MTS システムのロゴ お問い合わせ
  • 産業
    • 自動車
      • 乗用車 & 小型トラック
      • ドライバー支援 & 自動運転車
      • 電気の & 新エネルギー車
      • 大型トラック & 商用車
      • オフハイウェイ車両(OHV)
      • レース・モータースポーツ
      • RV車
      • モーターサイクル
      Automotive

      自動車

      320 kph

      モータースポーツのコーナリングを忠実に再現するフラットベルトロードウェイ

      ケーススタディを読む
    • 材料
      • 金属
      • 複合材
      • プラスチック
      • ゴムおよびエラストマー
      • 接着剤
      • コンクリートおよび岩石
      • セラミックおよびガラス
      • 繊維
      • 木材
      • 紙製品
      • 大学
      Materials

      材料

      1500 摂氏

      高温の合金、複合材料、セラミック、ポリマーの試験ソリューション

      記事を読む
    • 航空宇宙
      • 固定翼航空機
      • ヘリコプターおよび回転翼機試験
      • UAM (Urban Air Mobility)
      • Delivery Drones
      • Supersonic Aircraft
      • 立体構造
      Aerospace

      航空宇宙

      20% 増加

      最先端のクロスカップリング補正技術による試験スピードの向上

      記事を読む
    • バイオメディカル
      • 整形外科
      • 医療機器
      • 歯科
      • 病院および大学
      Biomedical

      バイオメディカル

      1 1,000人

      脊柱管狭窄症の矯正手術を必要としている子供は

      ケーススタディを読む
    • 土木工学
      • マルチハザードエンジニアリング
      • 耐震工学
      • 構造工学
      Civil Engineering

      土木工学

      1.32 百万ポンド

      負荷容量により、非常に大きな試料の破壊までの試験が可能

      ケーススタディを読む
    • 岩石・地盤力学
      • 化石燃料
      • 地熱エネルギー
      • 鉱業
      • 建設
      • 炭素隔離
      • 研究
      Rock Geomechanics

      岩石・地盤力学

      3x より強く

      コンクリート素材でより高い負荷をかけることが可能

      ケーススタディを読む
    • エネルギー
      • 風力エネルギー
      • 石油およびガス
      Energy

      エネルギー

      56 MNm

      最大級の風力発電機のドライブトレイン試験を可能にする倒壊モーメント性能

      記事を読む
    • 鉄道
      • 通勤列車
      • 貨物列車
      • 高速鉄道
      Rail

      鉄道

      550 kph

      高速鉄道の運行環境を実験室で研究できる試験システム

      記事を読む
  • アプリケーション
    • 材料アプリケーション
    • 試験タイプ
      • 引張
      • 圧縮
      • 疲労・破壊
      • 柔軟性および屈曲
      • せん断、 はく離よおび引き裂き
      • ねじり
      • 非接触型ひずみ測定
      • 高温
      • 二軸および多軸
      • 高速
      • 動的機械分析

      アプリケーション(素材別)

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 試験規格
      • ASTM 試験基準
      • ISO 試験規格
      • EN 試験基準

      アプリケーション(素材別)

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 材料
      • 金属
      • 複合材
      • プラスチック
      • ゴムおよびエラストマー
      • 接着剤
      • ファスナーおよび接合部
      • コンクリートおよび岩石
      • セラミックおよびガラス
      • 木および紙製品
      • 積層造形

      アプリケーション(素材別)

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 自動車用途
      • 車両全体
      • アクスル・サスペンション
      • ステアリングシステム
      • ドライブトレイン
      • ダンパー
      • エラストマーマウント/ブッシュ
      • タイヤ
      • 排気システム
      • 車体実装部品
      • 冷却システム
      • 輸送および包装
      • モーターサイクル
      • 農業、建設、オフハイウェイ車両(OHV)

      自動車

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 航空宇宙用途
      • 完全フルスケール構造物
      • Sub-Assemblies
      • Sub-Systems
      • 操縦システム
      • 機体部品
      • 回転翼部品
      • ガスタービンエンジン部品

      航空宇宙

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • バイオメディカルの用途
      • 整形外科
      • バイオメカニクス
      • 医療機器
      • 生体材料

      バイオメディカル

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 土木工学アプリケーション
      • 土木構造物
      • 構造用サブアセンブリおよびコンポーネント
      • 非構造物システム
      • 沖合および海岸地形/インフラ
      • 建材

      土木工学

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • エネルギー用途
      • 風力タービン試験
      • 石油および天然ガスパイプライン

      エネルギー

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 岩石・地盤力学アプリケーション
      • 化石燃料
      • 地熱
      • 核廃棄物貯蔵

      岩石・地盤力学

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 鉄道アプリケーション
      • 鉄道用サスペンション部品
      • 鉄道車両用カプラー
      • 鉄道車両の車輪およびレール
      • 鉄道車両のアクセル
      • 鉄道車両用ボギー
      • 鉄道車両完成
      • 鉄道車両用パンタグラフ
      • 線路および路床
      • カテナリ架線およびトロリー線

      鉄道

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

  • 製品
    • 車両システム
      • フルビークル試験システム
      • サブシステム & コンポーネント試験システム
      • タイヤ試験システム
      • ダンパー試験システム
      • エラストマー試験システム
      • ハイブリッドシミュレーションソリューション
      • モジュラーコンポーネント

      自動車

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 材料試験システム
      • 静的材料試験システム
      • 動的材料試験システム
      • 伸縮計
      • グリップ
      • 治具およびプラテン
      • 炉、チャンバーおよび流体水槽
      • 高温サブシステム & TMF
      • ロードセル/力トランスデューサ

      材料

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 航空宇宙試験システム
      • ターンキー制御およびデータ収集
      • ターンキーハイドロメカニック配電
      • 試験品の安全ソリューション
      • シリーズ 261 構造圧力試験コントローラ
      • 高負荷試験システム
      • モジュラーコンポーネント
      • FlexDAC データ収集システム

      航空宇宙

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • バイオメディカルシステム
      • 整形外科的検査システム
      • 生体力学試験システム
      • 医療機器試験システム
      • 生体材料試験システム

      バイオメディカル

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 土木工学システム
      • 地震シミュレータおよび振動台
      • 多軸架構試験システム
      • ハイブリッドシミュレーションソリューション
      • 免振ベアリング試験システム
      • 高荷重試験システム
      • モジュラーコンポーネント
      • STEX Pro ソフトウェア

      土木工学

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • エネルギーシステム
      • 風力タービンブレード疲労システム
      • 風力タービンブレード静的システム
      • Wind Turbine Blade Rain Erosion Test System
      • ノントルクローディング(NTL)システム
      • 石油および天然ガス配管/継手試験システム
      • 高荷重試験システム
      • モジュラーコンポーネント

      エネルギー

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 岩石および地盤力学試験システム
      • 岩石力学試験システム
      • 多軸ロック試験システム

      岩石・地盤力学

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 鉄道システム
      • 空気ばね試験システム
      • 鉄道ダンパー試験システム
      • RCF (転がり接触疲労) システム
      • 4  ~  28 チャネル台車フレーム試験システム
      • 台車振動および車両特性評価システム
      • パンタグラフの摩耗 & 性能システム
      • 高荷重試験システム
      • ダンパーの耐久性試験システム
      • エラストマー試験システム
      • モジュラーコンポーネント

      鉄道

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • 試験システムのコンポーネント
      • アクチュエータよおびサーボバルブ
      • SilentFlo 油圧動力装置
      • 295 油圧サービスマニホールド
      • スタンドおよびフレーム
      • 耐荷重コンポーネント
      • FlexTest® コントローラ
      • FlexDAC データ収集
      • SWIFT® Evo 車輪フォーストランスデューサ

      試験システムのコンポーネント

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

    • ソフトウェアおよびモニタリング
      • RPC® Connect ソフトウェア
      • TestSuite™ ソフトウェア
      • AeroPro™ ソフトウェア
      • STEX™ Pro ソフトウェア
      • エラストマー試験ソフトウェア
      • ダンパー試験ソフトウェア
      • MultiPurpose TestWare® (MPT)
      • First Road インタラクティブソフトウェア
      • マルチポンプ制御マネージャ
      • 機器のモニタリング

      ソフトウェアおよびモニタリング

      ソリューションファインダ

      試験材料、試験タイプ、試験規格別で検索すると、関連製品をすぐに見つけることができます。

  • サービス
    • サービス
      • キャリブレーションおよび計測
      • コンサルティングおよびエンジニアリングサービス
      • 機器のモニタリング
      • 定期メンテナンスおよび流体の保守管理
      • 修理および再生産
      • 移設サービス

      サービスおよびサポート

    • プラン
      • ソフトウェアサポートプラン
      • 技術サポートプラン
      • サービスプラン
      • 延長保証

      サービスおよびサポート

    • トレーニング

      トレーニングコース

    • 部品

      部品

    • サポート

      myMTS ポータル

  • 会社
    • 会社概要
      • MTS について
      • グローバル展開
      • 軌跡

      会社概要

    • 採用情報

      採用情報

    • 持続可能性

      持続可能性

    • サプライヤー
      • サプライヤーホーム
      • 製品およびサービス

      サプライヤー

  • ソリューションファインダ
  • お問い合わせ
  • R&D グループ
  • E2Mテクノロジー
  • MyMTS ポータル
  • グローバルサイト
  • 検索
ホーム > タービンの予測使用可能寿命の検証

Empa: TMFによるタービンの予測使用可能寿命の検証

EmpaのTMF試験方法では、高周波振動を重ねながら、同じサイクル内で機械的ひずみ制御から荷重制御へと切り替えることができる試験システムが必要とされます。

お客様の挑戦

現在のガスタービンや蒸気タービンの設計は、数十年前には存在しなかった課題を解決するものになっています。効率を高めるには、より高い動作温度と、その条件下で酸化やクリープに耐性のある材料が必要です。より柔軟なデューティサイクルを実現するためには、これらの材料が熱機械疲労による損傷にも耐えられることが必要となります。もちろん、これらの改善はすべて、運用コストや信頼性を損なわずに行わなければなりません。


これらの目標を達成するために、設計思想も変化しています。その結果、従来の使用可能寿命の年数を推定する方法は、タービン構成部品の予測使用可能寿命を正確に予測するために必ずしも最適な選択ではなくなっています。新しい方法論が必要ですが、メーカーやエンドユーザーに信頼いただけるまでには、試験と検証が必要です。

この分野で先駆的な開発を行っている研究所のひとつに、チューリッヒ近郊のデューベンドルフにあるスイス連邦研究機関であるEmpaがあります。Empaの研究員は、熱機械疲労(TMF)試験に対する革新的なアプローチを使用することで、現実に近いタービン運転条件を高い忠実度でシミュレーションし、新しい予測方法論の有効性を検証することができます。

TMF試験

研究員は、TMF技術を使用してタービンの使用可能寿命を効果的に予測します。

EmpaのHigh Temperature Integrity Groupのグループ長であるStuart Holdsworth博士は次のように述べています。「従来、TMF検査は材料の特性評価に使用されてきました」「我々は、このようなテストの結果を高度な材料変形と損傷モデリングの概念の基礎を形成するためにも使用していますが、最も重要な点として、構成部品の寿命を予測するための新しい高温評価手順の有効性をベンチマークするためにもこれを使用しています。」

新しいタービン内の構成部品は、できるだけ高温で(可能な限り効率的に)動作するように設計されていますが、構成材料の特性が限界を超えるほど高温にならないように設計されています。高温による早期故障を避けるために、クリープや酸化などの時間に依存する損傷プロセスと、それらの相互作用が疲労損傷蓄積に及ぼす影響を十分に考慮する必要があります。

単純なクリープやクリープ疲労の研究では、定常的に高い負荷と高い温度で制御されたときに材料がどのように反応するかに焦点を当てていますしかし、これは負荷や温度が変動する実際のタービンの使用状態を正確に反映したものではありません。

Holdsworth氏は次のように述べています。「1990年代に入り2交代制の傾向が強まり、その後サイクルを組み合わせたユニットの採用が増えるにつれ、より柔軟な運用が求められるようになり、お客様がより多くのタービン起動・停止数を期待されるようになりました。」「現在、その要求はさらに厳しさを増しています。」

同様に、ジェットエンジンのデューティサイクルも変化しています。短距離航空機や地域航空機で使用されるエンジンの離陸から接地までの時間は短いものになります。これらの航空機は翼が短く、機体幅が狭いため、エンジンが遭遇する振動応力条件は大型の長距離航空機のエンジンとは大きく異なります。

この一連のデューティサイクルが絶えず変化するため、タービンメーカーは各タービン部品の寿命を自信を持って予測することは困難です。「最も足を引っ張るもの」は何かを知ることで、メーカーは信頼性を高めるために新しい設計を最適化し、潜在的な脆弱性に焦点を当てた効率的なメンテナンスケジュールを確立することができます。

そのため、Holdsworth氏と彼のチームは、非線形有限要素解析とクリープ疲労損傷解析を含む高温タービン部品評価の革新的なアプローチと、予測のベンチマークと検証の効果的な手段を考案しました。

この解析技術は、特定のタービン構成部品の初期クリープ疲労評価から始まる反復プロセスに従っています。高度な非線形有限要素解析を使用して、使用状態におけるこれらの構成部品の応力/ひずみ状態と臨界位置を特定します。この情報をもとに、チームは構成部品の使用可能寿命を予測することができます。

Holdsworth氏のチームは、これらの予測の精度を判断できるように、実際の構成部品の初期分析で特定されたものと同じ熱的および機械的な応力/ひずみ状態で使用可能寿命を再現できるTMF試験方法を開発しました。その後、解析手順を改善するために結果を使用してその結果をもとに使用可能寿命を正確に予測できることが検証されるまで、このプロセスは繰り返されます。

MTS のソリューション

Empaの研究所では、複雑なTMF試験を実行できるMTSの2台のサーボ油圧試験システムを使用して試験を行っています。これらのシステムの機能、システムのアクセサリ、システムのデジタルコントローラとソフトウェアアーキテクチャは、EmpaのTMF試験に対するアプローチの2つのユニークな側面に対応しています。


1つ目は、実際のタービン動作条件下で構成部品の限界位置応力/ひずみ状態を再現する能力です。そのためには、同一サイクル内で機械的な歪み制御から負荷制御へと切り替える必要があり、試験にはこれまでにない柔軟性が求められます。高度な補正技術により、制御モードの切り替えるに必要な正確なサーボバルブ制御が可能になります。さらに、MTS TestSuite™ソフトウェアを使用すると、オペレータは適切な上昇と保持のシーケンスを組み込んだ高度にカスタマイズされた波形を作成したり、2つの個別の制御モードを持つ単一、複数セグメントのサイクルを作成することができます。

TMF試験

MTS TestSuiteソフトウェアを使用すると、試験の設計者はカスタマイズされた波形を作成できます。

2つ目は、高周波振動と比較的低周波の繰り返し応力/ひずみ状態を重ね合わせることで、例えば、周期的遠心力荷重に重ね合わせたタービン翼のガス曲げ荷重をシミュレートする能力です。翼上のガス圧の変動は、動翼と静翼の周期的な相互作用によるものであり、周期的な遠心力負荷はタービンの運転デューティ条件の結果です。ここでも、MTS試験ソリューションの制御アーキテクチャが、TMF試験にこれらの振動を追加し、非常に現実に即したシミュレーションの作成に必要な処理速度とプログラミングの柔軟性を提供します。

お客様のメリット

TMF試験に対するEmpa独自のアプローチの最終的な受益者は、ガスタービンと蒸気タービンの構成部品と構造物の製造業者と、それらを配備する航空機と発電所のオペレーターです。Empaは、タービンの実際の運転内容に即した、より正確な予測使用可能寿命の生成と検証ができるようになったため、メーカーは自信を持って新しい設計を開発して最適化することができ、エンドユーザーも同様に、タービンが性能、信頼性、効率、安全性に対する要求を満たすことに確信を持つことができます。

TMF

熱機械疲労試験ソリューションの詳細

TMFのソリューション
Stay Connected
  • 産業
  • 自動車
  • 材料
  • 航空宇宙
  • バイオメディカル
  • 土木工学
  • 岩石・地盤力学
  • エネルギー
  • 鉄道
  • セールスサポート
  • 販売拠点
  • サービス
  • トレーニング
  • 部品
  • カスタマーポータル
  • サプライヤー
  • 利用規約
  • 製品およびサービス
  • 期待
  • 技量基準
  • 包装とラベリング
  • ルーティングガイド
  • 会社
  • 約
  • ニュースリリース
  • 採用情報
  • 文化
  • 持続可能性
  • 軌跡
  • ソリューション
  • アプリケーション
  • 試験基準
  • 製品
  • 資力
  • 学習センター
  • ソリューションファインダ
  • 品質
  • 製品の安全性
  • 特許
  • お問い合わせ
  • サポート: 952-937-4000
  • オンラインリクエスト
  • 見積もりを依頼する
  • 販売拠点
  • ビジネス
  • MTS Systems
  • E2Mテクノロジー
  • R&D グループ
  • MTS SANS 中国
    • © MTS Systems. 無断複写・転載を禁じます
    • 952.937.4000
    • プライバシーポリシー
    • 利用規約
    • 利用規約
    • 販売拠点
    • クッキーの設定
当サイトでは、サイトの運営に必要なクッキーを使用しています。また、改善のためにオプションの分析用クッキーを設定しています。お客様がオプションのクッキーを有効にしない限り、当社はそれらをを設定しません。
拒否 承諾
当サイトでは、サイトの運営に必要なクッキーを使用しています。また、改善のためにオプションの分析用クッキーを設定しています。お客様がオプションのクッキーを有効にしない限り、当社はそれらをを設定しません。
拒否 承諾