JP2007198265A - Arranging method of turbine blade - Google Patents

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良造 田中
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幸一郎 辻
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arranging method of turbine blades 2 capable of readily determining an arrangement order of the rotor blades 2 for equalizing mass distribution in a circumferential direction by calculating an absolute value of a total W, A of unbalance amounts about a rotation axis O based on mass Wi and mounting positions Ai of the respective rotor blades 2. <P>SOLUTION: The method for determining the arrangement order of installing a plurality of rotor blade segments 2S on an outer periphery of a rotor disc 1 of a turbine while arranging them in the circumferential direction calculates the unbalance amounts Wi of the mass about the rotation axis O of the turbine based on the mass Wi and the mounting positions Ai of the respective rotor blades 2 and arranges the respective rotor blades 2 at arrangement positions for putting a difference between the absolute value of the total W, A of the unbalance amounts and predetermined target values with respect to all the rotor blades. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、タービンのロータディスクの外周に複数の動翼セグメントを周方向に並べて装着する配列順を、回転軸心回りのアンバランス量に基づいて決定するタービン動翼の配列方法に関する。   The present invention relates to a turbine blade arrangement method for determining an arrangement order in which a plurality of blade segments are arranged in the circumferential direction on the outer periphery of a rotor disk of a turbine based on an unbalance amount around a rotation axis.

ガスタービンエンジンのタービンのような、高速で回転するロータは、芯振れを抑制するために、周方向の質量分布を平均化する必要がある。そこで、従来、タービン動翼のロータディスクへの植込配列作業は、各動翼の質量を測定した後、図５のように、全体の質量を平均化するために、質量が大きい動翼から、１〜９，…の順に矢印で示すように、順次ロータディスクの円周上の相対向する位置（対角位置）へ配置して、回転軸心回りのアンバランス量を調整していた（例えば、特許文献１）。これは、動翼が鋳造などにより製造されるときに、質量に誤差が生じるからである。しかしながら、このような植込配列方法では、最適バランスの確保が容易でない。また、動翼の配列順によるバランス調整だけでなく、ロータディスクの一部を肉抜きしてバランス調整することもあり、局部的に肉抜きしたタービンロータに植え込まれた動翼を交換する場合、交換前と同じバランス状態を再現し、タービンロータ全体の振動特性を維持するような配列順を見つけ出すことは容易ではなかった。
特開昭６０−２５６７０号公報 A rotor that rotates at high speed, such as a turbine of a gas turbine engine, needs to average the mass distribution in the circumferential direction in order to suppress runout. Therefore, conventionally, the operation of implanting turbine rotor blades into the rotor disk is performed by measuring the mass of each rotor blade, and then, from FIG. , 1-9,..., As indicated by arrows in order, are arranged sequentially at opposite positions (diagonal positions) on the circumference of the rotor disk to adjust the unbalance amount around the rotation axis ( For example, Patent Document 1). This is because an error occurs in the mass when the rotor blade is manufactured by casting or the like. However, in such an implantation arrangement method, it is not easy to ensure an optimal balance. In addition to adjusting the balance according to the order in which the rotor blades are arranged, the balance may be adjusted by removing a portion of the rotor disk. When replacing the rotor blades that are implanted in a locally rotord turbine rotor It is not easy to find an arrangement order that reproduces the same balance state as before the replacement and maintains the vibration characteristics of the entire turbine rotor.
JP-A-60-25670

そこで、本発明は、回転軸心回りのアンバランス量を各動翼の質量および取付位置に基いて算出することにより、周方向の質量分布を平均化するための動翼の配列順を容易に決定することができるタービン動翼の配列方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention makes it easy to arrange the moving blades in order to average the mass distribution in the circumferential direction by calculating the unbalance amount around the rotation axis based on the mass and mounting position of each moving blade. It is an object to provide a method for arranging turbine blades that can be determined.

上記目的を達成するために、本発明に係るタービン動翼の配列方法は、タービンのロータディスクの外周に複数の動翼セグメントを周方向に並べて装着する配列順を決定する方法であって、各動翼の質量および取付位置に基いてタービンの回転軸心回りの前記質量のアンバランス量を算出し、すべての動翼についてのアンバランス量の総和と予め設定した目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置に各動翼を配列する。   In order to achieve the above object, a method for arranging turbine blades according to the present invention is a method for determining an arrangement order in which a plurality of blade segments are arranged in a circumferential direction on an outer periphery of a rotor disk of a turbine. Calculate the unbalance amount of the mass around the rotating shaft center of the turbine based on the rotor blade mass and the mounting position, and the error between the total unbalance amount for all the rotor blades and the preset target value is within the allowable range Arrange each rotor blade at the inner array position.

上記構成によれば、動翼の配列順が各動翼の質量および取付位置に基いてタービンの回転軸心回りの質量のアンバランス量を算出し、すべての動翼についてのアンバランス量の総和と予め設定した目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置に決定されるから、周方向の質量分布を平均化する動翼の配列順を容易に決定することができる。   According to the above configuration, the order of moving blades calculates the unbalance amount of the mass around the rotation axis of the turbine based on the mass and mounting position of each blade, and the sum of the unbalance amounts for all the blades. And the target value set in advance are determined to be within an allowable range, so that the order of moving blades for averaging the mass distribution in the circumferential direction can be easily determined.

本発明の好ましい態様によれば、ｎ個の動翼についてのアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜を、各動翼の質量Ｗｉと、前記ロータディスクの周方向の基準位置に対する各動翼の取付位置の位相Ａｉに基づき、次式によって算出する。   According to a preferred aspect of the present invention, the magnitude of the total unbalance amount | W | for the n moving blades is set to the mass Wi of each moving blade and each moving blade with respect to the reference position in the circumferential direction of the rotor disk. Is calculated by the following equation based on the phase Ai of the mounting position.

前記回転軸心を通り回転軸心と直交する水平軸および垂直軸を設定し、水平軸上に回転軸心回りの位相のゼロ点を設定し、
アンバランス質量の位相π／２ｒａｄ（ラジアン）の方向の成分をａとし、
アンバランス質量の位相０ｒａｄの方向の成分をｂとしたとき、 Set a horizontal axis and a vertical axis passing through the rotation axis and orthogonal to the rotation axis, and setting a zero point of the phase around the rotation axis on the horizontal axis;
The component in the direction of the phase π / 2 rad (radian) of the unbalanced mass is a,
When b is the component in the direction of phase 0 rad of the unbalanced mass,

Figure 2007198265
Figure 2007198265

Figure 2007198265
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この構成によれば、測定した動翼の質量Ｗｉと取付位置の位相Ａｉにより、回転軸心を始点とするベクトル量であるアンバランス量について、アンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜を正確に算出し、目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置から動翼の配列順を決定することができる。   According to this configuration, the magnitude of the unbalance amount | W | is accurately determined based on the measured blade mass Wi and the phase Ai of the mounting position for the unbalance amount that is a vector amount starting from the rotational axis. And the order of moving blade arrangement can be determined from the arrangement position where the error from the target value is within the allowable range.

本発明の好ましい態様によれば、アンバランス量の総和の位相Ａを、次式によって算出する。   According to a preferred aspect of the present invention, the phase A of the sum of unbalance amounts is calculated by the following equation.

ｂ＞０のとき When b> 0

Figure 2007198265
Figure 2007198265

ｂ＜０かつａ≧０のとき When b <0 and a ≧ 0

Figure 2007198265
Figure 2007198265

ｂ＜０かつａ＜０のとき When b <0 and a <0

Figure 2007198265
Figure 2007198265

ｂ=０かつａ＞０のとき When b = 0 and a> 0

Figure 2007198265
Figure 2007198265

ｂ=０かつａ＜０のとき When b = 0 and a <0

Figure 2007198265
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この構成によれば、例えば、動翼を交換する場合、動翼について交換前にアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜および位相Ａを算出して、交換後のアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜および位相Ａの前記目標値とすることで、質量および位相の両方について、交換前と同じバランス状態を再現し、タービンロータ全体の振動特性を交換前と同一に維持するような配列順を容易に見出すことができる。   According to this configuration, for example, when exchanging the moving blade, the magnitude | W | and the phase A of the unbalance amount before the replacement of the moving blade are calculated, and the sum of the unbalance amount after the exchange is calculated. By setting the target values of the height | W | and the phase A, the same balance state as that before the replacement is reproduced for both the mass and the phase, and the vibration characteristics of the entire turbine rotor are maintained the same as before the replacement. The order can be easily found.

本発明に係るタービン動翼の配列方法によれば、各動翼の質量および取付位置に基いてタービンの回転軸心回りの質量のアンバランス量を算出し、すべての動翼についてのアンバランス量の総和と予め設定した目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置から動翼の配列順を容易に決定することができる。   According to the method for arranging turbine blades according to the present invention, the unbalance amount of the mass around the rotation axis of the turbine is calculated based on the mass and the mounting position of each blade, and the unbalance amount for all the blades The arrangement order of the rotor blades can be easily determined from the arrangement position where the error between the sum of the values and the preset target value falls within the allowable range.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すタービンロータＴは、ガスタービンエンジンに用いられる。ガスタービンエンジンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮機からの圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器、および燃焼器からの高温、高圧の燃焼ガスにより駆動されるタービンを備えている。前記タービンの回転部に図１のタービンロータＴが使用される。このタービンロータＴは、金属製のロータディスク１の外周にセラミック製の動翼２を植設したものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The turbine rotor T shown in FIG. 1 is used for a gas turbine engine. The gas turbine engine includes a compressor that compresses air, a combustor that supplies and burns fuel to compressed air from the compressor, and a turbine that is driven by high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor. The turbine rotor T of FIG. 1 is used for the rotating part of the turbine. The turbine rotor T has a ceramic rotor blade 2 implanted on the outer periphery of a metal rotor disk 1.

動翼２は、図２の正面図のように、複数の動翼セグメント２Ｓをロータディスク１の周方向に並べたものである。動翼セグメント２Ｓは、燃焼ガスの通路５（図１）に配置される動翼部２１と、これの基部側に台座部２２を介して一体に設けられた係合部２３とを有する。係合部２３は、その周方向両側に膨出する膨出部２３ａを有するダブテール型である。一方、ロータディスク１の外周部分には、外周面１０から凹入して前記係合部２３を受け入れる係合凹所１１が軸方向に貫通して形成されており、この係合凹所１１に係合部２３を軸方向にスライドさせて嵌め込むことにより、前記動翼セグメント２Ｓをロータディスク１の外周に周方向に等間隔に並べて取り付けている。   The moving blade 2 is formed by arranging a plurality of moving blade segments 2S in the circumferential direction of the rotor disk 1 as shown in the front view of FIG. The moving blade segment 2S includes a moving blade portion 21 disposed in the combustion gas passage 5 (FIG. 1), and an engaging portion 23 provided integrally with a base portion 22 on the base side thereof. The engaging portion 23 is a dovetail type having a bulging portion 23a that bulges on both sides in the circumferential direction. On the other hand, an engaging recess 11 that is recessed from the outer peripheral surface 10 and receives the engaging portion 23 is formed in the outer peripheral portion of the rotor disk 1 so as to penetrate in the axial direction. The moving blade segment 2S is attached to the outer periphery of the rotor disk 1 at equal intervals in the circumferential direction by sliding the engaging portion 23 in the axial direction.

本実施形態に係るタービン動翼２の配列方法では、図３に示すように、ロータディスク１の外周にｎ個の動翼セグメント２Ｓが等間隔に配列される。すべての動翼セグメント２Ｓについて、ロータディスク１の半径方向における重心の位置、つまり回転軸心Ｏから重心までの距離は、同一と仮定している。ロータディスク１において、上流側から見て回転軸心Ｏを原点とし、この回転軸心Ｏを通り回転軸心Ｏと直交する水平軸および垂直軸を設定し、水平軸上に回転軸心Ｏ回りの位相Ａｉのゼロ点を設定して、取付位置の位相（角度）Ａ１＝０ｒａｄ（ラジアン）とし、周方向の基準位置とする。この基準位置に１個目の動翼セグメント２Ｓを配列する。残りｎ−１個の動翼セグメント２Ｓの配列位置は、前記基準位置から回転軸心Ｏに対して反時計回りに、２個目、３個目、…、ｎ個目となるように等間隔に設定されている。 In the method for arranging the turbine rotor blades 2 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, n rotor blade segments 2 </ b> S are arranged at equal intervals on the outer periphery of the rotor disk 1. It is assumed that the position of the center of gravity in the radial direction of the rotor disk 1, that is, the distance from the rotation axis O to the center of gravity is the same for all the rotor blade segments 2S. In the rotor disk 1, the rotation axis O as the origin when viewed from the upstream side is set, a horizontal axis and a vertical axis passing through the rotation axis O and orthogonal to the rotation axis O are set, and the rotation axis O around the horizontal axis is set. The zero point of the phase Ai is set, and the phase (angle) A 1 = 0 rad (radian) of the mounting position is set as the reference position in the circumferential direction. The first blade segment 2S is arranged at this reference position. Arrangement positions of the remaining n-1 blade segments 2S are equally spaced so as to be second, third,..., N from the reference position counterclockwise with respect to the rotation axis O. Is set to

アンバランス量Ｗはベクトル値であり、各動翼セグメント２Ｓによる質量のアンバランス量Ｗｉは、動翼セグメント２Ｓの質量Ｗｉおよびその取付位置の位相Ａｉで表され、この総和がタービンロータＴ全体のアンバランス量Ｗとなる。ｎ個の動翼セグメント２Ｓについて、アンバランス量の総和の大きさ（質量アンバランス）｜Ｗ｜およびアンバランス量の総和の位相（位相アンバランス）Ａは、各動翼の質量Ｗｉと、前記ロータディスク１の周方向の基準位置に対する各動翼の取付位置の位相Ａｉとしたとき、次式によって算出される。   The unbalance amount W is a vector value, and the mass unbalance amount Wi by each rotor blade segment 2S is represented by the mass Wi of the rotor blade segment 2S and the phase Ai of the mounting position thereof. The unbalance amount is W. For the n blade segments 2S, the total unbalance amount (mass unbalance) | W | and the phase of the unbalance amount (phase unbalance) A are the mass Wi of each blade, and When the phase Ai of the attachment position of each rotor blade with respect to the reference position in the circumferential direction of the rotor disk 1 is used, it is calculated by the following equation.

前記回転軸心を通り回転軸心と直交する水平軸および垂直軸を設定し、水平軸上に回転軸心回りの位相のゼロ点を設定し、
アンバランス質量の位相π／２ｒａｄの方向の成分をａとし、
アンバランス質量の位相０ｒａｄの方向の成分をｂとしたとき、 Set a horizontal axis and a vertical axis passing through the rotation axis and orthogonal to the rotation axis, and setting a zero point of the phase around the rotation axis on the horizontal axis;
The component in the direction of the phase π / 2 rad of the unbalanced mass is a,
When b is the component in the direction of phase 0 rad of the unbalanced mass,

Figure 2007198265
Figure 2007198265

Figure 2007198265
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ここで、アンバランス量の総和の位相Ａを、Ａ＝ｆ（ａ，ｂ）＝ｔａｎ−１（ａ／ｂ）によって求める。この逆三角関数であるＡ＝ｔａｎ−１（ａ／ｂ）（アークタンジェント）は、−πｒａｄ＜Ａ≦＋πｒａｄの値を取り得る関数である。しかし、実際の計算では、位相Ａは−π／２ｒａｄ＜Ａ＝ｔａｎ−１（ａ／ｂ）≦＋π／２ｒａｄの範囲の値しか返さないことと、分母ｂ＝０のときに位相Ａが定義されないことから、次式のように、ａとｂの符号で５つの場合分けを行って、位相Ａを求める。 Here, the phase A of the sum of the unbalance amounts is obtained by A = f (a, b) = tan −1 (a / b). This inverse trigonometric function A = tan −1 (a / b) (arc tangent) is a function that can take a value of −πrad <A ≦ + πrad. However, in actual calculation, the phase A is defined as a phase A that returns only a value in the range of −π / 2 rad <A = tan −1 (a / b) ≦ + π / 2 rad, and the denominator b = 0. Therefore, as shown in the following equation, the five cases are divided by the signs of a and b to obtain the phase A.

ｂ＞０のとき When b> 0

Figure 2007198265
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ｂ＜０かつａ≧０のとき When b <0 and a ≧ 0

Figure 2007198265
Figure 2007198265

ｂ＜０かつａ＜０のとき When b <0 and a <0

Figure 2007198265
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ｂ=０かつａ＞０のとき When b = 0 and a> 0

Figure 2007198265
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ｂ=０かつａ＜０のとき When b = 0 and a <0

Figure 2007198265
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Ａは、アンバランス量の総和の位相である。アンバランス量の総和は、｜Ｗ｜の長さと角度（位相）Ａを持つベクトルＷで表される。算出されたアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜および位相Ａが、予め設定したそれぞれの目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置に、各動翼セグメント２Ｓを配列する。   A is the phase of the sum of the unbalance amounts. The total unbalance amount is represented by a vector W having a length of | W | and an angle (phase) A. The rotor blade segments 2S are arranged at arrangement positions where the calculated sum of the unbalance amounts | W | and the phase A are within an allowable range of an error from each preset target value.

このようなアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａの計算はコンピュータを利用して行われる。例えば、ＶＢＡ（Visual Basic for Applications）のような言語で植翼順最適化プログラムが作成される。また、ＥＸＣＥＬのような表計算ソフトウェアを利用すれば、動翼２の質量Ｗｉのようなデータの入力が容易になる。   The calculation of the sum of the unbalance amounts | W |, A is performed using a computer. For example, a transplantation order optimization program is created in a language such as VBA (Visual Basic for Applications). Further, if spreadsheet software such as EXCEL is used, data such as the mass Wi of the moving blade 2 can be easily input.

動翼２の配列の最適化はつぎのようにして行われる。まず、作業者によって任意の順序で各動翼２の質量Ｗｉが入力される。入力された質量Ｗｉを大きいものから順に、予め定めた第１の配列パターン（例えば図５の従来例のパターン）で配列し、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出する。算出したアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを目標値と比較し、目標値との誤差が許容範囲外である場合、予め定めた第２のパターン、例えば、予め定めた１つの動翼２と他の１つとの配列位置を交換して、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出し、目標値と比較する。目標値との誤差が許容範囲内になれば計算を終了する。依然として目標値との誤差が許容範囲外である場合、さらに、第３のパターンとして、前記予め定めた動翼２と、第２のパターンとは異なる他の動翼２との配列位置を交換して、再度、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出し、目標値と比較する。   Optimization of the arrangement of the rotor blades 2 is performed as follows. First, the mass Wi of each rotor blade 2 is input by an operator in an arbitrary order. The input masses Wi are arranged in order from the largest in the order of the first arrangement pattern (for example, the pattern of the conventional example in FIG. 5), and the total unbalance amount | W |, A is calculated. When the calculated sum of the unbalance amounts | W |, A is compared with a target value, and an error from the target value is outside the allowable range, a predetermined second pattern, for example, a predetermined single blade 2 And the other one are exchanged to calculate the sum of unbalance amounts | W |, A and compare it with the target value. If the error from the target value is within the allowable range, the calculation is terminated. When the error from the target value is still outside the allowable range, the arrangement position of the predetermined moving blade 2 and another moving blade 2 different from the second pattern is exchanged as the third pattern. Then, the sum of the unbalance amounts | W |, A is calculated again and compared with the target value.

次に、前記植翼最適順決定プログラムの使用方法について説明する。
初めに作業者は、コンピュータにロータディスク１に組付けられる各動翼２の情報、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａの目標値、誤差許容範囲（許容値）、計算回数およびタービンロータＴの情報をそれぞれ入力する。動翼２の情報として、動翼セグメント２Ｓの識別情報ＩＤおよび製造工程を表すシリアルナンバーＳ／Ｎが質量Ｗｉとともに入力される。動翼セグメント２Ｓの質量Ｗｉは１／１０ｇ単位まで測定する。入力される動翼２の情報は取付位置の位相Ａｉに対して任意の配列順で入力される。例えば、動翼２の取付個数ｎを４５個とする場合、１〜４５個目までの任意の取付位置の位相Ａｉに対応させて動翼２の情報を入力する。 Next, the usage method of the said optimal wing transplant order determination program is demonstrated.
First, the operator uses information on each rotor blade 2 assembled to the rotor disk 1 in the computer, the total unbalance amount | W |, the target value of A, the allowable error range (allowable value), the number of calculations, and the turbine rotor T. Enter the information for each. As information of the moving blade 2, the identification information ID of the moving blade segment 2S and the serial number S / N representing the manufacturing process are input together with the mass Wi. The mass Wi of the rotor blade segment 2S is measured up to 1/10 g. The information of the moving blade 2 to be input is input in an arbitrary arrangement order with respect to the phase Ai of the mounting position. For example, when the number n of the moving blades 2 is 45, information on the moving blades 2 is input in correspondence with the phase Ai at any one of the first to 45th mounting positions.

アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａの目標値および誤差許容範囲（許容値）を入力する。目標値は、新造品の場合、回転軸心Ｏと一致するようにアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜を０ｇと設定し、アンバランス量の総和の位相Ａは指定なしとする。タービンロータＴの保守にあたって、動翼２を交換する場合は、交換前のバランスを維持するために、交換前のアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａをメモリーに記憶しておく。これにより、交換前のアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａが交換の際の目標値となる。許容値は、例えば、アンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜について±１ｇ、アンバランス量の総和の位相Ａについて±１ｄｅｇ（π／１８０ｒａｄ）とする。   Input the sum of unbalance amounts | W |, the target value of A, and the allowable error range (allowable value). In the case of a new product, the target value is set to 0 g so that the sum of unbalance amounts is equal to the rotational axis O, and the phase A of the sum of unbalance amounts is not specified. When the rotor blade 2 is replaced during maintenance of the turbine rotor T, the total unbalance amount | W |, A before replacement is stored in a memory in order to maintain the balance before replacement. Thus, the total unbalance amount | W |, A before replacement becomes a target value for replacement. The allowable values are, for example, ± 1 g for the sum of the unbalance amounts | W | and ± 1 deg (π / 180 rad) for the phase A of the sum of the unbalance amounts.

つぎに、配列の入れ替え回数である計算回数を入力する。また、タービンロータＴの情報として、取り付けられるタービン本体の製品番号、タービンロータＴの製品番号、および新造品または交換のような情報を入力する。   Next, the number of calculations, which is the number of array replacements, is input. Further, as the information on the turbine rotor T, information such as the product number of the turbine main body to be attached, the product number of the turbine rotor T, and a new product or replacement is input.

必要なデータの入力が完了すると、作業者は植翼順最適化プログラムを開始させる。入力したデータに基づいて上述の植翼順最適化プログラムが始動し、上述した計算式に基づくアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａの計算および目標値との比較が行われる。新造品の場合は、アンバランス量の総和の位相Ａの計算および目標値との比較は行われない。   When the necessary data has been entered, the worker starts the blast-fed order optimization program. Based on the input data, the above-described wing transplantation optimization program is started, and the sum of unbalance amounts | W |, A based on the above-described calculation formula is calculated and compared with the target value. In the case of a new product, the calculation of the phase A of the sum of the unbalance amounts and the comparison with the target value are not performed.

すなわち、入力された質量Ｗｉを大きいものから順に、予め定めた第１の配列パターン（例えば図５の従来例のパターン）で配列し、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出する。算出したアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを目標値と比較し、目標値との誤差が許容範囲外である場合、交換対象として予め定めた１つの動翼２、例えば図３における１番目の動翼２と、他の１つとの配列位置を交換して（１回目の並び替え）、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出し、目標値と比較する。目標値との誤差が許容範囲内になれば計算を終了する。依然として目標値との誤差が許容範囲外である場合、さらに、前記１番目の動翼２と、２回目とは異なる他の動翼２との配列位置を交換して（２回目の並び替え）、再度、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出し、目標値と比較する。このようにして、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａと目標値との誤差が許容範囲内になるまで、前記入力された計算回数にわたり、配列順を並び替えて計算する。   That is, the input masses Wi are arranged in order from the largest in the first arrangement pattern (for example, the conventional pattern in FIG. 5), and the sum of the unbalance amounts | W |, A is calculated. If the total sum | W |, A of the calculated unbalance amount is compared with the target value and the error from the target value is outside the allowable range, one blade 2 that is predetermined as the replacement target, for example, the first in FIG. The arrangement position of the moving blade 2 and the other one is exchanged (first rearrangement), and the sum of the unbalance amounts | W |, A is calculated and compared with the target value. If the error from the target value is within the allowable range, the calculation is terminated. If the error from the target value is still outside the allowable range, the arrangement position of the first moving blade 2 and the other moving blade 2 different from the second one is exchanged (second rearrangement). Again, the sum of the unbalance amounts | W |, A is calculated and compared with the target value. In this way, the calculation is performed by rearranging the arrangement order over the inputted number of calculations until the error between the sum of unbalance amounts | W |, A and the target value falls within the allowable range.

植翼順最適化プログラムが計算を終了すると、アンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａと目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置に対応するように動翼２の情報が並び替えられた配列順がコンピュータの表示画面に出力される。出力された計算結果に基づいて、作業者は動翼２の識別情報ＩＤを確認しながら、ロータディスク１に算出された配列順に植え込み作業を行う。   When the blade order optimization program finishes the calculation, the information on the rotor blade 2 is rearranged so that the error between the sum of unbalance amounts | W |, A and the target value falls within the allowable range. The sequence is displayed on the computer display screen. Based on the output calculation result, the operator performs the implantation work in the order of arrangement calculated on the rotor disk 1 while confirming the identification information ID of the rotor blade 2.

各取付位置の位相Ａｉでのアンバランス量（動翼の質量）Ｗｉを例えば図４に示すような円グラフにしてコンピュータの表示画面上に出力することができる。アンバランス量を円グラフにすることにより、全体のバランスを一見して把握することができる。特に、極端に質量の大きな動翼セグメント２Ｓが含まれている場合に容易に気付くことができる。また、アンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜、およびその位相Ａを表示し、許容誤差範囲も合わせて表示することにより、許容値の範囲内であるか否かを一見して把握することができる。   The unbalance amount (moving blade mass) Wi at the phase Ai of each mounting position can be output as a pie chart as shown in FIG. 4 on the display screen of the computer. By making the unbalance amount a pie chart, it is possible to grasp the overall balance at a glance. In particular, it can be easily noticed when the blade segment 2S having an extremely large mass is included. Also, by displaying the magnitude of the total unbalance amount | W | and its phase A and also displaying the allowable error range, it is possible to grasp at a glance whether or not it is within the allowable value range. Can do.

以上のとおり、本発明に係るタービン動翼２の配列方法によれば、各動翼２の質量Ｗｉおよび取付位置Ａｉに基いて回転軸心Ｏ回りのアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａを算出し、すべての動翼２についてのアンバランス量の総和｜Ｗ｜，Ａと予め設定した目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置から動翼２の配列順を容易に決定することができる。   As described above, according to the method for arranging the turbine rotor blades 2 according to the present invention, the sum | W |, A of the unbalance amounts around the rotation axis O based on the mass Wi of each rotor blade 2 and the mounting position Ai. Calculate and easily determine the arrangement order of the moving blades 2 from the arrangement position where the sum of the unbalance amounts | W |, A for all the moving blades 2 and the error between the preset target value are within the allowable range. Can do.

本発明に係るタービン動翼の配列方法により動翼が取り付けられたタービンロータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the turbine rotor to which the rotor blade was attached by the method for arranging turbine rotor blades according to the present invention. 同タービンロータの要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of the same turbine rotor. 本発明に係るタービン動翼の配列方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the arrangement | sequence method of the turbine rotor blade which concerns on this invention. 同タービン動翼の配列方法により決定された各取付位置の位相での質量のアンバランス量を示す円グラフである。It is a pie chart which shows the amount of mass imbalance in the phase of each attachment position determined by the arrangement method of the same turbine rotor blade. 従来のタービン動翼の配列方法を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the conventional method for arranging turbine blades.

符号の説明Explanation of symbols

１ ロータディスク
２ 動翼
２Ｓ 動翼セグメント
Ｔ タービンロータ
Ｗ アンバランス量
Ｗｉ 質量のアンバランス量（各動翼の質量）
｜Ｗ｜ アンバランス量の総和の大きさ
Ａｉ 各動翼の取付位置の位相
Ａ アンバランス量の総和の位相 1 Rotor disk 2 Rotor blade 2S Rotor blade segment T Turbine rotor W Unbalance amount Wi Mass unbalance amount (mass of each rotor blade)
| W | Amount of total unbalanced amount Ai Phase of mounting position of each blade A Phase of total unbalanced amount

Claims (3)

タービンのロータディスクの外周に複数の動翼セグメントを周方向に並べて装着する配列順を決定する方法であって、
各動翼の質量および取付位置に基いてタービンの回転軸心回りの前記質量のアンバランス量を算出し、すべての動翼についてのアンバランス量の総和と予め設定した目標値との誤差が許容範囲内となる配列位置に各動翼を配列するタービン動翼の配列方法。 A method for determining an arrangement order in which a plurality of blade segments are arranged in the circumferential direction on the outer periphery of a rotor disk of a turbine,
Calculate the unbalance amount of the mass around the rotation axis of the turbine based on the mass and mounting position of each blade, and allow an error between the sum of the unbalance amounts for all blades and the preset target value. A turbine blade arrangement method in which each blade is arranged at an arrangement position within a range. 請求項１において、ｎ個の動翼についてアンバランス量の総和の大きさ｜Ｗ｜を、各動翼の質量Ｗｉと、前記ロータディスクの周方向の基準位置に対する各動翼の取付位置の位相Ａｉに基づき、次式によって算出するタービン動翼の配列方法。
前記回転軸心を通り回転軸心と直交する水平軸および垂直軸を設定し、水平軸上に回転軸心回りの位相のゼロ点を設定し、
アンバランス量の位相π／２ｒａｄの方向の成分をａとし、
アンバランス量の位相０ｒａｄの方向の成分をｂとしたとき、
Figure 2007198265
Figure 2007198265
 2. The total unbalance amount | W | for n moving blades according to claim 1, wherein the mass Wi of each moving blade and the phase of the mounting position of each moving blade with respect to the reference position in the circumferential direction of the rotor disk A method for arranging turbine rotor blades based on Ai and calculated by the following equation.
Set a horizontal axis and a vertical axis passing through the rotation axis and orthogonal to the rotation axis, and setting a zero point of the phase around the rotation axis on the horizontal axis;
The component in the direction of the phase π / 2 rad of the unbalance amount is a,
When the component in the direction of phase 0 rad of the unbalance amount is b,
Figure 2007198265
Figure 2007198265
 請求項２において、アンバランス量の総和の位相Ａを、次式によって算出するタービン動翼の配列方法。
ｂ＞０のとき
Figure 2007198265
 ｂ＜０かつａ≧０のとき
Figure 2007198265
 ｂ＜０かつａ＜０のとき
Figure 2007198265
 ｂ=０かつａ＞０のとき
Figure 2007198265
 ｂ=０かつａ＜０のとき
Figure 2007198265
 3. The turbine rotor blade arrangement method according to claim 2, wherein the phase A of the sum of the unbalance amounts is calculated by the following equation.
When b> 0
Figure 2007198265
 When b <0 and a ≧ 0
Figure 2007198265
 When b <0 and a <0
Figure 2007198265
 When b = 0 and a> 0
Figure 2007198265
 When b = 0 and a <0
Figure 2007198265
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