境界層制御高性能圧縮機の開発でつなぁ～
1700℃級ガスタービン圧縮機では，タービン入口温度の上昇に伴うサイクル効率最適化のた め，高圧力比化が必要となるでつ。
この高圧力比化を従来機並みの段数，軸長で実現するためには以下のことは必要になるでつ。
圧縮機翼列の高負荷化が必要となり，境界層の発達による損失の増加，サージマージンの低 下，起動安定性の低下に繋がる懸念があるでつ。
従って，高圧力比化と高性能・高信頼性を両立する ため，細部までを模擬した全段の数値流動解析による三次元翼形状の最適化や運用方法の最適化を検討。
その後スケールモデル圧縮機による検証により改善効果を確認する必要があるでつ。
従来の検証試験は３段又は４段の圧縮機にて実施。
多段圧縮機中のエンドウォール 境界層の発達を考慮した翼形状変更による改善効果の検証のため，前方８段を模擬したスケール モデル圧縮機を製作中。
本試験設備は可変静翼機構や抽気室を有しており，性能改 善効果の確認に加え，起動時の旋回失速等の不安定現象の抑制検証も実施する計画。
燃焼器の非定常性評価技術 サイクル効率の向上のためにはタービン入口温度の上昇が有効な手法の一つ。
NOx 排出量増加という相反する事象が存在する。低 NOx 化に対しては希薄予混合燃焼方式が有効 。
予混合燃焼では火炎位置が安定せず，発熱変動等に起因した燃焼振動が発生する 傾向があるでつ。
そのため，予混合燃焼器の開発では，予混合ガスの希薄化，均一化による低 NOx 化に加え，燃焼振動の抑制も大きな設計課題となっているでつ。
実燃焼器の燃焼振動評価技術とし て，非接触光学計測手法の一つである OH-PLIF 法（OH 平面レーザ誘起蛍光法）による火炎可視化。
そりを用いた評価手法の技術開発を進めているでつ。
実機スケールの燃焼器を用いた大気圧 燃焼試験にて火炎の可視化計測を実施し，同時に計測した圧力変動の位相に対する火炎変動 を評価。
試験装置概略と計測例を，計測により得られた火炎画像があるでつ。
レ イリーインデックス(図中 R)は燃焼振動による圧力変動と火炎変動の相関を示しており，赤色の 領域は燃焼振動を駆動する領域に対応するでつ。
本結果により，燃焼振動が大きな条件で燃焼振動 を駆動する不安定燃焼領域を特定することができたでつ)。
本評価技術を活用し，燃焼振動の発生原 因の解明を進めているでつ！
タービン排気ディフューザの性能向上 排気ディフューザは，下流方向へ流路面積が拡大し，これにより流れが減速し，静圧が回復。
その結果，最終段動翼出口の静圧は大気圧より低い状態となり，実質的なタービン部での圧 力比（膨張比），及び出力が増加するでつ。
このことがタービン効率を向上させる効果があるでつ。
しかし，排気 ディフューザ部は減速流れであるため流れの剥離等が生じやすくなるでつ。
高性能なディフューザの形状 設計のためには，ディフューザ内流れを正確に予測する技術が必要であるでつ。
そこで総合研究所では，先進の大規模流動解析を排気ディフューザの流路形状設計に適用。
タービン・ディフューザの内部流動を一体最適化したでつ。
これにより，排気ディフューザ内部流れ の剥離を抑制しつつ，従来以上の排気流速低減（静圧回復）を可能としたでつ。
これにより大幅な性能向上を実現。
本技術は，ディフューザ試験の詳細な流動計測により有効性を確認したでつ。
こりは、Ｊ形ガスター ビンのタービン翼及び排気ディフューザの設計に適用されているでつ。
タービン熱伝達率計測の最新手法 タービン翼の冷却設計には，熱伝達率の正確な面分布データが必要になるでつ。
従来は，薄膜ヒ ータと熱電対を用いて熱伝達率を計測（定常法）してきたでつ。
定常法は，点計測，高コストである他， 計測準備に長い期間を要するというデメリットがあったでつ。
そこで，主流加熱ヒータと赤外線カメラを 組み合わせることで，熱伝達率の面分布を，低コストかつ短い準備期間で計測できる技術（非定 常法）を開発。
非定常法では，主流をステップ的に加熱し，加熱に伴う供試体部の表面温度 変化を赤外線カメラで計測することで，熱伝達率の面分布を取得できるでつ。
定常法と比較して同等の 計測結果が得られており，非定常法の有効性が確認できたでつ。
本計測技術を用いた熱伝達率の 面分布取得により，局所的な熱負荷に応じた冷却設計が可能となり，冷却空気削減による性能向 上に貢献してるでつ。
先進遮熱コーティングの開発 先進遮熱コーティングでは、総合研究所で開 発した電子構造に基づく材料計算システムを適用したことでつ。
このことで、従来の試行錯誤的な開発手法 と異なり，理論的・解析的に，低熱伝導で，高温安定性に優れる候補材を探索・選定したでつ。
抽出し たセラミック材料は，溶射粉末の製造技術を開発の上，溶射施工技術の開発を実施。
溶射中 の粒子の速度分布や温度分布は TBC のミクロ組織に影響を及ぼすでつ。
これらを計測し，遮熱効果，耐久性に加え，高温エロージョン特性の評価試験装置を開発・活用。
これら各種特 性のバランスのとれた先進 TBC 用の成膜条件を選定したでつ。
さらに，ロボットシミュレーショ ンを活用することで，複雑形状である実翼形状でも，均質で，かつ良好な膜厚分布となる溶射施 工プログラムを開発。
これら一連の研究開発により得られた遮熱性，耐久性，耐エロージョン性を有するでつ。
この先進 TBC は，2011 年からT地点内の 1600℃級 M501Ｊ形ガスタービンに適用されたでつ。
10000 時間 を超える長期運転後，各部の健全性を確認すべく2013年３月に大規模な検査が行われたでつ。
実機運 転環境でも先進 TBC は良好な遮熱性と信頼性を有することが確認されたでつ。
タービン動翼の振動特性予測解析技術 1700℃級超高温ガスタービンにおいては，タービン翼が高温ガスから受ける流体力が増大し，
振動強度的に一層厳しい条件となるため，翼振動特性評価技術はこれまで以上に重要とな るでつ。
タービン動翼は，翼とシールピン間の摩擦により減衰を得るシールピンダンパ構造翼を採用。
この振動特性を精度良く予測することが信頼性向上の鍵となるでつ。
このため，ミクロ接触とマ クロ接触を組み合わせた接触長さ率という考え方を導入し，ミンドリン理論，ヘルツ接触理論と合わせてシールピンの剛性を推定することで，
翼とシールピン間の摩擦による接触状態を考慮した 予測解析技術の開発，検証を進めているでつ。
また，回転している動翼の翼面上の圧力変動を詳細計測し，動翼-静翼間の翼列干渉効果に より生じる動翼の励振力（動翼に加わる加振力）の発生メカニズムを考察・評価することで，
CFD による翼列干渉応答の予測精度向上に取り組んでいるでつ。
最新の CFD コードにより，動翼翼面の 圧力変動による励振力の振幅と位相を精度良く予測できるようになっているでつ。
ガスタービン開発を支える特殊計測技術は、 Ｔ地点における実機検証試験では開発要素の設計の妥当性や信頼性の確認を行ってるでつ。
最も過酷な運転環境下にさらされるタービン１段動翼には高温特殊計測技術を適用し，貴重な実 機データの取得を行っているでつ。
その代表例が，パイロメータ，チップクリアランス計測，非接触翼振 動計測。
高温用パイロメータはタービン１段動翼の表面温度を計測することでフィルム冷却 効果の確認を可能。
また，高温用クリアランス計測技術は，タービン１段動翼とケーシン グ間の非定常過渡期のクリアランス挙動を把握し，ガスタービンの性能向上に役立っているでつ。
また 近年では高温用非接触翼振動計測技術を開発し，実機環境下におけるタービン１段動翼全翼の 振動特性のばらつき評価が可能となったでつ。
そりがタービン１段動翼の振動強度評価の一助となっているでつ。
高性能シールの開発 1700℃級ガスタービンでは高温化に伴って構成部品の熱変形は大きくなるでつ。
特に高温化でそ の重要度が高まる冷却空気系統の各部で用いられるシールには，熱変形に伴う過渡的なクリアラ ンス変化への追従性が求められるでつ。
高性能シールの開発では，このようなクリアランス変化への追 従性とシール性能及び耐久性を有するシールとして，リーフシールの適用性評価を進めているでつ。
リーフシールは薄板を周方向に多層配置した柔な構造によりクリアランス変形に追従し，動圧及 び差圧による浮上力を利用してロータと非接触化することで長期のシール性能を確保。
本開発では，高性能シール特性試験装置を用いてクリアランス変化に対するシール特性データを取 得し，従来より広範囲なクリアランス変化に対して高い追従性とシール性能を有する
リーフシール の設計指針が得られているでつ。
経済産業省の“1700℃級ガスタービン技術実証事業”として実施中の 研究開発の一部。
1700℃級ガスタービンの技術開発では，実用化に必要な要素技術の開 発と実証を目指した実機適用技術の開発を実施中であり，技術検討や検証を経て，性能向上や 信頼性向上に対して有効性が確認された最新技術の一部は 1600℃級Ｊ形ガスタービンに随時適 用しているでつ。
同時に，得られた長期運用データを研究内容に反映することにより，開発した技術の 信頼性向上を図っているでつ。
これらの最新の複合発電技術の普及を通じて，火力発電所の CO2 削 減に大きく貢献する所存でつ。
さて総選挙が気になる６月でつなぁ～
またひとつ歳を重ねるタケスィがＨＰ更新したでつ！
http://eritakecy1029.jimdo.com/
1700℃級ガスタービン圧縮機では，タービン入口温度の上昇に伴うサイクル効率最適化のた め，高圧力比化が必要となるでつ。
この高圧力比化を従来機並みの段数，軸長で実現するためには以下のことは必要になるでつ。
圧縮機翼列の高負荷化が必要となり，境界層の発達による損失の増加，サージマージンの低 下，起動安定性の低下に繋がる懸念があるでつ。
従って，高圧力比化と高性能・高信頼性を両立する ため，細部までを模擬した全段の数値流動解析による三次元翼形状の最適化や運用方法の最適化を検討。
その後スケールモデル圧縮機による検証により改善効果を確認する必要があるでつ。
従来の検証試験は３段又は４段の圧縮機にて実施。
多段圧縮機中のエンドウォール 境界層の発達を考慮した翼形状変更による改善効果の検証のため，前方８段を模擬したスケール モデル圧縮機を製作中。
本試験設備は可変静翼機構や抽気室を有しており，性能改 善効果の確認に加え，起動時の旋回失速等の不安定現象の抑制検証も実施する計画。
燃焼器の非定常性評価技術 サイクル効率の向上のためにはタービン入口温度の上昇が有効な手法の一つ。
NOx 排出量増加という相反する事象が存在する。低 NOx 化に対しては希薄予混合燃焼方式が有効 。
予混合燃焼では火炎位置が安定せず，発熱変動等に起因した燃焼振動が発生する 傾向があるでつ。
そのため，予混合燃焼器の開発では，予混合ガスの希薄化，均一化による低 NOx 化に加え，燃焼振動の抑制も大きな設計課題となっているでつ。
実燃焼器の燃焼振動評価技術とし て，非接触光学計測手法の一つである OH-PLIF 法（OH 平面レーザ誘起蛍光法）による火炎可視化。
そりを用いた評価手法の技術開発を進めているでつ。
実機スケールの燃焼器を用いた大気圧 燃焼試験にて火炎の可視化計測を実施し，同時に計測した圧力変動の位相に対する火炎変動 を評価。
試験装置概略と計測例を，計測により得られた火炎画像があるでつ。
レ イリーインデックス(図中 R)は燃焼振動による圧力変動と火炎変動の相関を示しており，赤色の 領域は燃焼振動を駆動する領域に対応するでつ。
本結果により，燃焼振動が大きな条件で燃焼振動 を駆動する不安定燃焼領域を特定することができたでつ)。
本評価技術を活用し，燃焼振動の発生原 因の解明を進めているでつ！
タービン排気ディフューザの性能向上 排気ディフューザは，下流方向へ流路面積が拡大し，これにより流れが減速し，静圧が回復。
その結果，最終段動翼出口の静圧は大気圧より低い状態となり，実質的なタービン部での圧 力比（膨張比），及び出力が増加するでつ。
このことがタービン効率を向上させる効果があるでつ。
しかし，排気 ディフューザ部は減速流れであるため流れの剥離等が生じやすくなるでつ。
高性能なディフューザの形状 設計のためには，ディフューザ内流れを正確に予測する技術が必要であるでつ。
そこで総合研究所では，先進の大規模流動解析を排気ディフューザの流路形状設計に適用。
タービン・ディフューザの内部流動を一体最適化したでつ。
これにより，排気ディフューザ内部流れ の剥離を抑制しつつ，従来以上の排気流速低減（静圧回復）を可能としたでつ。
これにより大幅な性能向上を実現。
本技術は，ディフューザ試験の詳細な流動計測により有効性を確認したでつ。
こりは、Ｊ形ガスター ビンのタービン翼及び排気ディフューザの設計に適用されているでつ。
タービン熱伝達率計測の最新手法 タービン翼の冷却設計には，熱伝達率の正確な面分布データが必要になるでつ。
従来は，薄膜ヒ ータと熱電対を用いて熱伝達率を計測（定常法）してきたでつ。
定常法は，点計測，高コストである他， 計測準備に長い期間を要するというデメリットがあったでつ。
そこで，主流加熱ヒータと赤外線カメラを 組み合わせることで，熱伝達率の面分布を，低コストかつ短い準備期間で計測できる技術（非定 常法）を開発。
非定常法では，主流をステップ的に加熱し，加熱に伴う供試体部の表面温度 変化を赤外線カメラで計測することで，熱伝達率の面分布を取得できるでつ。
定常法と比較して同等の 計測結果が得られており，非定常法の有効性が確認できたでつ。
本計測技術を用いた熱伝達率の 面分布取得により，局所的な熱負荷に応じた冷却設計が可能となり，冷却空気削減による性能向 上に貢献してるでつ。
先進遮熱コーティングの開発 先進遮熱コーティングでは、総合研究所で開 発した電子構造に基づく材料計算システムを適用したことでつ。
このことで、従来の試行錯誤的な開発手法 と異なり，理論的・解析的に，低熱伝導で，高温安定性に優れる候補材を探索・選定したでつ。
抽出し たセラミック材料は，溶射粉末の製造技術を開発の上，溶射施工技術の開発を実施。
溶射中 の粒子の速度分布や温度分布は TBC のミクロ組織に影響を及ぼすでつ。
これらを計測し，遮熱効果，耐久性に加え，高温エロージョン特性の評価試験装置を開発・活用。
これら各種特 性のバランスのとれた先進 TBC 用の成膜条件を選定したでつ。
さらに，ロボットシミュレーショ ンを活用することで，複雑形状である実翼形状でも，均質で，かつ良好な膜厚分布となる溶射施 工プログラムを開発。
これら一連の研究開発により得られた遮熱性，耐久性，耐エロージョン性を有するでつ。
この先進 TBC は，2011 年からT地点内の 1600℃級 M501Ｊ形ガスタービンに適用されたでつ。
10000 時間 を超える長期運転後，各部の健全性を確認すべく2013年３月に大規模な検査が行われたでつ。
実機運 転環境でも先進 TBC は良好な遮熱性と信頼性を有することが確認されたでつ。
タービン動翼の振動特性予測解析技術 1700℃級超高温ガスタービンにおいては，タービン翼が高温ガスから受ける流体力が増大し，
振動強度的に一層厳しい条件となるため，翼振動特性評価技術はこれまで以上に重要とな るでつ。
タービン動翼は，翼とシールピン間の摩擦により減衰を得るシールピンダンパ構造翼を採用。
この振動特性を精度良く予測することが信頼性向上の鍵となるでつ。
このため，ミクロ接触とマ クロ接触を組み合わせた接触長さ率という考え方を導入し，ミンドリン理論，ヘルツ接触理論と合わせてシールピンの剛性を推定することで，
翼とシールピン間の摩擦による接触状態を考慮した 予測解析技術の開発，検証を進めているでつ。
また，回転している動翼の翼面上の圧力変動を詳細計測し，動翼-静翼間の翼列干渉効果に より生じる動翼の励振力（動翼に加わる加振力）の発生メカニズムを考察・評価することで，
CFD による翼列干渉応答の予測精度向上に取り組んでいるでつ。
最新の CFD コードにより，動翼翼面の 圧力変動による励振力の振幅と位相を精度良く予測できるようになっているでつ。
ガスタービン開発を支える特殊計測技術は、 Ｔ地点における実機検証試験では開発要素の設計の妥当性や信頼性の確認を行ってるでつ。
最も過酷な運転環境下にさらされるタービン１段動翼には高温特殊計測技術を適用し，貴重な実 機データの取得を行っているでつ。
その代表例が，パイロメータ，チップクリアランス計測，非接触翼振 動計測。
高温用パイロメータはタービン１段動翼の表面温度を計測することでフィルム冷却 効果の確認を可能。
また，高温用クリアランス計測技術は，タービン１段動翼とケーシン グ間の非定常過渡期のクリアランス挙動を把握し，ガスタービンの性能向上に役立っているでつ。
また 近年では高温用非接触翼振動計測技術を開発し，実機環境下におけるタービン１段動翼全翼の 振動特性のばらつき評価が可能となったでつ。
そりがタービン１段動翼の振動強度評価の一助となっているでつ。
高性能シールの開発 1700℃級ガスタービンでは高温化に伴って構成部品の熱変形は大きくなるでつ。
特に高温化でそ の重要度が高まる冷却空気系統の各部で用いられるシールには，熱変形に伴う過渡的なクリアラ ンス変化への追従性が求められるでつ。
高性能シールの開発では，このようなクリアランス変化への追 従性とシール性能及び耐久性を有するシールとして，リーフシールの適用性評価を進めているでつ。
リーフシールは薄板を周方向に多層配置した柔な構造によりクリアランス変形に追従し，動圧及 び差圧による浮上力を利用してロータと非接触化することで長期のシール性能を確保。
本開発では，高性能シール特性試験装置を用いてクリアランス変化に対するシール特性データを取 得し，従来より広範囲なクリアランス変化に対して高い追従性とシール性能を有する
リーフシール の設計指針が得られているでつ。
経済産業省の“1700℃級ガスタービン技術実証事業”として実施中の 研究開発の一部。
1700℃級ガスタービンの技術開発では，実用化に必要な要素技術の開 発と実証を目指した実機適用技術の開発を実施中であり，技術検討や検証を経て，性能向上や 信頼性向上に対して有効性が確認された最新技術の一部は 1600℃級Ｊ形ガスタービンに随時適 用しているでつ。
同時に，得られた長期運用データを研究内容に反映することにより，開発した技術の 信頼性向上を図っているでつ。
これらの最新の複合発電技術の普及を通じて，火力発電所の CO2 削 減に大きく貢献する所存でつ。
さて総選挙が気になる６月でつなぁ～
またひとつ歳を重ねるタケスィがＨＰ更新したでつ！
http://eritakecy1029.jimdo.com/
