JP2007092703A

JP2007092703A - タービン動翼の連結方法

Info

Publication number: JP2007092703A
Application number: JP2005285837A
Authority: JP
Inventors: Yoji Amahi; 洋二天日; Hideo Yoda; 秀夫依田; Masahito Machida; 雅人町田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】片当りやフレッティング疲労き裂の発生によるタービン動翼の信頼性が低下することを抑制したタイワイヤを用いたタービン動翼の連結構造を提供する。
【解決手段】タービン動翼１に設けた穴に通したタイワイヤによってタービン動翼１を連結するタービン動翼の連結構造において、タイワイヤ２ａ，２ｂの両端部にキャップ３ａ，３ｂを取り付け、タービンの回転により発生するタービン動翼１の捻れによって、キャップ３ａを隣り合うタイワイヤのキャップ３ｂと接触させて連結するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はタービン動翼に関する。

タービン動翼は、翼の固有振動数がロータ回転数の整数倍に近いとタービン動翼に大きな振動応力が発生することになり、タービン動翼の信頼性が低下する。そのため、タービン動翼の固有振動数は、ロータ回転数の整数倍と十分に離調するように設計されている。

近年の蒸気タービンの低圧段落に適用されるタービン動翼は、効率向上のために長大化が進んでおり、タービン動翼の固有振動数が低下してきている。タービン動翼の固有振動数が低下すると、回避すべき振動モードが多くなり、タービン動翼の固有振動数をロータ回転数の整数倍から十分に離調することが困難となる。そこで、タービン動翼の固有振動数を高くし、離調設計をしやすくする方法として、特開平２−１６９８０２号公報のようなタービン動翼に穴を設け、その穴にタイワイヤを通すことにより複数の動翼を連結するルースタイワイヤ連結構造が知られている。

特開平２−１６９８０２号公報（第４図）

前述した特許文献１のルースタイワイヤ連結構造は、タイワイヤ，スリーブ，リベットの３点の部品で構成されている。タービン動翼は、タービンの回転により発生する遠心力によって半径方向軸廻りに捩れるが、その時にタイワイヤの一部とスリーブの一部で接触する片当りが発生する。この片当りが局所的な当りであるほど接触面に高い面圧が発生し、タービン動翼の振動との影響によってフレッティング疲労き裂を発生するおそれがある。フレッティング疲労き裂が進展するとタイワイヤもしくはスリーブが折損することになり、タービン動翼の信頼性が低下する。

本発明の目的は、前述した片当りの発生を抑制し、フレッティング疲労き裂の発生によるタービン動翼の信頼性が低下することを抑制したタイワイヤを用いたタービン動翼の連結構造を提供するものである。

上記目的を達成する為に、本発明のタービン動翼は、各々のタービン動翼に設けられた穴をとおっているタイワイヤの端部に、タービン軸方向に対して角度をもった平面を有するキャップを取付け、隣り合うキャップ同士はタービン動翼が遠心力により半径方向軸廻りに捩れることでタービン軸方向に対して角度をもった平面で接触するように構成する。

本発明によれば、局所的な片当りを防止できるので、フレッティング疲労き裂が発生しタービン動翼の信頼性が低下することを抑制したタービン動翼を提供することができる。

一般的なルースタイワイヤ連結構造は、図５に示すようにタイワイヤ２，スリーブ５，リベット６の３点の部品で構成されている。タービン動翼は、タービンの回転により発生する遠心力によって半径方向軸廻りに捩れる。その時のルースタイワイヤ連結構造は図６に示すような状態となり、タイワイヤ２の一部とスリーブ５の一部で接触する片当り７が発生する。この片当り７が局所的な当りであるほど接触面に高い面圧が発生し、タービン動翼の振動との影響によってフレッティング疲労き裂を発生するおそれがある。フレッティング疲労き裂が進展するとタイワイヤ２もしくはスリーブ５が折損することになり、タービン動翼の信頼性が低下する。

図１は本発明を適用したタービン動翼を半径方向外周側から見た断面図である。図２は本発明を適用したタイワイヤの斜視図である。図３は本発明を適用したタービン動翼を半径方向外周側から見たタービンが回転中の断面図である。

タービン動翼１の半径方向高さの一部に周方向に貫通した穴８が設けられており、従来の技術と同様にタイワイヤ２が通っている。タイワイヤ２には全周の途中で１箇所もしくは複数の切れ目がある。タイワイヤ２の端部にはキャップ３が溶接，接着、もしくはネジ止めにより取付けられる。接触連結させるキャップ３ａ，３ｂの端面は、タービンの径方向から見て傾斜させた面に形成している。半径方向外周側から見た断面図で回転方向側のタービン動翼１ａを通るタイワイヤ２ａの端部に取付けられたキャップ３ａは挿入方向の反端面に、蒸気の流れる方向１０から回転方向１１に向かう方向の角度を正としたときに正となる角度をもった平面１２を有する。前述のキャップ３ａと隣り合うキャップ３ｂは、キャップ３ａと同様な形状に加工されており、キャップ３ａの挿入方向反端面の平面
１２と接触するか、微小な間隙を持つようにタイワイヤ２ｂの端部に取付ける。

タービンが回転すると、タービン動翼１の遠心力によって半径方向軸回りにタービン動翼１が捩じれる。タービン動翼１が捩れるとタイワイヤ２ａ及びタワイヤ２ｂにそれぞれつけられたキャップ３ａ及びキャップ３ｂのキャップ挿入方向反端面の平面が接触する。キャップ３ａ及びキャップ３ｂのキャップ挿入方向反端面の平面が接触することによって、連結力９が発生する。連結力９が発生することで隣り合うタイワイヤ同士が連結し、複数に分割された状態でありながら１本で作られたタイワイヤと同じような特性を得られるようになり、タービン動翼の固有振動数をロータ回転数の整数倍から十分に離調しやすくなる。また、平面同士で接触することによって、片当りが発生することを防止し、フレッティング疲労き裂が発生することでタービン動翼の信頼性が低下することを抑制できる。

前述したキャップ３ａ及び３ｂの平面には、図４に示すように平面１２が半径方向にずれることを防止するために凹凸部１３を設けても良い。その際には、一方の平面１２に凸部を設けた場合は他方の平面１２には凹部を設けることとする。

以上説明したように、本実施例では各々のタービン動翼に設けられた穴をとおるタイワイヤの端部に、タービン軸方向に対して角度をもった平面を有するキャップを取り付け、タービン動翼が遠心力により半径方向軸廻りに捩れることで、隣り合うキャップ同士をタービン軸方向に対して角度をもった平面で接触するように構成している。これにより、複数に分割されたタイワイヤを用いて切れ目の無い１本で作られたタイワイヤと同等の特性を得ることが出来る。また、局所的な片当りを防止できるので、フレッティング疲労き裂が発生しタービン動翼の信頼性が低下することを抑制したタービン動翼を提供することが出来る。この結果、タービン動翼の強度信頼性を向上させた連結構造とすることができる。

本発明の一実施例であるタービン動翼の半径方向外周側から見た断面図。本発明の一実施例であるタイワイヤにキャップを取付けた斜視図。本発明の一実施例であるタービン動翼が回転している状態を半径方向外周側から見た断面図。本発明の一実施例であるタイワイヤにキャップを取付けた斜視図。一般的なタイワイヤ連結構造を示した軸方向から見た断面図。一般的なタイワイヤ連結構造を示した半径方向から見た断面図。

符号の説明

１…タービン動翼、２ａ，２ｂ…タイワイヤ、３ａ，３ｂ…キャップ、４…タービン動翼の捩れる方向、５…スリーブ、６…リベット、７…片当り、８…穴、９…連結力、１０…蒸気の流れる方向、１１…回転方向、１２…平面、１３…凹凸部。

Claims

タービン動翼に設けた穴に通したタイワイヤによってタービン動翼を連結するタービン動翼の連結構造において、
前記タイワイヤの両端部にキャップを取り付け、タービンの回転により発生するタービン動翼の捻れによって、前記キャップを隣り合うタイワイヤのキャップと接触させて連結するように構成したことを特徴とするタービン動翼の連結構造。
請求項１において、前記キャップの接触面が平面，曲面、もしくは凹凸を設けた面であることを特徴とするタービン動翼の連結構造。
請求項１において、接触連結させる前記キャップの端面を、タービンの径方向から見て傾斜させた面に形成したことを特徴とするタービン動翼の連結構造。