JP2013217220A - Fuel gas compressor, fuel gas compressor moving blade assembling method, and fuel gas compressor moving blade removing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料ガス圧縮機、燃料ガス圧縮機の動翼組み付け方法、および、燃料ガス圧縮機の動翼取り外し方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel gas compressor, a method of assembling a moving blade of a fuel gas compressor, and a method of removing a moving blade of a fuel gas compressor.
従来、気体に含まれる腐食性成分によって腐食が生じないように、腐食性成分を含む気体に接触する翼などの部材にポリイミド層による防食コーティングを施した蒸気タービンが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a steam turbine is known in which an anticorrosive coating with a polyimide layer is applied to a member such as a blade that contacts a gas containing a corrosive component so that the corrosive component contained in the gas does not cause corrosion (for example, patents). Reference 1).
ところで、ガスタービンの燃料ガス圧縮機は、図6(a)に示すように、回転軸に取り付けられたディスク126の翼溝158に動翼122の翼根155が嵌合されて、動翼122がディスク126に取り付けられており、設計上、翼溝158と翼根155との間には僅かな隙間dが形成されている。そして、上記ガスタービンの燃料ガス圧縮機にあっては、定期検査の際に動翼122をディスク126から取り外して検査を行っている。
By the way, in the fuel gas compressor of the gas turbine, as shown in FIG. 6A, the
一方、上記ガスタービンで用いる燃料ガスは硫黄分を含有する場合がある。そのため、動翼122とディスク126とに含まれる鉄と硫黄とが接触することで、図6(b)に示すように硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層300が、動翼122およびディスク126の互いに対向する面156,166に形成されてしまう。特に、動翼122の翼根155とディスク126の翼溝158との互いに対向する面156,166に硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層300が形成された場合、翼根155と翼溝158との間の隙間dが埋まって固着してしまう場合がある。そのため、定期検査で動翼122をディスク126から取り外す際に、上記隙間dに潤滑油を浸透させて衝撃を加えるなど、無理矢理ディスク126から動翼122を取り外していた。さらに、この方法を用いても動翼122を取り外すことができない場合には、機械加工を行ってディスク126から動翼122を取り外していた。そのため、傷つきや変形が生じて動翼122への負荷が大きくなってしまうという課題がある。
On the other hand, the fuel gas used in the gas turbine may contain a sulfur content. Therefore, when the iron and sulfur contained in the rotor blade 122 and the
また、上記定期検査は、その実施間隔の延長が要望されており、仮に実施間隔が延長された場合には、ディスク126から動翼122を取り外さない期間が長くなるため、動翼122とディスク126間における固着度がより進行してしまうことが懸念されている。
Further, it is desired to extend the execution interval of the periodic inspection. If the execution interval is extended, the period during which the rotor blade 122 is not removed from the
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動翼の翼根とディスクの翼溝との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、ディスクや動翼にかかる負荷を軽減することができ、さらには、作業時間の短縮によりガスタービン等の稼働率向上を図ることができる燃料ガス圧縮機、燃料ガス圧縮機の動翼組み付け方法、および、燃料ガス圧縮機の動翼取り外し方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the blade root of the moving blade and the blade groove of the disk from sticking, thereby reducing the burden on the operator for the removal work, and the disk and the moving blade. The fuel gas compressor, the method of assembling the moving blades of the fuel gas compressor, and the fuel gas compression capable of reducing the work load and further improving the operating rate of the gas turbine and the like by shortening the working time A method for removing a moving blade of a machine is provided.
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る燃料ガス圧縮機は、翼本体、および、翼本体の基端に設けられた翼根を有する動翼と、回転軸に設けられて前記翼根が嵌合される翼溝を有するディスクと、前記翼根と前記翼溝との隙間に充填され、使用温度に対する耐熱性を有した充填材とを備えることを特徴としている。
このように構成することで、耐熱性を有した充填材により、互いに対向する動翼の翼根の面およびディスクの翼溝の面が、それぞれ燃料ガスに接触するのを防止することができるため、翼根と翼溝との隙間に硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層が形成されるのを防止することができる。
In order to solve the above problems, the following configuration is adopted.
A fuel gas compressor according to the present invention has a blade main body, a moving blade having a blade root provided at a base end of the blade main body, and a blade groove provided on a rotating shaft and fitted with the blade root. It is characterized by comprising a disk and a filler that fills the gap between the blade root and the blade groove and has heat resistance against the operating temperature.
With such a configuration, the heat-resistant filler can prevent the blade root surface and the blade groove surface of the disk facing each other from coming into contact with the fuel gas, respectively. It is possible to prevent formation of a corrosion product layer mainly composed of iron sulfide in the gap between the blade root and the blade groove.
また、この発明に係る燃料ガス圧縮機の動翼組み付け方法は、回転軸に設けられたディスクに動翼を組み付けるガスタービンの動翼組み付け方法において、前記ディスクに形成された翼溝に、前記動翼の翼根を嵌合する工程と、前記翼溝と前記翼根との隙間に、使用温度に対する耐熱性を有した充填材を充填する工程とを備えることを特徴としている。
このように構成することで、ディスクに動翼を組み付けた後に、翼溝と翼根との隙間に充填材を充填すればよいため、容易に充填材を充填することができると共に、燃料ガスが翼溝および翼根に接触するのを防止することができる。
Also, a moving blade assembly method for a fuel gas compressor according to the present invention is the method for assembling a moving blade to a disk provided on a rotating shaft, wherein the moving blade is assembled in a blade groove formed in the disk. The method includes a step of fitting a blade root of a blade, and a step of filling a gap between the blade groove and the blade root with a filler having heat resistance against a use temperature.
By configuring in this way, it is only necessary to fill the gap between the blade groove and the blade root after assembling the rotor blade to the disk, so that the filler can be easily filled and the fuel gas Contact with the blade groove and blade root can be prevented.
また、この発明に係る燃料ガス圧縮機の動翼取り外し方法は、回転軸に設けられたディスクに組みつけられた動翼を、前記ディスクから取り外すガスタービンの動翼取り外し方法において、前記ディスクに形成された翼溝と、該翼溝に嵌合された動翼の翼根との間に充填された、使用温度に対する耐熱性を有した充填材の少なくとも一部を溶解させる溶解工程と、該溶解工程の実施後に、前記翼根を前記翼溝から引き抜く引き抜き工程と、引き抜かれた後の前記翼溝の表面および前記翼根の表面に残存する充填材を除去する除去工程とを備えることを特徴としている。
このように構成することで、溶解工程によって翼溝と翼根との隙間に充填した充填材のみを溶解するとともに、充填材の少なくとも一部を溶解させることができるため、充填材による動翼とディスクとの固着力を弱めて、引き抜き工程でディスクから動翼を円滑に取り外すことができる。さらに、翼根が翼溝から引き抜かれた後に、除去工程によって翼溝の表面および翼根の表面に残存する充填材を除去することで、充填材を容易且つ確実に除去することができる。そして、翼溝と翼根との表面に充填材が残存するのを防止することができるため、再度翼溝に翼根を嵌合する際に、充填材の充填不良が発生するのを防止することができる。
The method of removing a moving blade of a fuel gas compressor according to the present invention is the method of removing a moving blade assembled to a disk provided on a rotating shaft from the disk in the moving blade removing method of a gas turbine. A melting step of melting at least a part of the filler having heat resistance to the use temperature, which is filled between the blade groove and the blade root of the moving blade fitted in the blade groove; After the execution of the step, the method includes a drawing step of pulling out the blade root from the blade groove, and a removing step of removing the surface of the blade groove after being pulled out and the filler remaining on the surface of the blade root. It is said.
By configuring in this way, it is possible to dissolve only the filler filled in the gap between the blade groove and the blade root in the melting step, and to dissolve at least a part of the filler. By weakening the fixing force with the disk, the moving blade can be smoothly removed from the disk in the pulling process. Furthermore, after the blade root is pulled out from the blade groove, the filler can be easily and reliably removed by removing the blade groove surface and the filler remaining on the blade root surface in the removal step. Further, since it is possible to prevent the filler from remaining on the surfaces of the blade groove and the blade root, when the blade root is fitted into the blade groove again, the filling failure of the filler is prevented. be able to.
この発明に係る燃料ガス圧縮機、燃料ガス圧縮機の動翼組み付け方法、および、燃料ガス圧縮機の動翼取り外し方法によれば、動翼の翼根とディスクの翼溝との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、動翼にかかる負荷を軽減することが可能となる。 According to the fuel gas compressor, the moving blade assembly method of the fuel gas compressor, and the moving blade removal method of the fuel gas compressor according to the present invention, the blade root of the moving blade and the blade groove of the disk are prevented from sticking. As a result, it is possible to reduce the burden on the moving blades while reducing the burden on the operator for the removal work.
次に、この発明の実施形態における燃料ガス圧縮機について図面を参照して説明する。
図1は、この実施形態における燃料ガス圧縮機を備えるガスタービン設備の概略構成図である。
同図に示すように、ガスタービン設備10は、ガスタービン11と、ガスタービン11へ送る燃焼用の空気を吸気フィルタ12経由で取り込んで圧縮する空気圧縮機13と、ガスタービン11の回転駆動力で発電する発電機14と、ガスタービン11から排出されるガスの排熱回収を行う排熱回収ボイラbとを備えている。また、ガスタービン11は、タービンを有するタービン本体15と、タービン本体15に燃焼ガスを送り込む燃焼器16とを備えている。タービン本体15と、空気圧縮機13と、発電機14とは、共通のロータ軸17にて接続されており、ロータ軸17の端部には、ロータ軸17の回転を増速する増速ギヤ18が設けられている。
Next, a fuel gas compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine facility including a fuel gas compressor in this embodiment.
As shown in the figure, a
上記ガスタービン設備10には、さらに、製鉄所の複数の高炉からBFG(Blast Furnace Gas)をガスタービン11に送るBFGガスライン19が敷設されている。このBFGガスライン19には、BFG中のダストなどを除去する集塵器(E/P)20を介して、燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機21が接続されている。ここで、集塵機20とBFGガスライン19との間には、燃料ガスのカロリー調整用の増熱ガスであるCOG(Coke Oven Gas)が合流可能となっている。このCOGは、同じ製鉄所内の複数のコークス炉から供給され、上記燃料ガスは、主にBFGとCOGとからなる。
The
燃料ガス圧縮機21は、いわゆる軸流式の圧縮機であって、上記集塵器20によりダストなどが除去された燃料ガスを、上記増速ギヤ18を介して伝達された回転駆動力を用いて圧縮する。燃料ガス圧縮機21により圧縮された圧縮燃料ガスは、ガスタービン11の燃焼器16に供給されて燃焼される。一方で、燃料ガス圧縮機21によって圧縮された圧縮燃料ガスのうち、余剰分は、ガス冷却器22によって冷やされた後に、BFGガスライン19に戻されることとなる。
The
次に、軸流圧縮機である燃料ガス圧縮機21の動翼とディスクとの嵌合構造について図面を参照して説明する。
図2、図3に示すように、動翼23は、動翼本体52のディスク26側の基端部に、翼根55を備えている。翼根55は、ディスク26側の端部に向かうほどその厚さが増加する断面略台状に形成されている。より具体的には、翼根55は、その厚さ方向両側に、その端部側ほど厚さ方向外側に延びる傾斜面56と、これら傾斜面56の端部同士を繋ぐ底面57とを備えている。
Next, a fitting structure between the moving blade and the disk of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the moving
一方、ディスク26は、その外周部に、ロータ軸17の略軸方向Dに沿って形成された複数の翼溝58を備えている。これら翼溝58は、ディスク26の周方向Rに等間隔で形成され、上述した翼根55よりも僅かに大きい断面形状を有している。即ち、上記傾斜面56に対向する2つの傾斜面66と、底面57に対向する底面67とを備えている。
On the other hand, the
上記翼根55と翼溝58とは、いわゆるダブテール構造であり、翼溝58に対して翼根55を軸方向Dからスライド挿入することで、ディスク26に対して動翼23が嵌合可能とされている。この構造により、圧縮機2のロータ軸17が回転して動翼23に比較的大きな遠心力が作用したとしても、翼根55の傾斜面56が傾斜面66に突き当たり、動翼23の遠心方向への変位が規制されるようになっている。なお、翼根55と動翼本体52との間には、周方向Rに延出するプラットフォームp(図2参照)が形成されている。上述した動翼23およびディスク26を形成する材料は、鉄、クロム、コバルトを含む合金や、鉄、クロム、モリブデンを含む合金等が主に用いられている。
The
図3(a),(b)に示すように、翼根55の外面と翼溝58の内面との間には隙間d(最大100μm程度)が形成されている。そして、この隙間dには、充填材200が充填されている。充填材200は、圧縮機2の使用温度(例えば、400℃程度)に対して十分な耐熱性を有している。充填材200としては、上記使用温度に対する耐熱性に加えて、酸性溶液により溶解可能であればよく、例えば、炭酸カルシウム、アルミニウム、亜鉛などを用いることができる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, a gap d (about 100 μm at maximum) is formed between the outer surface of the
上記充填材200を溶解する酸性溶液としては、クエン酸や塩酸などの溶液を用いることができる。特に、上記動翼23やディスク26を溶解させることなく、充填材200のみを選択的に溶解可能であることが望ましく、特に、充填材200としては弱酸でも溶解する炭酸カルシウム、酸性溶液としてはクエン酸溶液を用いるのが好ましい。
As an acidic solution for dissolving the
上述した充填材200は、例えば、炭酸カルシウム、アルミニウム、亜鉛の微粒子をそれぞれ溶媒に混練又は分散により混ぜて隙間dに充填してもよい。この場合、翼根55を翼溝58に嵌合させた後に流し込んだり、含浸させたりして充填してもよい。また、翼根55を翼溝58に嵌合する前に、翼根55の外面および翼溝58の内面に、噴霧、はけ塗り等により充填材200を塗布してから翼根55を翼溝58に嵌合させるようにしてもよい。また、上記微粒子を混ぜる溶媒としては、水や有機溶媒などを用いることができる。さらに、有機溶媒としてはアセトンなどを用いることができる。
In the
この実施形態における燃料ガス圧縮機21は、上記構成を備えており、次に、上述した動翼23とディスク26との組み付け方法について説明する。なお、この実施形態においては、翼溝58に翼根55を嵌合した後に、隙間dに充填材200を充填する場合を一例にして説明する。
まず、ディスク26に形成された翼溝58に動翼23の翼根55を嵌合する工程として、翼溝58に対して翼根55を軸方向Dからスライド嵌合させる。
The
First, as a step of fitting the
次いで、充填材200を充填する工程として、翼溝58と翼根55との隙間dに、充填材200を充填する。この際、充填材200が、ディスク26の外周面の位置まで満たされるのが好ましい。ここで、硫化鉄を主成分とする腐食生成物が翼溝58と翼根55との隙間dに僅かに生成されたとしても、翼根55と翼溝58との固着は非常に弱いものとなる。そのため、充填材200は、必ずしも隙間dを全て埋め尽くすように充填しなくてもよい。以上で、動翼23のディスク26への組み付けが完了する。
Next, as a step of filling the
次に、上述した動翼23をディスク26から取り外す方法について説明する。
まず、図4に示すように、溶解工程として、酸性溶液をディスク26に形成された翼溝58と、翼溝58に嵌合された翼根55との隙間dに充填された充填材200上に滴下等により接触させる。すると、充填材200だけが徐々に溶解して、隙間dの充填材200が除去される(図5参照)。その後、充填材200による翼根55と翼溝58との固着力が翼根55をスムーズに取り外し可能な程度なるまで酸性溶液による充填材200の溶解を継続する。即ち、充填材200が全て溶解される必要はなく、翼根55をスムーズに取り外し可能な程度に充填材200の少なくとも一部を溶解させればよい。
Next, a method for removing the moving
First, as shown in FIG. 4, as a dissolving step, the
次いで、引き抜き工程として充填材200が十分除去されたところで、翼根55に対して軸方向Dの力を加えて、翼根55を翼溝58から引き抜く。
翼根55が翼溝58から引き抜かれると、翼溝58の表面および翼根55の表面には充填材200が残存しているため、除去工程として、この残存している充填材200を削り取ったり、酸性溶液を用いたりして全て除去する。以上で、動翼23のディスク26からの取り外しが完了する。なお、この翼根55から充填材200を除去した動翼23は、定期点検による検査などに供される。
Next, when the
When the
したがって、上述した実施形態の燃料ガス圧縮機21によれば、耐熱性を有した充填材200により、互いに対向する動翼23の翼根55の傾斜面56、底面57、および、ディスク26の翼溝58の傾斜面66、底面67が、それぞれ燃料ガスに接触するのを防止することができるため、翼根55と翼溝58との隙間dに硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層が形成されるのを防止することができる。その結果、動翼23の翼根55とディスク26の翼溝58との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、動翼23にかかる負荷を軽減することが可能となる。
Therefore, according to the
さらに、ディスク26に動翼23を組み付けた後に、翼溝58と翼根55との隙間dに充填材200を充填すればよいため、容易に充填材200を充填することができると共に、燃料ガスが翼溝58および翼根55に接触するのを防止することができる。そのため、翼溝58および翼根55に硫化物を主成分とする腐食生成物の層が形成されるのを防止することができる。
Further, since the
また、翼溝58と翼根55との隙間dに充填した充填材200のみを溶解するとともに、充填材200の少なくとも一部を溶解させることができるため、充填材200による動翼23とディスク26との固着力を弱めて、ディスク26から動翼23を円滑に取り外すことができる。さらに、翼根55が翼溝58から引き抜かれた後に、翼溝58の表面(内面)および翼根55の表面(外面)に残存する充填材200を除去することで、充填材200を容易且つ確実に除去することができる。そして、翼溝58と翼根55との表面に充填材200が残存するのを防止することができるため、再度翼溝58に翼根55を嵌合する際に、充填材200の充填不良が発生するのを防止することができる。
In addition, since only the
なお、この発明は上述した各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、翼根55が断面略台状の場合を一例にして説明したが、動翼23に遠心力が作用した際に、動翼23のディスク26径方向への変位を規制できる形状であれば上記形状に限られるものではない。
The present invention is not limited to the configuration of each of the above-described embodiments, and the design can be changed without departing from the gist thereof.
For example, in the above embodiment, the case where the
また、上述した実施形態においては、動翼23を一例にして説明したが、動翼23に限られず、タービン動翼6の翼根(図示せず)とディスクの翼溝(図示せず)との隙間に酸性溶液により選択的に溶解可能な充填材を充填するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the
17 ロータ軸(回転軸)
23 動翼
26 ディスク
52 動翼本体(翼本体)
55 翼根
58 翼溝
200 充填材
17 Rotor shaft (rotating shaft)
23
55
Claims (3)
回転軸に設けられて前記翼根が嵌合される翼溝を有するディスクと、
前記翼根と前記翼溝との隙間に充填され、使用温度に対する耐熱性を有した充填材とを備えることを特徴とする燃料ガス圧縮機。 A blade having a blade root and a blade root provided at a base end of the blade body;
A disk having a blade groove provided on a rotating shaft and fitted with the blade root;
A fuel gas compressor, comprising: a filler filled in a gap between the blade root and the blade groove and having heat resistance against a use temperature.
前記ディスクに形成された翼溝に、前記動翼の翼根を嵌合する工程と、
前記翼溝と前記翼根との隙間に、使用温度に対する耐熱性を有した充填材を充填する工程とを備えることを特徴とする燃料ガス圧縮機の動翼組み付け方法 In the method of assembling the moving blades of the fuel gas compressor, which attaches the moving blades to the disk provided on the rotating shaft,
Fitting a blade root of the moving blade into a blade groove formed in the disk;
A method of assembling a moving blade of a fuel gas compressor, comprising: filling a gap between the blade groove and the blade root with a filler having heat resistance against a use temperature.
前記ディスクに形成された翼溝と、該翼溝に嵌合された動翼の翼根との隙間に充填された、使用温度に対する耐熱性を有した充填材の少なくとも一部を溶解させる溶解工程と、
該溶解工程の実施後に、前記翼根を前記翼溝から引き抜く引き抜き工程と、
引き抜かれた後の前記翼溝の表面および前記翼根の表面に残存する充填材を除去する除去工程とを備えることを特徴とする燃料ガス圧縮機の動翼取り外し方法。 In the method of removing the moving blades attached to the disk provided on the rotating shaft, the moving blades of the fuel gas compressor for removing from the disk
A melting step of dissolving at least a part of a filler having heat resistance against use temperature, which is filled in a gap between a blade groove formed in the disk and a blade root of a moving blade fitted in the blade groove. When,
After performing the melting step, a drawing step for drawing the blade root from the blade groove;
A removal step of removing a filler remaining on the surface of the blade groove and the surface of the blade root after being pulled out.
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