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JP7696272B2 - Compressor impeller condition assessment method - Google Patents
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Description

本開示は、コンプレッサ羽根車の状態評価方法に関する。 This disclosure relates to a method for evaluating the condition of a compressor impeller.

従来、例えば過給機のコンプレッサが有するコンプレッサ羽根車は、その余寿命が正確には把握されておらず、予め設定された交換期間を目安にしてコンプレッサ羽根車の交換が行われていた。このため、交換期間が経過した場合やコンプレッサ羽根車に破損やクリープ等の問題が発生した場合に、コンプレッサ羽根車の寿命に余裕があるにも関わらずコンプレッサ羽根車の交換が行われる可能性があった。 Conventionally, for example, the remaining life of a compressor impeller in a turbocharger compressor was not accurately known, and the compressor impeller was replaced based on a preset replacement period. For this reason, if the replacement period had passed or if the compressor impeller had problems such as damage or creep, it was possible that the compressor impeller would be replaced even if it still had some life left.

特許文献1には、圧縮機ホイールのクリープを監視するクリープ監視アルゴリズムを備える、ターボ過給機の寿命決定装置が開示されている。このクリープ監視アルゴリズムは、検出した圧縮機入口温度と、算出した圧縮機の圧力比との異なる組み合わせの下で動作する時間量を監視することで、クリープを監視している。上記組み合わせには、特定の組み合わせにより生じる圧縮機ホイール上の応力を表すクリープ評点が含まれており、特定の組み合わせ下における時間量とクリープ評点との積が上記特定の組み合わせにおいて生じるクリープ応力損傷となり、クリープ応力損傷の合計が監視されるクリープとなる。 Patent document 1 discloses a turbocharger life determination device that includes a creep monitoring algorithm that monitors creep of the compressor wheel. The creep monitoring algorithm monitors creep by monitoring the amount of time operating under different combinations of detected compressor inlet temperatures and calculated compressor pressure ratios. The combinations include a creep score that represents the stress on the compressor wheel caused by the particular combination, and the product of the amount of time under a particular combination and the creep score is the creep stress damage caused by the particular combination, and the sum of the creep stress damage is the monitored creep.

特許第4589751号公報Patent No. 4589751

特許文献1に記載の方法では、圧縮機の入口温度と圧力比との組み合わせの下で動作する時間量を監視することでコンプレッサ羽根車のクリープ余寿命を評価しており、コンプレッサ羽根車自体から取得する情報に基づいて余寿命を評価するものではないため、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態の評価の精度が必ずしも高くなかった。 The method described in Patent Document 1 evaluates the remaining creep life of the compressor impeller by monitoring the amount of time it operates under a combination of the compressor inlet temperature and pressure ratio, and does not evaluate the remaining life based on information obtained from the compressor impeller itself, so the accuracy of the evaluation of the condition of the remaining life of the compressor impeller is not necessarily high.

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価できるコンプレッサ羽根車の余寿命評価方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide a method for assessing the remaining life of a compressor impeller that can accurately assess the condition of the compressor impeller regarding its remaining life.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサ羽根車の状態評価方法は、
コンプレッサが備えるコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するコンプレッサ羽根車の状態評価方法であって、
前記コンプレッサ羽根車の表面に形成された被膜に前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するための指標となる基準形状を形成する基準形状形成ステップと、
前記コンプレッサの点検時に、前記被膜の前記基準形状を転写されたレプリカを採取するレプリカ採取ステップと、
前記基準形状形成ステップで前記基準形状が形成された時点における前記基準形状と、前記レプリカ採取ステップで採取された前記レプリカとから求まる前記基準形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する状態評価ステップと、
を備える。
In order to achieve the above object, a compressor impeller condition evaluation method according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
A compressor impeller condition evaluation method for evaluating a condition related to a remaining life of a compressor impeller included in a compressor, comprising:
a reference shape forming step of forming a reference shape, which serves as an index for evaluating a state regarding a remaining life of the compressor impeller, on the coating formed on the surface of the compressor impeller;
a replica taking step of taking a replica having the reference shape of the coating transferred thereto during inspection of the compressor;
a condition evaluation step of evaluating a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the reference shape obtained from the reference shape at the time when the reference shape is formed in the reference shape forming step and the replica taken in the replica taking step;
Equipped with.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価できるコンプレッサ羽根車の余寿命評価方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a method for evaluating the remaining life of a compressor impeller is provided that can accurately evaluate the condition of the remaining life of the compressor impeller.

本開示に係るコンプレッサ羽根車の状態評価方法の概要を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow chart showing an overview of a compressor impeller condition evaluation method according to the present disclosure. 図1に示したコンプレッサ羽根車の状態評価方法の評価対象であるコンプレッサ羽根車の構成の一例を示す概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of a compressor impeller that is an evaluation target of the compressor impeller condition evaluation method shown in FIG. 1 . 図2に示したコンプレッサ羽根車6におけるコンプレッサ翼10の表面近傍の構造を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a structure near the surface of a compressor blade 10 in the compressor impeller 6 shown in FIG. 2. 図1に示した基準形状形成ステップ(S101)の一例を説明するための図であり、図2における範囲S1の拡大図の一例である。2 is a diagram for explaining an example of the reference shape forming step (S101) shown in FIG. 1 and is an example of an enlarged view of a range S1 in FIG. 2. 図4における方向d1に沿った断面の一部を示す、コンプレッサ翼10の部分断面図である。5 is a partial cross-sectional view of the compressor blade 10, showing a portion of the cross section along direction d1 in FIG. 4. 図4に示した溝18の位置の経時変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes over time in the position of a groove 18 shown in FIG. 4 . 図5に示した溝18の位置及び幅Wの経時変化を示す、コンプレッサ翼10の部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view of the compressor vane 10 showing the change over time in the position and width W of the groove 18 shown in FIG. レプリカ20の採取方法を説明するための、コンプレッサ翼10の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a compressor blade 10 for explaining a method of taking a replica 20. FIG. i番目の定期点検で採取されたレプリカ20から計測される溝18の幅Wを示す、コンプレッサ翼10の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a compressor blade 10 showing the width W of a groove 18 measured from a replica 20 taken at the i-th routine inspection. 図1に示した基準形状形成ステップ(S101)の一例を説明するための図であり、図2における範囲S1の拡大図の一例である。2 is a diagram for explaining an example of the reference shape forming step (S101) shown in FIG. 1 and is an example of an enlarged view of a range S1 in FIG. 2. 基準マーク30の形状を説明するための図である。4A to 4C are diagrams for explaining the shape of a reference mark 30. 基準マーク30の形状の経時変化を示す図である。5A and 5B are diagrams showing changes in the shape of a reference mark 30 over time. 基準マーク30の形状の経時変化を示す図である。5A and 5B are diagrams showing changes in the shape of a reference mark 30 over time.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as the embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only strictly express such a configuration, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.

図1は、本開示に係るコンプレッサ羽根車の状態評価方法の概要を示すフロー図である。
図1に示すコンプレッサ羽根車の評価方法は、コンプレッサ羽根車の表面に形成された被膜にコンプレッサ羽根車の状態を評価するための指標となる基準形状を形成する基準形状形成ステップ(S101)と、コンプレッサの点検時に、上記被膜の基準形状を転写されたレプリカを採取するレプリカ採取ステップ(S102)と、基準形状形成ステップ(S101)で形成された上記基準形状と、レプリカ採取ステップ(S102)で採取されたレプリカとから求まる基準形状の変化に基づいて、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する状態評価ステップ(S103)と、を備える。
FIG. 1 is a flow diagram showing an overview of a compressor impeller condition evaluation method according to the present disclosure.
The evaluation method for a compressor impeller shown in FIG. 1 includes a reference shape forming step (S101) of forming a reference shape serving as an index for evaluating a state of the compressor impeller on a coating formed on the surface of the compressor impeller, a replica taking step (S102) of taking a replica to which the reference shape of the coating is transferred during inspection of the compressor, and a condition evaluation step (S103) of evaluating a state regarding the remaining life of the compressor impeller based on a change in the reference shape determined from the reference shape formed in the reference shape forming step (S101) and the replica taken in the replica taking step (S102).

図2は、図1に示したコンプレッサ羽根車の状態評価方法の評価対象であるコンプレッサ羽根車の構成の一例を示す概略斜視図である。図示するコンプレッサ羽根車6は、過給機2が備える遠心コンプレッサ4のコンプレッサ羽根車6であり、過給機2はコンプレッサ羽根車6に回転軸8を介して連結された不図示のタービンホイールを含む。コンプレッサ羽根車6は、ハブ9と、ハブ9の外周面に周方向に間隔を空けて設けられた複数のコンプレッサ翼10と、を含む。 Figure 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of a compressor impeller that is the subject of evaluation in the compressor impeller state evaluation method shown in Figure 1. The compressor impeller 6 shown is the compressor impeller 6 of a centrifugal compressor 4 equipped in a turbocharger 2, and the turbocharger 2 includes a turbine wheel (not shown) connected to the compressor impeller 6 via a rotating shaft 8. The compressor impeller 6 includes a hub 9 and a plurality of compressor blades 10 spaced apart in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the hub 9.

図3は、図2に示したコンプレッサ羽根車6におけるコンプレッサ翼10の表面10s近傍の構成を示す断面図である。
図3に示す例では、コンプレッサ翼10は、母材14と、母材14の表面に陽極酸化処理(アルマイト処理)によって形成された陽極酸化被膜16(以下、単に「酸化被膜16」と記載する。)と、を備える。以下では、母材14がアルミニウム材であり、酸化被膜16が酸化アルミニウム被膜である場合の例を説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of the surface 10s of the compressor blade 10 in the compressor impeller 6 shown in FIG.
3, the compressor blade 10 includes a base material 14 and an anodized coating 16 (hereinafter simply referred to as "oxide coating 16") formed by anodizing (alumite treatment) on the surface of the base material 14. In the following, an example will be described in which the base material 14 is an aluminum material and the oxide coating 16 is an aluminum oxide coating.

ここで、図4~図9を用いて、図1に示したコンプレッサ羽根車の状態評価方法の具体例を説明する。 Here, we will explain a specific example of a method for evaluating the condition of the compressor impeller shown in Figure 1 using Figures 4 to 9.

図4は、図1に示した基準形状形成ステップ(S101)の一例を説明するための図であり、図2に示したコンプレッサ翼10の翼根11側の範囲S1の拡大図の一例である。図5は、図4における方向d1に沿った断面の一部を示す部分断面図である。 Figure 4 is a diagram for explaining an example of the reference shape forming step (S101) shown in Figure 1, and is an example of an enlarged view of the range S1 on the blade root 11 side of the compressor blade 10 shown in Figure 2. Figure 5 is a partial cross-sectional view showing a part of the cross section along the direction d1 in Figure 4.

図4及び図5に示す例では、S101において、コンプレッサ翼10の表面10sに形成された酸化被膜16に、コンプレッサ羽根車6の状態を評価するための指標となる基準形状(基準線)としての溝18(切込み)を形成する。S101では、例えば過給機2の運用開始前(過給機2の新品時)に酸化被膜16に溝18を形成する。S101では、予めFEM等の解析によって過給機2の運転状態におけるコンプレッサ翼10の最大主応力σ1が発生する箇所P1とその最大主応力σ1の方向d1を求めておき、その最大主応力σ1が発生する箇所P1に、最大主応力σ1の方向d1に直交する方向d2に沿って溝18を酸化被膜16に形成してもよい。図4に示す例示的な形態では、コンプレッサ翼10の翼根11側(コンプレッサ翼10の翼高さの半分の位置よりもハブ9側)においてコンプレッサ翼10の負圧面12に溝18が形成されている。なお、本明細書において、過給機2の運転状態とは、過給機2が運転している状態を意味し、コンプレッサ4の運転状態、すなわちコンプレッサ4が運転している状態を意味する。 4 and 5, in S101, a groove 18 (notch) is formed in the oxide film 16 formed on the surface 10s of the compressor blade 10 as a reference shape (reference line) that serves as an index for evaluating the state of the compressor impeller 6. In S101, for example, before the turbocharger 2 starts to operate (when the turbocharger 2 is new), the groove 18 is formed in the oxide film 16. In S101, the point P1 where the maximum principal stress σ1 of the compressor blade 10 occurs in the operating state of the turbocharger 2 and the direction d1 of the maximum principal stress σ1 are obtained in advance by analysis such as FEM, and the groove 18 may be formed in the oxide film 16 at the point P1 where the maximum principal stress σ1 occurs along the direction d2 perpendicular to the direction d1 of the maximum principal stress σ1. In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, a groove 18 is formed on the negative pressure surface 12 of the compressor blade 10 on the blade root 11 side of the compressor blade 10 (on the hub 9 side from the halfway position of the blade height of the compressor blade 10). In this specification, the operating state of the turbocharger 2 means the state in which the turbocharger 2 is operating, and the operating state of the compressor 4, i.e., the state in which the compressor 4 is operating.

S101では、コンプレッサ翼10の溝18は、例えばレーザーマーキング、マイクロエッチング、又はその他の既知の手法によって形成されてもよい。また、S101では、図5に示すように、溝18は、母材14に傷を付けないように酸化被膜16のみに形成されることが望ましいが、母材14に達する深さまで形成されていてもよい。 In S101, the grooves 18 in the compressor blades 10 may be formed, for example, by laser marking, microetching, or other known techniques. Also, in S101, as shown in FIG. 5, it is preferable that the grooves 18 are formed only in the oxide layer 16 so as not to damage the base material 14, but they may be formed to a depth that reaches the base material 14.

S101で溝18を形成した後に過給機2を運転すると、図6及び図7に示すように、過給機2の運転時間が増大するにつれて、母材14のクリープが進行することによって溝18の位置及び溝18の幅Wが変化する。図6には、過給機2の運転時間が増大するにつれて溝18の位置がハブ9から離れるように点線の位置から実線の位置へ変化することが示されている。図7には、過給機2の運転時間が増大するにつれて溝18の幅Wが増加することが示されている。なお、過給機2の運転に伴って母材14のクリープが進行すると溝18が起点となって酸化被膜16が破れ、微小に伸びた箇所が酸化されて酸化被膜が再生されるため、溝18の底部には、S101で形成された酸化被膜16よりも薄い酸化被膜16aが形成される。 When the turbocharger 2 is operated after forming the groove 18 in S101, as the operating time of the turbocharger 2 increases, the position of the groove 18 and the width W of the groove 18 change due to the progression of creep of the base material 14, as shown in Figures 6 and 7. Figure 6 shows that as the operating time of the turbocharger 2 increases, the position of the groove 18 changes from the dotted line position to the solid line position so as to move away from the hub 9. Figure 7 shows that the width W of the groove 18 increases as the operating time of the turbocharger 2 increases. Note that as creep of the base material 14 progresses with the operation of the turbocharger 2, the oxide film 16 breaks starting from the groove 18, and the oxide film is regenerated by oxidizing the minutely elongated portion, so that an oxide film 16a thinner than the oxide film 16 formed in S101 is formed at the bottom of the groove 18.

S102では、図8に示すように、過給機2の定期点検時(過給機2の開放点検時)に、コンプレッサ羽根車6を覆う不図示のケーシングを開放して、酸化被膜16における溝18を形成された部分のレプリカ20(酸化被膜16における溝18の形状を転写されたレプリカ20)を既知のレプリカ法を用いて採取する。例えば、過給機2の定期点検毎に上記レプリカ20の採取を行ってもよい。そして、採取された上記レプリカ20を計測することにより、上記レプリカ20が採取された時点での溝18の幅を計測する。以下では、図9に示すように、過給機2のi番目(iは1以上の整数である。)の定期点検時に採取されたレプリカ20から計測された溝18の幅をWiと記載する。なお、図9における破線は、時間の経過による溝18の移動及び形状の変化を示している。 In S102, as shown in FIG. 8, during regular inspection of the turbocharger 2 (when the turbocharger 2 is opened for inspection), a casing (not shown) covering the compressor impeller 6 is opened, and a replica 20 (replica 20 with the shape of the groove 18 in the oxide film 16 transferred thereto) of the portion in which the groove 18 is formed in the oxide film 16 is taken using a known replica method. For example, the replica 20 may be taken at each regular inspection of the turbocharger 2. The taken replica 20 is then measured to measure the width of the groove 18 at the time the replica 20 is taken. In the following, as shown in FIG. 9, the width of the groove 18 measured from the replica 20 taken during the i-th regular inspection of the turbocharger 2 (i is an integer equal to or greater than 1) is referred to as Wi. The dashed lines in FIG. 9 indicate the movement and change in shape of the groove 18 over time.

S103では、S101で溝18が形成された時点での溝18の幅W0(溝18の幅Wの初期値)と、S103で過給機2のi番目(iは1以上の整数である。)の定期点検時に採取されたレプリカ20から計測された溝18の幅をWiとから、溝18が形成された時点からi番目の定期点検の時点までの溝18の幅Wの変化量(Wi-W0)を算出し、算出した幅の変化量(Wi-W0)に基づいて、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を評価する。 In S103, the change in width W of groove 18 from the time groove 18 was formed to the time of the i-th regular inspection (Wi-W0) is calculated from width W0 of groove 18 at the time groove 18 was formed in S101 (initial value of width W of groove 18) and width Wi of groove 18 measured from replica 20 taken during i-th (i is an integer equal to or greater than 1) regular inspection of turbocharger 2 in S103, and the remaining life condition of compressor impeller 6 is evaluated based on the calculated change in width (Wi-W0).

この場合、例えば、溝18の幅の変化量(Wi-W0)とコンプレッサ羽根車6の余寿命との相関情報R1を予め取得しておき、溝18の幅の変化量(Wi-W0)と、相関情報R1とに基づいて、過給機2のi番目の定期点検の時点でのコンプレッサ羽根車6の余寿命を算出してもよい。例えば、溝18の幅の変化量(Wi-W0)が予め設定された閾値を上回った場合にコンプレッサ羽根車6の交換を行ってもよく、溝18の幅の変化量(Wi-W0)が予め設定された閾値以下である場合にコンプレッサ羽根車6を交換せずに引き続き使用する旨を判断してもよい。また、S103では、溝18の幅の変化量(Wi-W0)と溝18の底部における酸化被膜16aの進展状況とに基づいて、コンプレッサ羽根車6の余寿命を評価してもよい。このように、S103において評価するコンプレッサ羽根車6の「余寿命に関する状態」とは、例えばコンプレッサ羽根車6の余寿命自体であってもよいし、過給機2の点検時にコンプレッサ羽根車6を引き続き使用するか交換するかを判別するための指標となる状態であってもよいし、コンプレッサ羽根車6のその他の余寿命に関する状態であってもよい。 In this case, for example, correlation information R1 between the change in width of the groove 18 (Wi-W0) and the remaining life of the compressor impeller 6 may be acquired in advance, and the remaining life of the compressor impeller 6 at the time of the i-th regular inspection of the turbocharger 2 may be calculated based on the change in width of the groove 18 (Wi-W0) and the correlation information R1. For example, the compressor impeller 6 may be replaced when the change in width of the groove 18 (Wi-W0) exceeds a preset threshold value, and it may be determined that the compressor impeller 6 will continue to be used without being replaced when the change in width of the groove 18 (Wi-W0) is equal to or less than a preset threshold value. In addition, in S103, the remaining life of the compressor impeller 6 may be evaluated based on the change in width of the groove 18 (Wi-W0) and the progress of the oxide film 16a at the bottom of the groove 18. In this way, the "state related to the remaining life" of the compressor impeller 6 evaluated in S103 may be, for example, the remaining life of the compressor impeller 6 itself, or a state that serves as an indicator for determining whether to continue using or replace the compressor impeller 6 when inspecting the turbocharger 2, or other states related to the remaining life of the compressor impeller 6.

ここで、上述したコンプレッサ羽根車6の状態評価方法が奏する効果について説明する。
上記のように、S101で酸化被膜16に形成された溝18は、過給機2の運転時間が経過するにつれてクリープの進行により変形する。このため、S101で溝18が形成された時点における溝18の形状と、S102で採取されたレプリカ20とから求まる溝18の形状の経時変化に基づいてコンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を評価することにより、コンプレッサ羽根車6が過給機2の運転中に受けた影響を反映されたコンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。また、過給機2の点検時にコンプレッサ羽根車6を引き続き使用するか否かを適切に評価することができ、コンプレッサ羽根車6の限界使用及びコンプレッサ羽根車6の交換時期の最適化が可能となる。
Here, the effects of the above-mentioned method for evaluating the state of the compressor impeller 6 will be described.
As described above, the grooves 18 formed in the oxide film 16 in S101 are deformed due to the progress of creep as the operation time of the turbocharger 2 passes. Therefore, by evaluating the state of the remaining life of the compressor impeller 6 based on the shape of the grooves 18 at the time when the grooves 18 are formed in S101 and the change over time of the shape of the grooves 18 obtained from the replica 20 taken in S102, it is possible to accurately evaluate the state of the remaining life of the compressor impeller 6 that reflects the influence that the compressor impeller 6 received during the operation of the turbocharger 2. In addition, it is possible to appropriately evaluate whether or not to continue using the compressor impeller 6 when inspecting the turbocharger 2, and it is possible to optimize the limit use of the compressor impeller 6 and the replacement time of the compressor impeller 6.

また、S101において、コンプレッサ翼10において比較的大きな応力が発生しやすい翼根11側に溝18を形成することにより、コンプレッサ羽根車6における応力に起因する余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。特に、コンプレッサ翼10における最大主応力σ1の発生する箇所P1に最大主応力σ1の方向と直交する方向d2に沿って溝18を形成することにより、過給機2の運転に伴って溝18の幅Wが最大主応力σ1の方向へ広がるため、溝18の幅Wの広がりが明瞭となるとともに、コンプレッサ羽根車6の応力状態の逆解析が可能となる。 In addition, in S101, by forming the groove 18 on the blade root 11 side of the compressor blade 10 where relatively large stress is likely to occur, the condition of the remaining life caused by stress in the compressor impeller 6 can be accurately evaluated. In particular, by forming the groove 18 at the point P1 where the maximum principal stress σ1 occurs in the compressor blade 10 along the direction d2 perpendicular to the direction of the maximum principal stress σ1, the width W of the groove 18 expands in the direction of the maximum principal stress σ1 as the turbocharger 2 operates, making the expansion of the width W of the groove 18 clear and enabling reverse analysis of the stress state of the compressor impeller 6.

また、過給機2の運転時間が経過するにつれてクリープの進行によりコンプレッサ羽根車6の表面の溝18の幅Wが大きくなる。このため、溝18の幅の変化量(Wi-W0)に基づいてコンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を評価することにより、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 In addition, as the operating time of the turbocharger 2 progresses, the width W of the groove 18 on the surface of the compressor impeller 6 increases due to the progression of creep. Therefore, by evaluating the condition of the remaining life of the compressor impeller 6 based on the amount of change in the width of the groove 18 (Wi-W0), the condition of the remaining life of the compressor impeller can be accurately evaluated.

次に、図10~図13を用いて、図1に示したコンプレッサ羽根車の状態評価方法の他の具体例を説明する。
図10は、図1に示した基準形状形成ステップ(S101)の一例を説明するための図であり、図2における範囲S1の拡大図の一例である。
Next, another specific example of the method for evaluating the condition of the compressor impeller shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the reference shape forming step (S101) shown in FIG. 1, and is an example of an enlarged view of the range S1 in FIG.

図10に示す例では、S101において、コンプレッサ翼10の表面に形成された酸化被膜16に、コンプレッサ羽根車6の状態を評価するための指標となる基準形状としての基準マーク30を形成する。S101では、例えば過給機2の運用開始前(過給機2の新品時)に酸化被膜16に基準マーク30を形成する。S101では、予めFEM等の解析によって過給機2の運転状態におけるコンプレッサ翼10の最大主応力σ1が発生する箇所P1とその最大主応力σ1の方向d1を求めておき、その最大主応力σ1が発生する箇所P1に、基準マーク30を形成してもよい。図10に示す例示的な形態では、コンプレッサ翼10の翼根11側(コンプレッサ翼10の翼高さの半分の位置よりもハブ9側)においてコンプレッサ翼10の負圧面12に基準マーク30が形成されている。また、基準マーク30は、例えばレーザーマーキング、マイクロエッチング、又はその他の既知の手法によって形成されてもよい。基準マーク30は、母材14(図3参照)に傷を付けないように酸化被膜16のみに形成されることが望ましいが、母材14に達する深さまで形成されていてもよい。 In the example shown in FIG. 10, in S101, a reference mark 30 is formed on the oxide film 16 formed on the surface of the compressor blade 10 as a reference shape that serves as an index for evaluating the state of the compressor impeller 6. In S101, for example, before the start of operation of the turbocharger 2 (when the turbocharger 2 is new), the reference mark 30 is formed on the oxide film 16. In S101, the point P1 where the maximum principal stress σ1 of the compressor blade 10 occurs in the operating state of the turbocharger 2 and the direction d1 of the maximum principal stress σ1 are obtained in advance by analysis such as FEM, and the reference mark 30 may be formed at the point P1 where the maximum principal stress σ1 occurs. In the exemplary embodiment shown in FIG. 10, the reference mark 30 is formed on the negative pressure surface 12 of the compressor blade 10 on the blade root 11 side of the compressor blade 10 (the hub 9 side from the half position of the blade height of the compressor blade 10). The reference mark 30 may also be formed by, for example, laser marking, microetching, or other known methods. It is desirable to form the reference mark 30 only on the oxide film 16 so as not to scratch the base material 14 (see FIG. 3), but it may be formed to a depth that reaches the base material 14.

図10に示す例では、S101において、円C1に沿って形成される円形溝32と、円形溝32から円形溝32の外周側に向けて直線状に延在する4つの直線状溝34と、を含む基準マーク30を形成する。4つの直線状溝34は、円形溝32の中心(円C1の中心)の周りに90度間隔で配置されている。4つの直線状溝34は、第1直線L1(図11参照)に沿って形成された2つの直線状溝34aと、第1直線L1と直交する第2直線L2(図11参照)に沿って形成された2つの直線状溝34bとを含む。ここで、第1直線L1は、過給機2の運転状態におけるコンプレッサ翼10の最大主応力σ1の方向に沿った直線であってもよい。すなわち、2つの直線状溝34aは、過給機2の運転状態におけるコンプレッサ翼10の最大主応力σ1の方向に沿って形成されてもよい。 10, in S101, a reference mark 30 is formed including a circular groove 32 formed along a circle C1 and four linear grooves 34 extending linearly from the circular groove 32 toward the outer periphery of the circular groove 32. The four linear grooves 34 are arranged at 90 degree intervals around the center of the circular groove 32 (the center of the circle C1). The four linear grooves 34 include two linear grooves 34a formed along a first straight line L1 (see FIG. 11) and two linear grooves 34b formed along a second straight line L2 (see FIG. 11) perpendicular to the first straight line L1. Here, the first straight line L1 may be a straight line along the direction of the maximum principal stress σ1 of the compressor blade 10 in the operating state of the turbocharger 2. That is, the two linear grooves 34a may be formed along the direction of the maximum principal stress σ1 of the compressor blade 10 in the operating state of the turbocharger 2.

S101で基準マーク30を形成した後に過給機2を運転すると、図12に示すように、過給機2の累積運転時間が増大するにつれて、母材14(図3参照)のクリープが進行することによって基準マーク30が変形する。基準マーク30の変形はクリープの進行に限らず、過給機2の過回転によってコンプレッサ羽根車6が損傷を受けた場合にも生じ得る。図12に示す例では、基準マーク30の形状が破線で示される形状から実線で示される形状に変化している。 When the turbocharger 2 is operated after forming the reference mark 30 in S101, as shown in FIG. 12, as the cumulative operating time of the turbocharger 2 increases, creep of the base material 14 (see FIG. 3) progresses, causing the reference mark 30 to deform. Deformation of the reference mark 30 is not limited to the progression of creep, but can also occur when the compressor impeller 6 is damaged due to over-rotation of the turbocharger 2. In the example shown in FIG. 12, the shape of the reference mark 30 changes from the shape shown by the dashed line to the shape shown by the solid line.

S102では、過給機2の定期点検時に、コンプレッサ羽根車6を覆う不図示のケーシングを開放して、酸化被膜16における基準マーク30を形成された部分のレプリカ(酸化被膜16における基準マーク30の形状を転写された不図示のレプリカ)を既知のレプリカ法を用いて採取する。上記レプリカの採取は、例えば過給機2の定期点検毎に行われてもよい。 In S102, during regular inspection of the turbocharger 2, a casing (not shown) covering the compressor impeller 6 is opened, and a replica (not shown replica with the shape of the reference mark 30 in the oxide film 16 transferred thereto) of the portion of the oxide film 16 on which the reference mark 30 is formed is taken using a known replica method. The above replica may be taken, for example, every time the turbocharger 2 is inspected regularly.

S103では、S101の基準マーク30が形成された時点における基準マーク30の形状(過給機2の新品時における基準マーク30の初期形状)と、S102の過給機2のi番目の定期点検時に採取された上記レプリカから求まるi番目の定期点検時における基準マーク30の形状(図13参照)と、を比較して、S101の基準マーク30が形成された時点からS102の過給機2のi番目の定期点検の時点までの基準マーク30の形状の変化を観察する。そして、S101の基準マーク30が形成された時点からS102の過給機2のi番目の定期点検の時点までの基準マーク30の形状の経時変化に基づいて、i番目の定期点検の時点におけるコンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を評価する。 In S103, the shape of the reference mark 30 at the time when the reference mark 30 in S101 was formed (initial shape of the reference mark 30 when the turbocharger 2 is new) is compared with the shape of the reference mark 30 at the time of the i-th regular inspection obtained from the replica taken at the i-th regular inspection of the turbocharger 2 in S102 (see FIG. 13), and the change in the shape of the reference mark 30 from the time when the reference mark 30 in S101 was formed to the time of the i-th regular inspection of the turbocharger 2 in S102 is observed. Then, based on the change over time in the shape of the reference mark 30 from the time when the reference mark 30 in S101 was formed to the time of the i-th regular inspection of the turbocharger 2 in S102, the remaining life status of the compressor impeller 6 at the time of the i-th regular inspection is evaluated.

ここで、図10~図13等を用いて説明したコンプレッサ羽根車の状態評価方法が奏する効果について説明する。 Here, we will explain the effects of the compressor impeller condition evaluation method described using Figures 10 to 13, etc.

上記のように、過給機2の運転時間が経過するにつれて、コンプレッサ羽根車6の表面における基準マーク30の形状は、クリープの進行によって2次元的に変化する。このため、S101で基準マーク30が形成された時点における基準マーク30の形状と、S102で採取されたレプリカ20とから求まる基準マーク30の形状の2次元的な変化(コンプレッサ翼10の表面10sでの2次元的な変化)に基づいて、主応力方向を把握するとともにその主応力方向に沿った基準マーク30の変形量を把握することができ、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。また、基準マークの変化(楕円形状への変化及び十字マークの角度変化)を観察することにより、主応力方向を把握でき、コンプレッサ羽根車6の応力状態の逆解析が可能となる。また、過給機2の定期点検時にコンプレッサ羽根車6を引き続き使用するか否かを適切に評価することができ、コンプレッサ羽根車6の限界使用及びコンプレッサ羽根車6の交換時期の最適化が可能となる。 As described above, as the operation time of the turbocharger 2 elapses, the shape of the reference mark 30 on the surface of the compressor impeller 6 changes two-dimensionally due to the progression of creep. Therefore, based on the shape of the reference mark 30 at the time when the reference mark 30 was formed in S101 and the two-dimensional change in the shape of the reference mark 30 obtained from the replica 20 taken in S102 (two-dimensional change on the surface 10s of the compressor blade 10), the principal stress direction can be grasped and the deformation amount of the reference mark 30 along the principal stress direction can be grasped, and the condition regarding the remaining life of the compressor impeller 6 can be accurately evaluated. In addition, by observing the change in the reference mark (change to an elliptical shape and change in the angle of the cross mark), the principal stress direction can be grasped, and the stress state of the compressor impeller 6 can be reverse-analyzed. In addition, it is possible to appropriately evaluate whether or not to continue using the compressor impeller 6 during regular inspection of the turbocharger 2, and it is possible to optimize the limit use of the compressor impeller 6 and the replacement time of the compressor impeller 6.

特に、上記基準マーク30における円形溝32の変形(図13に示す例では円から徐々に扁平化する変形)に基づいて主応力方向を把握し、直線状溝34の傾きの変化に基づいて円形溝32の中心の周りの基準マーク30の回転方向の変形(捩じれ)を把握することにより、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 In particular, the state of the remaining life of the compressor impeller 6 can be accurately evaluated by determining the principal stress direction based on the deformation of the circular groove 32 in the reference mark 30 (in the example shown in Figure 13, the deformation gradually flattens from a circle) and determining the deformation (twist) in the rotational direction of the reference mark 30 around the center of the circular groove 32 based on the change in the inclination of the linear groove 34.

また、互いに直交する2つの直線L1,L2に沿って4つの直線状溝34が円形溝32の周りに配置されるため、基準マーク30の変形を明瞭に把握することができる。これにより、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。特に、直線L1を過給機2の運転状態におけるコンプレッサ翼10の最大主応力σ1の方向に沿った直線とすることにより(2つの直線状溝34aを上記最大主応力σ1の方向に沿って形成することにより)、主応力に沿った方向における基準マーク30の変形を明瞭に把握することができる。これにより、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 In addition, since the four linear grooves 34 are arranged around the circular groove 32 along the two mutually perpendicular straight lines L1 and L2, the deformation of the reference mark 30 can be clearly grasped. This allows the condition of the compressor impeller 6 regarding its remaining life to be evaluated with high accuracy. In particular, by making the straight line L1 a straight line along the direction of the maximum principal stress σ1 of the compressor blade 10 in the operating state of the turbocharger 2 (by forming the two linear grooves 34a along the direction of the maximum principal stress σ1), the deformation of the reference mark 30 in the direction along the principal stress can be clearly grasped. This allows the condition of the compressor impeller 6 regarding its remaining life to be evaluated with high accuracy.

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, but also includes variations of the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.

例えば、エンジンの運転状態を示すエンジンデータ等、過給機2の余寿命に影響を与える幾つかのデータをリアルタイムでオンラインデータとして取得し、そのオンラインデータに基づいて羽根車の余寿命をリアルタイムで評価する余寿命評価方法と、本開示の上述のコンプレッサ羽根車の状態評価方法とを組み合わせてもよい。この場合、過給機2の定期点検時に上述のレプリカを用いて評価したコンプレッサ羽根車の余寿命を用いて、過給機2の定期点検後にオンラインデータに基づいてリアルタイムで評価するコンプレッサ羽根車の余寿命を補正してもよい。これにより、コンプレッサ羽根車6の余寿命に関する状態を更に精度良く評価することができる。 For example, a remaining life evaluation method in which several pieces of data that affect the remaining life of the turbocharger 2, such as engine data showing the operating state of the engine, are acquired in real time as online data and the remaining life of the impeller is evaluated in real time based on the online data may be combined with the compressor impeller condition evaluation method described above in the present disclosure. In this case, the remaining life of the compressor impeller evaluated using the replica described above during regular inspection of the turbocharger 2 may be used to correct the remaining life of the compressor impeller evaluated in real time based on online data after regular inspection of the turbocharger 2. This allows the condition of the remaining life of the compressor impeller 6 to be evaluated with even greater accuracy.

また、上述した幾つかの実施形態では、S101で基準形状を設ける箇所の例として、図2における範囲S1を示したが、基準形状を設ける箇所は複数であってもよく、例えば図2におけるコンプレッサ翼10の後縁近傍の範囲S2に設けてもよい。また、基準形状はコンプレッサ翼10の各々に設けてもよい。また、基準形状はコンプレッサ翼10の圧力面に形成してもよいし、コンプレッサ翼10の先端側に形成してもよい。なお、基準形状を設ける箇所を複数とすることにより、事前の解析結果を検証することができ、将来の解析精度の向上につながる。また、経年運転によるコンプレッサ羽根車6の全体の変形(クリープ形態)を把握できる。また、コンプレッサ翼10の先端側に基準形状を設けることにより、コンプレッサ羽根車6の温度勾配の影響を検証することができる。例えば、コンプレッサ翼10の先端側と翼根側の各々に基準形状を設けることにより、コンプレッサ4の運転中におけるコンプレッサ翼10の翼高さ方向の温度勾配の影響を検証することができる。また、例えば、コンプレッサ翼10に空気の流れ方向に間隔を空けて複数の基準形状を設けることにより、コンプレッサ4の運転中における空気の流れ方向の温度勾配の影響を検証することができる。 In addition, in some of the above-mentioned embodiments, the range S1 in FIG. 2 is shown as an example of the location where the reference shape is set in S101, but the reference shape may be set at multiple locations, for example, in the range S2 near the trailing edge of the compressor blade 10 in FIG. 2. The reference shape may also be set for each compressor blade 10. The reference shape may also be formed on the pressure surface of the compressor blade 10 or on the tip side of the compressor blade 10. By setting the reference shape at multiple locations, the results of the analysis in advance can be verified, leading to improved analysis accuracy in the future. In addition, the overall deformation (creep form) of the compressor impeller 6 due to aging operation can be grasped. In addition, by setting the reference shape at the tip side of the compressor blade 10, the effect of the temperature gradient of the compressor impeller 6 can be verified. For example, by setting the reference shape at each of the tip side and the blade root side of the compressor blade 10, the effect of the temperature gradient in the blade height direction of the compressor blade 10 during operation of the compressor 4 can be verified. In addition, for example, by providing multiple reference shapes at intervals in the air flow direction on the compressor blades 10, it is possible to verify the effect of the temperature gradient in the air flow direction while the compressor 4 is operating.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:

(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサ羽根車の状態評価方法は、
コンプレッサ(例えば上述のコンプレッサ4)が備えるコンプレッサ羽根車(例えば上述のコンプレッサ羽根車6)の余寿命に関する状態を評価するコンプレッサ羽根車の状態評価方法であって、
前記コンプレッサ羽根車の表面に形成された被膜(例えば上述の酸化被膜16)に前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するための指標となる基準形状(例えば上述の溝18又は基準マーク30)を形成する基準形状形成ステップと、
前記コンプレッサの点検時に、前記被膜の前記基準形状を転写されたレプリカ(例えば上述のレプリカ20)を採取するレプリカ採取ステップと、
前記基準形状形成ステップで前記基準形状が形成された時点における前記基準形状と、前記レプリカ採取ステップで採取された前記レプリカとから求まる前記基準形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する状態評価ステップと、
を備える。
(1) A method for evaluating a condition of a compressor impeller according to at least one embodiment of the present disclosure,
A compressor impeller condition evaluation method for evaluating a condition related to a remaining life of a compressor impeller (e.g., the above-mentioned compressor impeller 6) included in a compressor (e.g., the above-mentioned compressor 4), comprising:
a reference shape forming step of forming a reference shape (e.g., the above-mentioned groove 18 or the reference mark 30) serving as an index for evaluating a state regarding a remaining life of the compressor impeller in a coating (e.g., the above-mentioned oxide coating 16) formed on the surface of the compressor impeller;
a replica taking step of taking a replica (e.g., the replica 20 described above) to which the reference shape of the coating is transferred during inspection of the compressor;
a condition evaluation step of evaluating a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the reference shape obtained from the reference shape at the time when the reference shape is formed in the reference shape forming step and the replica taken in the replica taking step;
Equipped with.

上記(1)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、基準形状形成ステップで被膜に形成された基準形状は、コンプレッサの運転時間が経過するにつれてクリープの進行により変形する。このため、コンプレッサの点検時に基準形状を転写されたレプリカを採取し、基準形状の変化に基づいてコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価することにより、コンプレッサ羽根車がコンプレッサの運転中に受けた影響を反映されたコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。また、コンプレッサの点検時にコンプレッサ羽根車を引き続き使用するか否かを適切に評価することができ、コンプレッサ羽根車の限界使用及びコンプレッサ羽根車の交換時期の最適化が可能となる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (1) above, the reference shape formed on the coating in the reference shape formation step is deformed due to the progression of creep as the compressor operation time passes. Therefore, by taking a replica to which the reference shape is transferred during compressor inspection and evaluating the condition of the compressor impeller's remaining life based on the change in the reference shape, it is possible to accurately evaluate the condition of the compressor impeller's remaining life, which reflects the influence the compressor impeller received during compressor operation. In addition, it is possible to appropriately evaluate whether or not to continue using the compressor impeller during compressor inspection, making it possible to optimize the limit of use of the compressor impeller and the replacement time of the compressor impeller.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、コンプレッサ翼(例えば上述のコンプレッサ翼10)における翼根側(例えば上述の翼根11側)に前記基準形状を形成する。
(2) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (1) above,
In the reference shape forming step, the reference shape is formed on a blade root side (for example, the above-mentioned blade root 11 side) of a compressor blade (for example, the above-mentioned compressor blade 10).

上記(2)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、コンプレッサ翼において比較的大きな応力が発生しやすい翼根側に基準形状を形成することにより、コンプレッサ羽根車における応力に起因する余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (2) above, by forming a reference shape on the blade root side where relatively large stress is likely to occur in the compressor blade, it is possible to accurately evaluate the condition of the compressor impeller regarding the remaining life caused by stress.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、前記コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の発生する箇所(例えば上述の箇所P1)に前記基準形状を形成する。
(3) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (1) or (2) above,
In the reference shape forming step, the reference shape is formed at a location (for example, the above-mentioned location P1) where the maximum principal stress of the compressor blade occurs when the compressor is in an operating state.

上記(3)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、コンプレッサ翼における最大主応力の発生する箇所に基準形状を形成することにより、コンプレッサ羽根車における応力に起因する余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (3) above, by forming a reference shape at the location where the maximum principal stress occurs in the compressor blade, it is possible to accurately evaluate the condition of the compressor impeller with respect to the remaining life caused by stress.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、前記被膜に前記基準形状としての溝(例えば上述の溝18)を形成し、
前記状態評価ステップは、前記溝の幅の変化(例えば上述の変化量(Wi-W0))に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する。
(4) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method according to any one of (1) to (3) above,
In the reference shape forming step, a groove (e.g., the above-mentioned groove 18) is formed in the coating as the reference shape,
The condition evaluation step evaluates a condition regarding the remaining life of the compressor impeller based on a change in width of the groove (for example, the above-mentioned amount of change (Wi-W0)).

上記(4)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、コンプレッサの運転時間が経過するにつれてクリープの進行によりコンプレッサ羽根車の表面の溝の幅が大きくなる。このため、溝の幅の変化に基づいてコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価することにより、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (4) above, as the compressor operating time passes, the width of the grooves on the surface of the compressor impeller increases due to the progression of creep. Therefore, by evaluating the condition of the compressor impeller regarding the remaining life based on the change in the groove width, the condition of the compressor impeller regarding the remaining life can be evaluated with high accuracy.

(5)幾つかの実施形態では、上記(4)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、前記コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の方向と直交する方向に沿って前記溝を形成する。
(5) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (4) above,
In the reference shape forming step, the groove is formed along a direction perpendicular to a direction of maximum principal stress of the compressor blade in an operating state of the compressor.

上記(5)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の方向と直交する方向に沿って溝を形成することにより、コンプレッサの運転中の最大主応力の影響を反映した溝の幅の変化量に基づいて、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (5) above, by forming a groove along a direction perpendicular to the direction of the maximum principal stress of the compressor blades when the compressor is in operation, the condition of the compressor impeller regarding the remaining life can be accurately evaluated based on the amount of change in the width of the groove, which reflects the effect of the maximum principal stress during compressor operation.

(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、前記被膜に前記基準形状としての基準マーク(例えば上述の基準マーク30)を形成し、
前記状態評価ステップは、前記基準マークの形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する。
(6) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method according to any one of (1) to (3) above,
In the reference shape forming step, a reference mark (e.g., the above-mentioned reference mark 30) is formed as the reference shape in the coating,
The condition evaluation step evaluates a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in a shape of the reference mark.

上記(6)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、コンプレッサの運転時間が経過するにつれてクリープの進行によりコンプレッサ羽根車の表面の基準マークの形状が2次元的に変化する。このため、基準マークの形状の2次元的な変化に基づいて、主応力方向及びその主応力方向に沿った基準マークの変形量を把握し、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (6) above, as the compressor operating time passes, the shape of the reference mark on the surface of the compressor impeller changes two-dimensionally due to the progression of creep. Therefore, based on the two-dimensional change in the shape of the reference mark, the principal stress direction and the amount of deformation of the reference mark along the principal stress direction can be grasped, and the condition of the compressor impeller regarding the remaining life can be evaluated with high accuracy.

(7)幾つかの実施形態では、上記(6)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、円に沿って形成された円形溝と、前記円形溝から前記円形溝の外周側に向けて直線状に延在する少なくとも1つの直線状溝(例えば上述の4つの直線状溝34)とを含む基準マークを形成する。
(7) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (6) above,
In the reference shape forming step, a reference mark is formed that includes a circular groove formed along a circle and at least one linear groove (e.g., the four linear grooves 34 described above) extending linearly from the circular groove toward the outer periphery of the circular groove.

上記(7)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、円形溝の変形に基づいて主応力方向を把握することができ、直線状溝の傾きの変化に基づいて円形溝の中心の周りの基準マークの回転(捩じれ)を把握することができる。これにより、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (7) above, the principal stress direction can be determined based on the deformation of the circular groove, and the rotation (twist) of the reference mark around the center of the circular groove can be determined based on the change in the inclination of the linear groove. This allows the condition of the compressor impeller regarding its remaining life to be evaluated with high accuracy.

(8)幾つかの実施形態では、上記(7)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記基準形状形成ステップでは、前記円形溝と、前記円形溝の外周側に向けて直線状に延在する4つの直線状溝とを含む基準マークを形成し、
前記4つの直線状溝は、前記円形溝の中心の周りに90度間隔で配置され、
前記4つの直線状溝は、第1直線(例えば上述の第1直線L1)に沿って形成された2つの直線状溝(例えば上述の2つの直線状溝34a)と、前記第1直線と直交する第2直線(例えば上述の第2直線L2)に沿って形成された2つの直線状溝(例えば上述の2つの直線状溝34b)とを含む。
(8) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (7) above,
In the reference shape forming step, a reference mark including the circular groove and four linear grooves extending linearly toward an outer periphery side of the circular groove is formed,
the four linear grooves are spaced at 90 degree intervals around the center of the circular groove;
The four linear grooves include two linear grooves (e.g., the two linear grooves 34a described above) formed along a first straight line (e.g., the above-mentioned first straight line L1) and two linear grooves (e.g., the two linear grooves 34b described above) formed along a second straight line (e.g., the above-mentioned second straight line L2) perpendicular to the first straight line.

上記(8)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、互いに直交する2つの直線に沿って4つの直線状溝が円形溝の周りに配置されるため、基準マークの変形を明瞭に把握することができる。これにより、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (8) above, four linear grooves are arranged around the circular groove along two mutually perpendicular straight lines, so that the deformation of the reference mark can be clearly grasped. This allows the condition of the compressor impeller regarding its remaining life to be evaluated with high accuracy.

(9)幾つかの実施形態では、上記(8)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法において、
前記第1直線に沿って形成された前記2つの直線状溝は、前記コンプレッサの運転状態における前記コンプレッサ羽根車のコンプレッサ翼の最大主応力の方向に沿って形成される。
(9) In some embodiments, in the compressor impeller condition evaluation method described in (8) above,
The two linear grooves formed along the first straight line are formed along a direction of maximum principal stress of the compressor blade of the compressor impeller in an operating state of the compressor.

上記(9)に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法によれば、主応力に沿った方向における基準マークの変形を明瞭に把握することができる。これにより、コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を精度良く評価することができる。 According to the compressor impeller condition evaluation method described in (9) above, the deformation of the reference mark in the direction along the principal stress can be clearly grasped. This allows the condition of the compressor impeller regarding its remaining life to be evaluated with high accuracy.

2 過給機
4 遠心コンプレッサ
6 コンプレッサ羽根車
8 回転軸
9 ハブ
10 コンプレッサ翼
11 翼根
12 負圧面
14 母材材
16,16a 酸化被膜
18 溝
20 レプリカ
30 基準マーク
32 円形溝
34,34a,34b 直線状溝
C1 円
L1 第1直線
L2 第2直線
R1 相関情報
S1,S2 範囲
Wi,W0 幅
d1,d2 方向
2 Turbocharger 4 Centrifugal compressor 6 Compressor impeller 8 Rotating shaft 9 Hub 10 Compressor blade 11 Blade root 12 Negative pressure surface 14 Base material 16, 16a Oxide film 18 Groove 20 Replica 30 Reference mark 32 Circular groove 34, 34a, 34b Linear groove C1 Circle L1 First straight line L2 Second straight line R1 Correlation information S1, S2 Range Wi, W0 Width d1, d2 Direction

Claims (6)

コンプレッサが備えるコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するコンプレッサ羽根車の状態評価方法であって、
前記コンプレッサ羽根車の表面に形成された被膜に前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するための指標となる基準形状を形成する基準形状形成ステップと、
前記コンプレッサの点検時に、前記被膜の前記基準形状を転写されたレプリカを採取するレプリカ採取ステップと、
前記基準形状形成ステップで前記基準形状が形成された時点における前記基準形状と、前記レプリカ採取ステップで採取された前記レプリカとから求まる前記基準形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する状態評価ステップと、
を備え、
前記基準形状形成ステップでは、前記被膜に前記基準形状としての溝を形成し、
前記状態評価ステップは、前記溝の幅の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するとともに、
前記基準形状形成ステップでは、前記コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の方向と直交する方向に沿って前記溝を形成する、コンプレッサ羽根車の状態評価方法。
A compressor impeller condition evaluation method for evaluating a condition related to a remaining life of a compressor impeller included in a compressor, comprising:
a reference shape forming step of forming a reference shape, which serves as an index for evaluating a state regarding a remaining life of the compressor impeller, on the coating formed on the surface of the compressor impeller;
a replica taking step of taking a replica having the reference shape of the coating transferred thereto during inspection of the compressor;
a condition evaluation step of evaluating a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the reference shape obtained from the reference shape at the time when the reference shape is formed in the reference shape forming step and the replica taken in the replica taking step;
Equipped with
In the reference shape forming step, a groove is formed as the reference shape in the coating,
The condition evaluation step evaluates a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the width of the groove, and
A compressor impeller condition evaluation method, wherein in the reference shape forming step, the groove is formed along a direction perpendicular to a direction of maximum principal stress of the compressor blade in an operating state of the compressor.
コンプレッサが備えるコンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するコンプレッサ羽根車の状態評価方法であって、
前記コンプレッサ羽根車の表面に形成された被膜に前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するための指標となる基準形状を形成する基準形状形成ステップと、
前記コンプレッサの点検時に、前記被膜の前記基準形状を転写されたレプリカを採取するレプリカ採取ステップと、
前記基準形状形成ステップで前記基準形状が形成された時点における前記基準形状と、前記レプリカ採取ステップで採取された前記レプリカとから求まる前記基準形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価する状態評価ステップと、
を備え、
前記基準形状形成ステップでは、前記被膜に前記基準形状としての基準マークを形成し、
前記状態評価ステップは、前記基準マークの形状の変化に基づいて、前記コンプレッサ羽根車の余寿命に関する状態を評価するとともに、
前記基準形状形成ステップでは、円に沿って形成された円形溝と、前記円形溝から前記円形溝の外周側に向けて直線状に延在する少なくとも1つの直線状溝とを含む基準マークを形成する、コンプレッサ羽根車の状態評価方法。
A compressor impeller condition evaluation method for evaluating a condition related to a remaining life of a compressor impeller included in a compressor, comprising:
a reference shape forming step of forming a reference shape, which serves as an index for evaluating a state regarding a remaining life of the compressor impeller, on the coating formed on the surface of the compressor impeller;
a replica taking step of taking a replica having the reference shape of the coating transferred thereto during inspection of the compressor;
a condition evaluation step of evaluating a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the reference shape obtained from the reference shape at the time when the reference shape is formed in the reference shape forming step and the replica taken in the replica taking step;
Equipped with
In the reference shape forming step, a reference mark is formed as the reference shape in the coating,
The condition evaluation step evaluates a condition regarding a remaining life of the compressor impeller based on a change in the shape of the reference mark, and
A method for evaluating the condition of a compressor impeller, wherein the reference shape forming step forms a reference mark including a circular groove formed along a circle and at least one linear groove extending linearly from the circular groove toward the outer periphery of the circular groove.
前記基準形状形成ステップでは、コンプレッサ翼における翼根側に前記基準形状を形成する、請求項1又は2に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法。 The compressor impeller condition evaluation method according to claim 1 or 2 , wherein in the reference shape forming step, the reference shape is formed on a root side of a compressor blade. 前記基準形状形成ステップでは、前記コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の発生する箇所に前記基準形状を形成する、請求項1又は2に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法。 3. The compressor impeller condition evaluation method according to claim 1 , wherein in the reference shape forming step, the reference shape is formed at a position where a maximum principal stress occurs in a compressor blade in an operating state of the compressor. 前記基準形状形成ステップでは、前記円形溝と、前記円形溝の外周側に向けて直線状に延在する4つの直線状溝とを含む基準マークを形成し、
前記4つの直線状溝は、前記円形溝の中心の周りに90度間隔で配置され、
前記4つの直線状溝は、第1直線に沿って形成された2つの直線状溝と、前記第1直線と直交する第2直線に沿って形成された2つの直線状溝とを含む、請求項に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法。
In the reference shape forming step, a reference mark including the circular groove and four linear grooves extending linearly toward an outer periphery side of the circular groove is formed,
the four linear grooves are spaced at 90 degree intervals around the center of the circular groove;
3. The compressor impeller condition evaluation method according to claim 2, wherein the four linear grooves include two linear grooves formed along a first straight line and two linear grooves formed along a second straight line perpendicular to the first straight line.
前記第1直線に沿って形成された前記2つの直線状溝は、前記コンプレッサの運転状態におけるコンプレッサ翼の最大主応力の方向に沿って形成された、請求項に記載のコンプレッサ羽根車の状態評価方法。 The compressor impeller condition evaluation method according to claim 5 , wherein the two linear grooves formed along the first straight line are formed along a direction of maximum principal stress of the compressor blade in an operating state of the compressor.
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