【毎日一問】7月14日 蒸気タービンの寿命（最初の80人は+2、正解ならさらに3～8点…

タービンの寿命損耗には、低周波疲労とクリープによる寿命損耗の2つが含まれる。疲労は繰り返し回数によって決まり、クリープは安定した運転状態での稼働時間によって決まる。

ちょっと大雑把な質問ですね、ローターの寿命ですか？それともステーターの寿命？:めまいがする:

タービンの寿命はどのように判断するのか？ タービンの寿命とはローターの寿命を指し、一般的にはクラックが生じない寿命と残存寿命の2種類に分けられます。  1. 裂け目なし寿命とは、ローターが初めて運転を開始してから、最初の工学的な裂け目が発生するまでに経過した運転時間のことです。  2、クラックなし寿命は、破壊寿命とも呼ばれる。  3、破壊力学の分析によると、最初のき裂が発生したからといってローターの寿命が終わったわけではなく、まだ一定の残余寿命がある。そしてこの残余寿命は全寿命の中でかなり大きな割合を占めている。き裂が臨界長さを超えて進展する場合にのみ、き裂の不安定な進展によってローターが破断する。  したがって、残存寿命とは、最初の工学的き裂が発生してから、そのき裂が臨界き裂まで進展するまでに経過する安全作業時間のことです。  2.5　き裂なし寿命と残存寿命の合計が、ローターの総寿命である。

タービンの寿命とはローターの寿命を指し、クラックがない状態での寿命と残存寿命の2種類に分けられます。 クラックなし寿命とは、ローターが初めて運転を開始してから、最初の工学的クラックが発生するまでに経過する運転時間のことです。 残存寿命とは、最初のき裂が発生してから、そのき裂が臨界長さを超えて回転子が破断するまでに経過する運転時間のことです。 一般的な国内の発電機の耐用年数は通常20～25年で、最長でも30年を超えません。海外の機械は、通常、使用寿命が30〜40年です。

タービンの寿命はどのように判断するのか？ 答：（1）タービン機組が通常の起動・停止、変動する負荷、その他の異常な運転状態下でタービンの寿命に与える損傷特性に基づき、タービンの寿命を計画的かつ合理的に配分し、期待される使用寿命を達成する。単に「長寿を追求」すべきではない。 （2）高温で運転されるタービンでは、部品の材料特性が大きく変化し、強度が低下して亀裂が発生する。タービンの寿命とは、初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見えるき裂が生じるまでの総運転時間のことです。マクロき裂のサイズについては、まだ統一された規定はない。一般的に、マクロクラックの長さは0.2～0.5mmとされている。

タービンの寿命損耗には、低周波疲労とクリープによる寿命損耗の2つが含まれる。疲労は繰り返し回数によって決まり、クリープは安定した運転状態での稼働時間によって決まる。

　タービンの寿命損耗には、低周波疲労とクリープによる寿命損耗の2つが含まれる。疲労は繰り返し回数によって決まり、クリープは安定した運転状態での稼働時間によって決まる。

タービンの寿命はどのように判断するのか？ （1）タービン機組が通常の起動・停止、変動する負荷、その他の異常な運転条件の下で経験する寿命への損傷特性に基づき、タービンの寿命を計画的かつ合理的に配分し、所定の使用寿命を達成する。単に「長寿を追求」すべきではない。 （2）高温で運転されるタービンでは、部品の材料特性が大きく変化し、強度が低下して亀裂が発生する。タービンの寿命とは、初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見えるき裂が生じるまでの総運転時間のことです。マクロき裂のサイズについては、まだ統一された規定はない。一般的に、マクロクラックの長さは0.2～0.5mmとされている。

1、タービン機組が通常の起動・停止、変動する負荷、その他の異常な運転条件の下で経験する寿命への損傷特性に基づき、タービンの寿命を計画的かつ合理的に配分し、所定の使用寿命を達成する。単に「長寿を追求」すべきではない。 2、高温で運転されるタービンでは、部品の材料特性が大きく変化し、強度が低下して亀裂が発生する。タービンの寿命とは、初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見えるき裂が生じるまでの総運転時間のことです。マクロき裂のサイズについては、まだ統一された規定はない。一般的に、マクロクラックの長さは0.2～0.5mmとされている。

新しい機械が稼働してから、軸に最初の0.2～0.5mm程度の亀裂が現れるまでの時間

タービンの寿命とはローターの寿命を指し、一般的にはクラックが生じない寿命と残存寿命の2種類に分けられます。ローターが初めて運転を開始してから最初の工学的き裂が発生するまでの運転時間を無き裂寿命といい、最初の工学的き裂が発生してからそのき裂が臨界き裂に拡大するまでの安全に稼働できる時間を残存寿命という。無き裂寿命と残存寿命の合計がローターの総寿命となる。破壊力学の解析によると、最初のき裂が発生したからといってローターの寿命が終わったわけではなく、まだ一定の残余寿命がある。そしてこの残余寿命は全寿命の中でかなり大きな割合を占めており、き裂が臨界長さを超えて進展した場合にのみ、き裂の不安定な進展によってローターが破断する。

タービンの寿命とは、一般的に初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見える亀裂が現れるまでの総運転時間を指します（肉眼で見える亀裂の長さは2～0.5mmと見なされます）。

1. 熱応力の定義と理解：金属が温度変化によって自由に伸縮できないことで生じる応力、または金属自体の温度が不均一で伸縮が制限されることで生じる応力を、熱応力と呼ぶ。熱応力は温度変化によって生じるため、温度応力または温度差応力とも呼ばれます。 部品が動作すると、その寸法は温度の変化によって伸縮します。部品の伸縮が何の制限も受けない場合、温度変化はそれを変形させるだけで、応力は生じない。部品が自由に伸縮できない場合、その内部に応力が生じます。 部品が加熱されたり冷却されたりすると、各部分の温度が均一でない場合、変形は制限される。温度が高い部分は膨張して伸び、温度が低い部分はその膨張を抑えるため、結果として高温部に圧縮応力が生じる。低温部では引張応力が生じる。 2、熱衝撃 熱衝撃とは、急激な加熱や冷却によって物体内で短時間のうちに大量の熱交換が起こり、温度が急変するときにその物体に熱応力が生じる現象のことです。 一度の大きな熱衝撃によって生じる熱応力は、材料の降伏限界を超え、金属部品の損傷を引き起こすことがある。 3、応力緩和　鋼材が高温および応力の作用を受け、ひずみ量が一定のままで応力が時間の経過とともに徐々に低下する現象を、応力緩和と呼ぶ。 金属材料が高温下で応力緩和を起こすのは、初期応力によって生じた弾性変形の一部が徐々に塑性変形に移行する結果である。緩和現象とクリープ現象は密接な関連があり、どちらも高温および応力の作用による連続的な変形過程である。両者の違いは、クリープ時には応力がほぼ一定であるのに対し、緩和時には応力が絶えず低下していく点にある。 応力緩和は、ボイラーやタービンにあるボルト、ナット、圧縮スプリングなど、高温で動作する締結部品において発生します。これらの部品は、長期間にわたる高温および応力の影響で塑性変形が進み、応力が低下する。ある程度緩和されると、シリンダーやバルブからの漏気が発生し、安全弁が早期に作動して機器の正常な運転に支障をきたし、さらには危険な事態を引き起こすこともある。 4、クリープ：応力が一定の状態で、ひずみが時間の経過とともに増加する現象。 言い換えれば、金属は高温下で、その材料が受ける応力がその温度における降伏点よりも低くても、高温状態で長時間作用し続けると、ゆっくりとした、連続的な、かつ回復不可能な塑性変形が生じます。この現象を金属のクリープと呼びます。クリープは時間の経過とともに大まかに3つの段階に分かれます：①初期クリープまたは過渡クリープでは、ひずみは時間の経過とともに増加しますが、その増加速度は徐々に遅くなります；②定常クリープ、または安定状態でのクリープでは、ひずみが時間の経過とともに一定の割合で増加し、この段階は比較的長く続きます；③加速クリープにより、ひずみは時間の経過とともに加速して増加し、最終的に破壊点に達する。応力が大きいほど、クリープの総時間は短くなる；応力が小さいほど、クリープの総時間は長くなる。しかし、各材料には最小応力値があり、この値よりも低い応力の場合、どれだけ時間が経っても破壊しない、あるいはクリープ時間が無限に長くなる。この応力値をその材料の長期強度と呼ぶ。したがって、クリープの結果としてき裂が生じる。 5、全体的な熱疲労 金属部品が繰り返し加熱されたり冷却されたりすると、その内部には交番する熱応力が生じ、この交番する熱応力の繰り返しの影響によって；部品が破壊される現象は、金属の熱疲労と呼ばれます。 金属材料の疲労破壊の特徴は、（1）負荷応力が交番することである； （2）負荷の作用時間が長い； （3）破断は瞬時に起こる； （4）塑性材料であれ脆性材料であれ、疲労破壊領域ではいずれも脆性的である。 タービンブレードの損傷形態は主に疲労破壊である。6、熱変形：タービンが起動、停止、負荷運転を行う際、加熱速度と冷却速度の違いによって生じる温度差により、シリンダーやローターなどが熱膨張するだけでなく、タービン自体も変形する現象が起こる。 （一）熱変形の法則 熱膨張の原理からわかるように、金属部品の温度が均一に上昇すると、長さ方向の熱膨張も均一になる。金属部品が均一に加熱されないと、両側の温度上昇が一致せず、上面の温度が下面よりも高くなると、金属部品の上面の膨張量が下面のそれよりも大きくなり、その結果金属部品が上方に曲がって熱変形が生じます。熱変形の法則は、温度が高い側が外側に突き出し、温度が低い側が内側に凹む、つまり「熱は外側に凸、内側は凹む」というものです。 （二）タービンのいくつかの熱変形 1）上下のシリンダー間の温度差による熱変形 タービンが起動または停止する過程で、上下のシリンダー間に温度差が生じ、上のシリンダーの温度が下のシリンダーよりも高くなるため、上のシリンダーが下のシリンダーよりも大きく変形し、シリンダーが上方に反り上がって熱による反り変形が生じる。これは俗に「猫の背中のような反り」と呼ばれる。この変形により、下側のシリンダー底部の半径方向の隙間が狭まったり消えたりし、動的な摩擦が生じます。また、隔壁やインペラーが通常の垂直面からずれてしまい、軸方向の摩擦も引き起こされます。 2）シリンダーおよびフランジの内外壁の温度差による熱変形　機械的強度の観点から、高圧タービンのフランジ壁の厚さはシリンダーの厚さよりもはるかに厚く（約4倍）、そのため起動時にフランジの内外壁間で大きな温度差が生じる。フランジの内外壁の温度差が過大になると、フランジが水平方向および垂直方向に変形し、その変形量はシリンダーおよびフランジの内外壁の温度差に比例する。 3）ローターの熱変形 ローターの変形には2つのタイプがある。1つは弾性変形で、ローターの半径方向に温度差が生じることで変形が起こり、温度差がなくなるとローターは元の状態に戻る；もう一つは塑性曲げで、ローターの半径方向に大きな温度差が生じると大きく曲がり、その温度差がなくなってもローターは元の状態に戻らない。弾性曲げはしばしば塑性曲げの原因となるため、運転中は曲げを減らし塑性曲げを防ぐために、均一に加熱または冷却する必要がある。

1）タービン機組が通常の起動・停止、変動する負荷、その他の異常な運転条件の下で経験する寿命への損傷特性に基づき、タービンの寿命を計画的かつ合理的に配分し、所定の使用寿命を達成する。単に「長寿を追求」すべきではない。 2）高温で運転される蒸気タービンでは、部品の材料特性が大きく変化し、強度が低下して亀裂が発生する。タービンの寿命とは、初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見えるき裂が生じるまでの総運転時間のことです。マクロき裂のサイズについては、まだ統一された規定はない。一般的に、マクロクラックの長さは0.2～0.5mmとされている。

各タービンは、製造元が提供するタービンの寿命管理曲線をもとに、さまざまな運転条件における起動曲線を作成する。また、各タービンについては、正常な寿命の減少を記録するデータベースを構築し、継続的に充実させていく必要がある。これにより、製造元が提供する寿命管理曲線に基づいてタービンの寿命の減少を管理でき、運用担当者が起動・停止操作や運転パラメータの調整、そして異常な運転状態への対処を適切に行えるようになる。

A：タービンの寿命とは、初めて運転を開始してから、ローターに最初の肉眼で見えるき裂が生じるまでの総運転時間のことです（一般的に肉眼で見えるき裂の長さは2～0.5mmとされます）。き裂が発生した後の残存寿命は含まれません。 B：タービンの寿命損耗は、主に材料のクリープによる消耗と低周波疲労による消耗である。南部

一般的には、タービンが運転を開始してからローターに最初の大きな亀裂が生じるまでの総運転時間を指す。マクロなき裂のサイズについて。一般的に、マクロき裂の等価直径は0.2～0.5mmとされている。

一般的な機器の設計上の耐用年数は20年ですが、実際の耐用年数は現場の運用条件によって決定され、標準値はありません。