水車主要部位における非破壊検査技術と構造解析システムの構築

摘要

当社の水力発電設備は運転開始後70年を越えるものが全体の約4割を占めている（図1).これらの更新を効率的かつ経済的に行うためにも適正な寿命診断·管理が必要である.水車主要部位であるステーベーンゃランナーベーンの寿命診断については，電気学会技術報告の寿命診断フローに基づき実施されている.その中で内部欠陥の検出においては，非破壊検査手法の一つである超音波探傷（Ultrasonic testing：UT）が多く用いられている.しかしながら，ステーベーン（図2）のような複雑形状物においては，内部欠陥の位置特定が難しく，従来の非破壊検査装置で測定した場合，不明瞭な欠陥データになる傾向がある.そのため，図3に示すように複数の内部欠陥が存在した場合，個別の欠陥に区分けができず，欠陥を大きく見積もらざるを得ない状況になる場合もあり，内部欠陥の検出精度の向上が求められている.そこで，水車主要部位を対象とした非破壊検査技術の高度化を目的として，従来の超音波探傷技術と三次元空間座標計測技術を統合した三次元超音波探傷（以下，「3D-UT」）の技術について，東北発電工業(株)が基本技術を確立後，当社と共同で3D-UT装置の開発を進めてきた.3D-UT装置はステーベーンゃランナーベーンの検査対象に対し，表面形状データと内部探傷データを採取·結合し，三次元的に可視化することによって，従来装置に比べ内部欠陥の位置を精度よく検出することが可能である.現在，3D-UT装置は当社管内における大型水車の検査を中心に実用化され非破壊検査工事に活用されている.当社ではさらに，寿命診断の精度向上を図るため，3D-UT検査データを活用した構造解析システムの構築に取り組hでいる.