に装着された状態において、翼根底面３０Ａは翼溝底面１７Ａに当接する。翼根天面３０Ｂは翼溝天面１７Ｂに当接する。翼根側面３０Ｃは翼溝側面１７Ｃに当接する。ネック部３０ｂは、ネック貫通部１７ａの内面に当接する。 The wing root main body 30c has a rectangular shape in a cross-sectional view, and the radial inner surface of the wing root main body 30c is a wing root bottom surface 30A. The radial outer surface of the wing root body 30c is the wing root top surface 30B. The pair of surfaces connecting the wing root top surface 30B and the wing root bottom surface 30A in the radial direction are each wing root side surface 30C. In a state where the rotor blade 30 is mounted on the blade groove 17, the blade root bottom surface 30A abuts on the blade groove bottom surface 17A. The wing root top surface 30B abuts on the wing groove top surface 17B. The wing root side surface 30C abuts on the wing groove side surface 17C. The neck portion 30b abuts on the inner surface of the neck penetrating portion 17a.

蒸気タービン１を長期にわたって運転した場合、蒸気タービンロータ３の回転に伴って、動翼３０に遠心力が加わる。この遠心力によって、翼根天面３０Ｂと翼溝天面１７Ｂとの間で応力が生じる。さらに、動翼３０は、高温の蒸気に継続的に曝される。その結果、図２に示すように、翼溝１７における翼溝天面１７Ｂと翼溝側面１７Ｃとが形成する角部を始点として、ディスク表面９Ａ側に向かって延びる亀裂Ｃ（応力腐食割れ）が生じることがある。亀裂Ｃは、蒸気タービン１の運転継続によって次第に進展（成長）し、最終的にディスク９の脆性破壊を引き起こす虞がある。 When the steam turbine 1 is operated for a long period of time, a centrifugal force is applied to the moving blade 30 as the steam turbine rotor 3 rotates. Due to this centrifugal force, stress is generated between the wing root top surface 30B and the wing groove top surface 17B. In addition, the blades 30 are continuously exposed to hot steam. As a result, as shown in FIG. 2, cracks C (stress corrosion cracking) extending toward the disk surface 9A side starting from the corner formed by the blade groove top surface 17B and the blade groove side surface 17C in the blade groove 17 are formed. May occur. The crack C may gradually grow (grow) as the steam turbine 1 continues to operate, eventually causing brittle fracture of the disk 9.

本実施形態に係る余寿命評価システム１００（回転機械の余寿命評価システム）は、このような亀裂Ｃを検出し、当該亀裂Ｃの特性に基づいて蒸気タービン１（蒸気タービンロータ３）の余寿命を算出する。なお、本実施形態では、亀裂Ｃはオープンモードの亀裂であるものとして説明する。即ち、亀裂Ｃの始点は翼溝１７の内面上に位置している。 The remaining life evaluation system 100 (remaining life evaluation system of a rotary machine) according to the present embodiment detects such a crack C, and based on the characteristics of the crack C, the remaining life of the steam turbine 1 (steam turbine rotor 3). Is calculated. In the present embodiment, the crack C will be described as a crack in the open mode. That is, the starting point of the crack C is located on the inner surface of the blade groove 17.

余寿命評価システム１００は、亀裂Ｃを検出・測定する亀裂測定部としての複数（２つ）の探査装置７０（図２参照）と、検出された亀裂Ｃの形態に基づいて余寿命を算出する演算装置９０と、を備えている。２つの探査装置７０のうち、一方は傾斜面９ｃ上に配置され、他方はディスク表面９Ａ上に配置される。各探査装置７０は、傾斜面９ｃ、又はディスク表面９Ａに沿って軸線Ｏに対する周方向に移動しながら翼溝１７周辺で生じた亀裂Ｃを非破壊検査によって検出する。探査装置７０は、超音波振動子を有するフェイズドアレイ探触子である。探査装置７０によって検出された亀裂Ｃの始点Ｓ、長さＬ、及び方向θを定量的に検出し、演算装置９０に電気信号として送出する。一例として、亀裂Ｃの長さとは始点Ｓから亀裂Ｃの先端部までの直線距離を指し、方向θとは基準となる面（一例として上述の翼溝天面１７Ｂ）と亀裂Ｃとがなす角度を指す。 The remaining life evaluation system 100 calculates the remaining life based on the plurality (two) exploration devices 70 (see FIG. 2) as crack measuring units for detecting and measuring the crack C and the morphology of the detected crack C. It is provided with an arithmetic unit 90. Of the two exploration devices 70, one is placed on the inclined surface 9c and the other is placed on the disk surface 9A. Each exploration device 70 detects a crack C generated around the blade groove 17 by non-destructive inspection while moving in the circumferential direction with respect to the axis O along the inclined surface 9c or the disk surface 9A. The exploration device 70 is a phased array probe having an ultrasonic transducer. The start point S, the length L, and the direction θ of the crack C detected by the exploration device 70 are quantitatively detected and sent to the arithmetic unit 90 as an electric signal. As an example, the length of the crack C refers to the linear distance from the starting point S to the tip of the crack C, and the direction θ is the angle formed by the reference surface (as an example, the above-mentioned blade groove top surface 17B) and the crack C. Point to.

図３に示すように、演算装置９０は、ＣＰＵ９１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４（Hard Disk Drive）、信号受信モジュール９５（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号受信モジュール９５は、探査装置７０からの信号を受信する。信号受信モジュール９５は、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を受信してもよい。 As shown in FIG. 3, the arithmetic unit 90 includes a CPU 91 (Central Processing Unit), a ROM 92 (Read Only Memory), a RAM 93 (Random Access Memory), an HDD 94 (Hard Disk Drive), and a signal receiving module 95 (I / O: Input). / Output) is a computer. The signal receiving module 95 receives the signal from the exploration device 70. The signal receiving module 95 may receive the amplified signal via, for example, a charge amplifier or the like.

図４に示すように、演算装置９０のＣＰＵ９１は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１、係数算出部８２、許容長さ算出部８３、余寿命算出部８４、判定部８５を有する。制御部８１は演算装置９０に備わる他の機能部を制御する。係数算出部８２には、探査装置７０によって検出された亀裂Ｃの始点Ｓ、長さＬ、方向θがそれぞれ数値情報として入力される。 As shown in FIG. 4, the CPU 91 of the arithmetic unit 90 executes a program stored in the own device in advance to control the control unit 81, the coefficient calculation unit 82, the allowable length calculation unit 83, the remaining life calculation unit 84, and the determination unit. Has 85. The control unit 81 controls other functional units provided in the arithmetic unit 90. The start point S, the length L, and the direction θ of the crack C detected by the exploration device 70 are input to the coefficient calculation unit 82 as numerical information.

係数算出部８２は、亀裂Ｃの始点Ｓ、長さＬ、方向θ、及び蒸気タービンロータ３に生じる応力に基づいて、亀裂Ｃ周辺における応力拡大係数を算出する。係数算出部８２は、具体的にはＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）による解析を行うことで、異なる複数の亀裂長さごとに、複数の応力拡大係数を算出する。この時、一例として図６に示すような亀裂Ｃを再現したＦＥＭモデルＭが用いられる。このＦＥＭモデルＭでは、亀裂Ｃを含むディスク９の内部が、矩形のメッシュＭｔによって区画される。ＦＥＭモデルＭ上で、亀裂Ｃの長さＬを種々に変えて、各亀裂長さにおける応力拡大係数が算出される。 The coefficient calculation unit 82 calculates the stress intensity factor around the crack C based on the start point S of the crack C, the length L, the direction θ, and the stress generated in the steam turbine rotor 3. Specifically, the coefficient calculation unit 82 calculates a plurality of stress intensity factors for each of a plurality of different crack lengths by performing an analysis by FEM (Finite Element Method). At this time, as an example, an FEM model M that reproduces the crack C as shown in FIG. 6 is used. In this FEM model M, the inside of the disk 9 including the crack C is partitioned by a rectangular mesh Mt. On the FEM model M, the stress intensity factor at each crack length is calculated by variously changing the length L of the crack C.

許容長さ算出部８３は、係数算出部８２で算出された応力拡大係数に基づいて、亀裂Ｃの許容長さを算出する。亀裂Ｃの許容長さとは、ディスク９が脆性破壊を生じる直前の亀裂長さを指す。許容長さ算出部８３は、実験や数値解析によって予め与えられたディスク９の破壊靱性Ｋｃと応力拡大係数とに基づいて許容長さを算出する。ここで、図７は、亀裂Ｃの長さと、各長さにおける応力拡大係数との関係を示すグラフであり、上記のＦＥＭモデルＭを用いた解析によって得られる。同グラフに示すように、許容長さ算出部８３は、亀裂Ｃの応力拡大係数が破壊靱性Ｋｃに等しい時の亀裂の長さを、亀裂Ｃの許容長さＬａとして特定する。 The allowable length calculation unit 83 calculates the allowable length of the crack C based on the stress intensity factor calculated by the coefficient calculation unit 82. The allowable length of the crack C refers to the crack length immediately before the disc 9 causes brittle fracture. The permissible length calculation unit 83 calculates the permissible length based on the fracture toughness Kc and the stress intensity factor of the disc 9 given in advance by experiments and numerical analysis. Here, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the length of the crack C and the stress intensity factor at each length, and is obtained by the analysis using the above FEM model M. As shown in the graph, the allowable length calculation unit 83 specifies the length of the crack when the stress intensity factor of the crack C is equal to the fracture toughness Kc as the allowable length La of the crack C.

余寿命算出部８４は、探査装置７０によって検出された亀裂Ｃの長さＬ、許容長さ算出部８３で算出された許容長さＬａ、及び亀裂Ｃの進展速度ｄＬ／ｄｔに基づいて、蒸気タービン１（ディスク９）の余寿命Ｘを算出する。具体的には、余寿命算出部８４は、以下に示す（１）式によって余寿命Ｘを算出する。即ち、亀裂Ｃの長さＬと許容長さＬａとの差分を、進展速度ｄＬ／ｄｔで除算することで、余寿命Ｘが導かれる。

The remaining life calculation unit 84 steams based on the length L of the crack C detected by the exploration device 70, the allowable length La calculated by the allowable length calculation unit 83, and the growth rate dL / dt of the crack C. The remaining life X of the turbine 1 (disk 9) is calculated. Specifically, the remaining life calculation unit 84 calculates the remaining life X by the following equation (1). That is, the remaining life X is derived by dividing the difference between the length L of the crack C and the allowable length La by the growth rate dL / dt.

なお、亀裂Ｃの進展速度ｄＬ／ｄｔは、一例として以下の（２）式により得ることができる。

（２）式中のＴは絶対温度でランキン温度であり、σ_ｙは０．２％耐力である。 The growth rate dL / dt of the crack C can be obtained by the following equation (2) as an example.

In equation (2), T is the absolute temperature, which is the Rankine temperature, and σ _y is the 0.2% proof stress.

判定部８５は、余寿命算出部８４によって算出された余寿命Ｘに基づいて、蒸気タービン１の継続運転が可能であるか否かを判定する。具体的には、余寿命Ｘの値に一定の安全率を乗じた上で、判定を行った時点から余寿命Ｘに到達する時点までに十分な時間的余裕があるか否かを判定する。「時間的余裕がある」か否かは、余寿命Ｘが予め定められた閾値に比べて大きいか小さいかに基づいて判定される。具体的には図８に示すように、上記（２）式によって得られた、亀裂Ｃの進展速度と、絶対温度の逆数との関係を示す評価線図によって余寿命Ｘが評価される。 The determination unit 85 determines whether or not the steam turbine 1 can be continuously operated based on the remaining life X calculated by the remaining life calculation unit 84. Specifically, after multiplying the value of the remaining life X by a certain safety factor, it is determined whether or not there is sufficient time margin from the time when the determination is made to the time when the remaining life X is reached. Whether or not there is "time allowance" is determined based on whether the remaining life X is larger or smaller than a predetermined threshold value. Specifically, as shown in FIG. 8, the remaining life X is evaluated by the evaluation diagram showing the relationship between the growth rate of the crack C and the reciprocal of the absolute temperature obtained by the above equation (2).

継続運転が可能であると判定された場合は、蒸気タービン１の運転が継続される。一方で、継続運転が不可能であると判定された場合は、蒸気タービン１の運転を停止し、亀裂Ｃの補修、又は亀裂Ｃを生じたディスク９の廃却等の措置が取られる。亀裂Ｃの補修の態様として、当該亀裂Ｃ周辺を切削加工した後、肉盛溶接を行って初期形状を復元する方法が採られることが一般的である。 If it is determined that continuous operation is possible, the operation of the steam turbine 1 is continued. On the other hand, if it is determined that continuous operation is impossible, the operation of the steam turbine 1 is stopped, and measures such as repair of the crack C or disposal of the disk 9 in which the crack C is generated are taken. As an aspect of repairing the crack C, a method of cutting the periphery of the crack C and then performing overlay welding to restore the initial shape is generally adopted.

次に、本実施形態に係る余寿命評価方法（回転機械の余寿命評価方法）について、図５を参照して説明する。余寿命評価方法は、亀裂Ｃの形態を取得する形態取得ステップＳ１と、応力拡大係数を算出する係数算出ステップＳ２と、亀裂Ｃの許容長さを算出する許容長さ算出ステップＳ３と、余寿命を算出する余寿命算出ステップＳ４と、継続運転の可否を判定する判定ステップＳ５と、を含む。 Next, the remaining life evaluation method (remaining life evaluation method of the rotating machine) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The remaining life evaluation method includes a form acquisition step S1 for acquiring the morphology of the crack C, a coefficient calculation step S2 for calculating the stress intensity factor, an allowable length calculation step S3 for calculating the allowable length of the crack C, and a remaining life. Includes a remaining life calculation step S4 for calculating the remaining life, and a determination step S5 for determining whether or not continuous operation is possible.

形態取得ステップＳ１では、上記探査装置７０（亀裂測定部）が行う処理の通り、亀裂Ｃの始点Ｓ、長さＬ、及び方向θを定量的に検出する。形態取得ステップＳ１の後に、係数算出ステップＳ２が実行される。係数算出ステップＳ２では、上記係数算出部８２が行う処理の通り、ＦＥＭモデルＭ上で、亀裂Ｃの長さを種々に変えて、各亀裂長さにおける応力拡大係数が算出される。係数算出ステップＳ２の後に、許容長さ算出ステップＳ３が実行される。許容長さ算出ステップＳ３では、上記許容長さ算出部８３が行う処理の通り、係数算出部８２で算出された応力拡大係数に基づいて、亀裂Ｃの許容長さを算出する。許容長さ算出ステップＳ３の後に、余寿命算出ステップＳ４が実行される。余寿命算出ステップＳ４では、上記余寿命算出部８４が行う処理の通り、亀裂Ｃの長さＬと許容長さＬａとの差分を、進展速度ｄＬ／ｄｔで除算することで、余寿命Ｘが導かれる。余寿命算出ステップＳ４の後に、判定ステップＳ５が実行される。判定ステップＳ５では、上記判定部８５が行う処理の通り、余寿命Ｘに基づいて、蒸気タービン１の継続運転が可能であるか否かを判定する。 In the morphology acquisition step S1, the start point S, the length L, and the direction θ of the crack C are quantitatively detected as in the process performed by the exploration device 70 (crack measurement unit). After the form acquisition step S1, the coefficient calculation step S2 is executed. In the coefficient calculation step S2, the stress intensity factor at each crack length is calculated by variously changing the length of the crack C on the FEM model M as in the process performed by the coefficient calculation unit 82. After the coefficient calculation step S2, the allowable length calculation step S3 is executed. In the allowable length calculation step S3, the allowable length of the crack C is calculated based on the stress intensity factor calculated by the coefficient calculation unit 82 as in the process performed by the allowable length calculation unit 83. After the allowable length calculation step S3, the remaining life calculation step S4 is executed. In the remaining life calculation step S4, the remaining life X is obtained by dividing the difference between the length L of the crack C and the allowable length La by the growth speed dL / dt as in the process performed by the remaining life calculation unit 84. Be guided. After the remaining life calculation step S4, the determination step S5 is executed. In the determination step S5, it is determined whether or not the steam turbine 1 can be continuously operated based on the remaining life X as in the process performed by the determination unit 85.

以上説明したように、本実施形態に係る余寿命評価システム１００、余寿命評価方法によれば、既に生じている亀裂Ｃの長さＬに基づいて応力拡大係数が算出され、当該応力拡大係数に基づいて亀裂Ｃの許容長さＬａが算出される。したがって、例えば蒸気タービンロータ３を構成する材料の一般的な物性のみに基づいて許容長さＬａを算出した場合に比べて、実態に即した正確な許容長さＬａを得ることができる。これにより、蒸気タービン１（蒸気タービンロータ３）の余寿命を、より高精度に導くことができる。その結果、過度に保守的な点検・補修等を行うことなく、蒸気タービン１を運用することができ、点検・補修等にかかるコストを削減することができる。 As described above, according to the remaining life evaluation system 100 and the remaining life evaluation method according to the present embodiment, the stress intensity factor is calculated based on the length L of the crack C that has already occurred, and the stress intensity factor is used as the stress intensity factor. Based on this, the allowable length La of the crack C is calculated. Therefore, as compared with the case where the allowable length La is calculated based only on the general physical properties of the material constituting the steam turbine rotor 3, for example, it is possible to obtain an accurate allowable length La according to the actual situation. As a result, the remaining life of the steam turbine 1 (steam turbine rotor 3) can be derived with higher accuracy. As a result, the steam turbine 1 can be operated without excessively conservative inspection / repair, and the cost for inspection / repair can be reduced.

さらに、本実施形態によれば、異なる複数の亀裂Ｃの長さごとに複数の応力拡大係数を算出し、これら複数の応力拡大係数の値のうち、破壊靱性に等しい時の応力拡大係数に対応する亀裂の長さＬが許容長さＬａとされる。即ち、より多くの亀裂Ｃの長さＬごとに応力拡大係数を算出することで、亀裂Ｃの長さＬと応力拡大係数との関係をより精緻に求めることができる。これにより、より正確な許容長さＬａを算出することができる。 Further, according to the present embodiment, a plurality of stress intensity factors are calculated for each length of a plurality of different cracks C, and among the values of the plurality of stress intensity factors, the stress intensity factor corresponding to the value equal to the fracture toughness is supported. The length L of the crack to be formed is defined as the allowable length La. That is, by calculating the stress intensity factor for each of the more crack C lengths L, the relationship between the crack C length L and the stress intensity factor can be obtained more precisely. Thereby, a more accurate allowable length La can be calculated.

加えて、本実施形態によれば、亀裂Ｃを再現したＦＥＭモデルＭに基づいて応力拡大係数が算出される。これにより、より正確かつ早期に応力拡大係数を算出することができる。 In addition, according to the present embodiment, the stress intensity factor is calculated based on the FEM model M that reproduces the crack C. This makes it possible to calculate the stress intensity factor more accurately and earlier.

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明における余寿命評価システム１００の機能の全てまたは一部を実現するためのプログラム（余寿命評価プログラム）をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより余寿命評価システム１００が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 The embodiment of the present invention has been described above. A program (remaining life evaluation program) for realizing all or part of the functions of the remaining life evaluation system 100 in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium is recorded. All or part of the processing performed by the remaining life evaluation system 100 may be performed by loading and executing it in a computer system. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Further, the "computer system" shall also include a WWW system provided with a homepage providing environment (or display environment). Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Furthermore, a "computer-readable recording medium" is a volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, it shall include those that hold the program for a certain period of time.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 Further, the program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.

さらに、上記実施形態では蒸気タービン１が化学プラントのコンプレッサを駆動する場合を例に説明をした。しかしながら、本発明の適用対象は化学プラントの蒸気タービンに限定されず、発電プラントに設置された蒸気タービンに適用することも可能である。 Further, in the above embodiment, the case where the steam turbine 1 drives the compressor of the chemical plant has been described as an example. However, the object of application of the present invention is not limited to the steam turbine of a chemical plant, but it can also be applied to a steam turbine installed in a power plant.

１…蒸気タービン
２…蒸気タービンケーシング
３…蒸気タービンロータ
４…ジャーナル軸受
５…スラスト軸受
９…ディスク
９Ａ…ディスク表面
９ａ…ディスク本体
９ｂ…肩部
９ｃ…傾斜面
１１…軸端
１２…蒸気供給管
１３…蒸気排出管
１７…翼溝
１７ａ…ネック貫通部
１７ｂ…翼溝本体
１７Ａ…翼溝底面
１７Ｂ…翼溝天面
１７Ｃ…翼溝側面
２０…主流路
２１…静翼
２２…静翼シュラウド
２４…静翼台座
３０…動翼
３０ａ…翼根
３０ｂ…ネック部
３０ｃ…翼根本体
３０Ａ…翼根底面
３０Ｂ…翼根天面
３０Ｃ…翼根側面
３１…翼本体
７０…探査装置
８１…制御部
８２…係数算出部
８３…許容長さ算出部
８４…余寿命算出部
８５…判定部
９０…演算装置
９１…ＣＰＵ
９２…ＲＯＭ
９３…ＲＡＭ
９４…ＨＤＤ
９５…信号受信モジュール
１００…余寿命評価システム
Ｃ…亀裂
Ｌ…亀裂の長さ
Ｍ…ＦＥＭモデル
Ｍｔ…メッシュ
Ｏ…軸線
Ｓ…亀裂の始点
θ…亀裂の方向 1 ... Steam turbine 2 ... Steam turbine casing 3 ... Steam turbine rotor 4 ... Journal bearing 5 ... Thrust bearing 9 ... Disc 9A ... Disc surface 9a ... Disc body 9b ... Shoulder 9c ... Inclined surface 11 ... Shaft end 12 ... Steam supply pipe 13 ... Steam discharge pipe 17 ... Wing groove 17a ... Neck penetration 17b ... Wing groove main body 17A ... Wing groove bottom surface 17B ... Wing groove top surface 17C ... Wing groove side surface 20 ... Main flow path 21 ... Static wing 22 ... Static wing shroud 24 ... Static wing pedestal 30 ... Moving wing 30a ... Wing root 30b ... Neck part 30c ... Wing root body 30A ... Wing root bottom surface 30B ... Wing root top surface 30C ... Wing root side surface 31 ... Wing body 70 ... Exploration device 81 ... Control unit 82 ... Coefficient calculation unit 83 ... Allowable length calculation unit 84 ... Remaining life calculation unit 85 ... Judgment unit 90 ... Calculation device 91 ... CPU
92 ... ROM
93 ... RAM
94 ... HDD
95 ... Signal receiving module 100 ... Remaining life evaluation system C ... Crack L ... Crack length M ... FEM model Mt ... Mesh O ... Axis S ... Crack start point θ ... Crack direction

Claims

It is a method for evaluating the remaining life of a rotating machine having a rotating body with a crack on the surface.
By using an FEM model that reproduces the crack based on the measured values of the crack start point, the crack extending direction, and the crack length , the crack length is varied and analyzed. A step of calculating a plurality of stress intensity factors for each of a plurality of different crack lengths , and
A step of calculating the length of the crack corresponding to the stress intensity factor equal to the fracture toughness given in advance as an allowable length among the plurality of stress intensity factors .
A step of calculating the remaining life of the rotary machine by dividing the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the crack growth rate given in advance.
Remaining life evaluation method for rotating machines including.

It is a rotating machine remaining life evaluation system that evaluates the remaining life of a rotating machine having a rotating body with cracks on the surface.
A crack measuring unit that measures the starting point of the crack, the extending direction of the crack, and the length of the crack.
Arithmetic logic unit and
Equipped with
The arithmetic unit is
By using an FEM model that reproduces the crack based on the measured values of the crack start point, the crack extending direction, and the crack length, the crack length is varied and analyzed. A coefficient calculation unit that calculates a plurality of stress intensity factors for each length of a plurality of different cracks, and a coefficient calculation unit.
An allowable length calculation unit that calculates the length of the crack corresponding to the stress intensity factor equal to the fracture toughness given in advance as the allowable length among the plurality of stress intensity factors .
A remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the rotating machine by dividing the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the growth speed of the crack given in advance.
Remaining life evaluation system for rotating machines.

A program for evaluating the remaining life of a rotating machine that has a rotating body with cracks on its surface.
On the computer
By using an FEM model that reproduces the crack based on the measured values of the crack start point, the crack extending direction, and the crack length , the crack length is varied and analyzed. A step of calculating a plurality of stress intensity factors for each of a plurality of different crack lengths , and
A step of calculating the length of the crack corresponding to the stress intensity factor equal to the fracture toughness given in advance as an allowable length among the plurality of stress intensity factors .
A step of calculating the remaining life of the rotary machine by dividing the difference between the measured value of the crack length and the allowable length by the crack growth rate given in advance.
Remaining life evaluation program for rotating machines to run.