JP2016121688A - タービンの入れ替え用バケット組立体及びその入れ替え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】損なわれたバケットを、既設されたバケットを順次に分解することなく、入れ替える。
【解決手段】本発明は、タービンの入れ替え用組立体及びその入れ替え方法に関し、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替える時にノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく、入れ替えようとするバケットを取り除いた後に羽根部と第１、２のダブテイル部材及び結合部材で構成されるバケット組立体を雄ダブテイルに簡単に組立設置することによりタンジェンシャルエントリー型ダブテイルでバケット組立体の入れ替え時間及び入れ替え費用を省いて、分解過程でローター又はローターホィールに発生する２次損傷を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タービンの入れ替え用バケット組立体及びその入れ替え方法に関する。より詳細には、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替えるときに、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく損なわれたバケットのみを容易に入れ替えられるタービンの入れ替え用バケット組立体及びその入れ替え方法に関する。

一般的に蒸気タービンは、発電所用大容量ボイラーで発生された高温、高圧の蒸気で羽根を備えるバケットを回転させることで運動エネルギーである回転力に変換する装置であって、一般的に高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンに分けられて効率を極大化させる。

一般的に蒸気タービンは、タービンの外形及び骨格を形成するケーシングとケーシングに回転可能に設けられるローターを備える。

一般的に夫々のバケットは、羽根部、羽根部の半径方向の内側端部に形成されるダブテイルを備える。

一般的に、上述のダブテイルがローターに結合する方式によってダブテイルを、大きくタンジェンシャルエントリー型(tangential entry)、アキシアルエントリー型(axial entry)、ピンドフィンガー型(pinned finger)、鍵軸型に区分することができる。

図１は、従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルにおいてバケットが雄ダブテイルに結合された状態における斜視図を示す。

図１に示されているように、ローター(１０)又はローターホィール(２０)の外周面に雄ダブテイル(３０)が形成される。雄ダブテイル(３０)の一部にノッチ開口部(４０)が形成され、複数のバケット(５０)がノッチ開口部(４０)を介してローターの接線方向に順次に挿設される。図面には示されていないが、ノッチ開口部(４０)に挿入される最終バケットには、ノッチ開口部(４０)の隙間によって最終バケットが離脱することを防止するための別途の固定部材が追加的に結合されうる。

一般的に蒸気タービンの運転中にタービンのケーシング内部に流入される異物や湿分によりバケットが浸食を受けるようになり、このように損なわれたバケットは、タービンの効率を低下させるため、入れ替える必要性がある。

しかしながら、従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルで損なわれたバケットを入れ替えるためには、ノッチ開口部を介して損なわれたバケットだけではなく既存のバケットまで順次に分解する必要があった。この場合、損なわれたバケットがノッチ開口部(４０)から近いところに設けられた場合でも異常がない複数個のバケットをノッチ開口部(４０)を介して分解しなければならず、不便であった。さらに、ノッチ開口部(４０)の１８０度反対側に設けられたバケットを入れ替えるためには、雄ダブテイルに結合された総バケットの個数の半分に該当するバケットを、ノッチ開口部(４０)を介して分解する必要があり、損なわれたバケットの入れ替えが非常に不便であった。

なお、従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルで損なわれたバケットを入れ替えるためには、ノッチ開口部を介して損なわれたバケットを分解する必要があるため、損なわれたバケットの入れ替え時間及び入れ替え費用が増加するという問題があった。

さらに、従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルで損なわれたバケットを入れ替えるためには、ノッチ開口部を介して組み立てられた手順の逆順にバケットを分解する必要があるため、雄ダブテイルが形成されたローター又はローターホィールが２次的に損なわれるという問題があった。

またさらには、従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルで損なわれたバケットを入れ替えるためにノッチ開口部を介してバケットを分解する過程で、シュラウドにラッチ(latching)が発生し、これによりシュラウドのアラインメントが壊れてタービンの効率が低減されるという問題があった。

大韓民国特許公開公報第１０−２００４−０００９３９１号

本発明は、前記のような問題を解決するためのものであって、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替えるときに、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく、入れ替えようとするバケットを取り除いた後、羽根部と第１、第２のダブテイル部材及び結合部材で構成されるバケット組立体を雄ダブテイルに簡単に組立設置するタービンの入れ替え用バケット組立体及びその入れ替え方法を提供することを目的とする。

なお、本発明の他の目的は、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替える際に、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要がなく、損なわれたバケットの入れ替え時間と入れ替え費用を削減し、既存のバケットの分解過程で発生するローターやローターホィールの損傷とシュラウドのアラインメントが壊れることを防止できるタービンの入れ替え用バケット組立体及びその入れ替え方法を提供することである。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の一側面によれば、タービンの入れ替え用バケット組立体は、ローターまたはローターホィールの外周面に形成される雄ダブテイルの一部に形成されるノッチ開口部を介してローターまたはローターホィールの接線方向に順次に挿入される複数の既存のバケット組立体を入れ替えるためのタービンの入れ替え用バケット組立体において、前記タービンの入れ替え用バケット組立体は、羽根部、 前記ローターまたは前記ローターホィールの半径方向の外側端部が前記羽根部の半径方向の内側端部に結合される第１のダブテイル部材、 前記第１のダブテイル部材と互いに向かい合う状態で前記ローターまたは前記ローターホィールの半径方向の外側端部が前記羽根部の半径方向の内側端部に結合される第２のダブテイル部材、 及び前記第１のダブテイル部材と前記第２のダブテイル部材を締結するための結合部材、を含む。

前記タービンの入れ替え用バケット組立体は、前記羽根部の半径方向の外側端部に形成されたシュラウドをさらに含んでよい。

前記第１のダブテイル部材は、前記第１のダブテイル部材の内側面に前記雄ダブテイルの外側面と相応する形状からなる第１の雌ダブテイルを含み、前記第２のダブテイル部材は、前記第１の雌ダブテイルと向い合うように前記第２のダブテイル部材の内側面に前記雄ダブテイルの外側面と相応する形状からなる第２の雌ダブテイルを含んでよい。

前記羽根部は、前記羽根部の半径方向の内側端部に半径方向の内側方向に突き出られるように形成される締結部を含み、前記第１のダブテイル部材は、前記締結部の形状に相応するように前記第１のダブテイル部材の半径方向の外側端部に形成される第１の結合部を含み、前記第２のダブテイル部材は、前記第１の結合部と向い合いながら前記締結部の形状に相応するように前記第２のダブテイル部材の半径方向の外側端部に形成される第２の結合部を含んでよい。

前記第１のダブテイル部材は、前記第１の雌ダブテイルと前記第１の結合部との間で前記第１のダブテイル部材を横方向に貫通する第１の貫通ホール;を含み、前記第２のダブテイル部材は、前記第２の雌ダブテイルと前記第２の結合部との間で前記第１の貫通ホールと連通されるように前記第２のダブテイル部材を横方向に貫通する第２の貫通ホール;を含み、前記結合部材は、前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールを貫通して挿入締結されてよい。

前記締結部は、前記ローターの軸方向の両端から外側に突き出られるように形成される第１のフランジ及び第２のフランジを含み、前記第１の結合部は、前記第１の結合部の内側面に形成されて前記第１のフランジが取り付けられる第１の凹部を含み、前記第２の結合部は、前記第１のフランジと向い合いながら前記第２のフランジが取り付けられるように前記第２の結合部の内側面に形成される第２の凹部を含んでよい。

前記結合部材は、スレッドピンを有してよい。

前記スレッドピンは、前記第１、２の貫通ホールに挿入された以後に両端部がコーキングによって固定されてよい。

前記結合部材は、外周面に螺子山が形成され、前記第１の貫通ホールと前記第２の貫通ホールの内周面には、前記螺子山に対応する螺子溝が形成され、前記結合部材は、前記第１の貫通ホール及び第２の貫通ホールに螺合により固定されてよい。

前記シュラウドの接線方向の両側の端部は、ローターの軸方向と平行ではないように形成されてよい。

前記第１のダブテイル部材と前記第２のダブテイル部材は互いに向かい合う内側が対称となるように形成されてよい。

前記第１のダブテイル部材は、前記結合部材が挿入される方向を基準にして前記第１の貫通ホールの内側の端部に段掛かり部が上下対称となるように形成されてよい。

前記結合部材は、前記第１の貫通ホールに挿入される先端部が前記段掛かり部と対応する形状であってよい。

前記段掛かり部の長手方向には螺子山が形成され、前記段掛かり部と対応する結合部材には、螺子溝が形成されているため、前記結合部材が前記段掛かり部が形成された区間だけで螺合されてよい。

前記第１、２の貫通ホールは、前記第１、２のダブテイル部材の長手方向を基準にして中央位置に開口するか、中央及び左右の両側に夫々開口して前記結合部材が挿入されてよい。

本発明の他の側面によれば、タービンバケット組立体の入れ替え方法は、タービンに備えられた多数個のバケットのいずれかの損なわれた損傷バケットを取り除くステップ、入れ替え用バケット組立体の羽根部を隣接する正常バケットの間に配置するステップ、入れ替え用バケット組立体の羽根部の半径方向の内側端部で内側方向に突出形成される締結部の一側に第１の結合部を取り付けて、雄ダブテイルの一側に第１の雌ダブテイルを取り付けて第１のダブテイル部材を結合するステップ、前記締結部の他側に第２の結合部を取り付けて、前記雄ダブテイルの他側に第２の雌ダブテイルを取り付けて、前記第１のダブテイル部材と向い合うように第２のダブテイル部材を結合するステップ、及び結合部材を第１のダブテイル部材の第１の貫通ホールと第２のダブテイル部材の第２の貫通ホールに挿入するステップを含む。

前記損傷バケットを取り除くステップは、前記羽根部を横方向に切断するステップ、および前記羽根部が切断された上面中央を基準にしてダブテイル溝が形成された縦方向に切断を実施するステップを含んでよい。

前記羽根部を横方向に切断するステップは、前記損傷バケットに形成されたダブテイル溝の上側の位置で切断を実施するが、前記ダブテイル溝の上側方向にもっとも隣接する位置から横方向に切断してもよい。

前記損傷バケットを取り除くステップは、横方向及び縦方向のいずれも切断が行なわれた以後、切断時に発生されたチップ(chip)及び異物を取り除くための異物吸入ステップ、および 前記異物が吸入された以後に入れ替え用バケット組立体が装着される位置についての洗浄を実施するステップを含んでよい。

本発明によるタービンバケット組立体の入れ替え方法の他の実施例において、前記結合部材は、スレッドピンで形成され、前記スレッドピンが第１の貫通ホール及び第２の貫通ホールに挿入された後にコーキングするステップをさらに含むことができる。

以上のような構成を含む本発明の側面によれば、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替えるときに、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく、入れ替えようとするバケットを取り除いた後に羽根部と第１、２のダブテイル部材及び結合部材で構成されるバケット組立体を雄ダブテイルに簡単に組立設置することで、損なわれたバケットの入れ替え費用と入れ替え時間を節減することができる。

また、既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替える時にノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要がないので、バケットの分解過程でローターやローターホィールに２次的に発生し得る損傷を最小化して、ローターとローターホィールのメンテナンス費用を節減し、タービンの期待寿命を増大させることができる。

さらには、既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替える時にノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要がないので、バケットの分解や入れ替え過程でシュラウドのラッチの発生を減少させてシュラウドのアラインメントを保持することによってタービンの効率が減少されることを防止できる。

従来のタンジェンシャルエントリー型ダブテイルにおいてバケットが雄ダブテイルに結合された状態における斜視図である。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の分解断面図である。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の斜視図である。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の段掛かり部及び結合部材を示す図である。 本発明の他の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の分解断面図である。 図２に示されたシュラウドの斜視図である。 本発明の一実施例に係るタービンのバケット組立体の入れ替え方法の組立フローチャートである。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の使用状態図である。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の使用状態図である。 本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の使用状態図である。

本発明の望ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の分解断面図を示し、図３は、本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の斜視図であり、図４は、本発明の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の段掛かり部及び結合部材を示す図面であり、図５は、本発明の他の一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体の分解断面図であり、図６は、図２に示されたシュラウドの斜視図である。

図２および図３に示すように、本発明の望ましい一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体(１)は、羽根部(２００)、第１のダブテイル部材(３００)、第２のダブテイル部材(４００)、及び結合部材(５００)を含む。

本実施例のもっとも大きな技術的特徴は、ローターに装着される多数個のバケットのうちの最後のバケットを、３片に分離可能に構成して、装着による作業者の作業性を向上させ、前記最後のバケットと隣接して密着された多数個の一般バケット(２)は、ウォンボディー形態のバケットを装着して用いることである。

最後のバケット(１)には、円周方向に一般バケット(２)が配置されるが、この一般バケット(２)は、最後のバケット(１)のように羽根部(２００)と、第１のダブテイル部材(３００)と、第２のダブテイル部材(４００)、及び結合部材(５００)で構成されず、前述のようにウォンボディー形態の構成からなる。

もし、特定位置に位置した一般バケットにクラック又は異常が発生して入れ替えが必要な場合、この入れ替え対象のバケットを切断した後に、３片で構成されたバケット組立体を該当位置に容易に設けることができ、作業者の作業性を大幅に向上させ、隣接する一般バケットをいちいち分離せず、入れ替え作業を迅速に実施することができる。これにより、入れ替え対象バケットと隣接する一般バケットを分離するために消耗される不要な時間を大幅に短縮し、引き出しの時に生じ得る損傷を前もって予防し、タービンの安定的な作動と効率とを同時に向上させることができる。

ローターは、ケーシングに回転可能に設けられる。このようなケーシング(不図示)は、上部ケーシングと下部ケーシングに分離及び組立可能に結合されて、内部にローターとバケット組立体を収容し、外部の衝撃要素や異物から内部の構成要素を遮断するか保護する機能を遂行する。ローターは、回転軸の役割を果し、ローターの両端部が軸受によって回転可能に支持されることができる。

ローターホィールは、円形あるいは円板状に形成され、ローターホィールの中心部に中空ホールが形成されて、ローターが中空ホールを通じて貫通結合されることによりローターとローターホィールが一体に回転することができる。

雄ダブテイルは、ローターの外周面又はローターホィールの外周面に形成され得る。雄ダブテイルの外側面は、既存のノッチ開口部(６０)を介して接線方向に挿設されるバケットのダブテイル又は後述する第１のダブテイル部材(３００)の第１の雌ダブテイル(３３０)及び第２のダブテイル部材(４００)の第２の雌ダブテイル(４３０)の内側面と対応する形状を有するように形成され、第１の雌ダブテイル(３３０)及び第２の雌ダブテイル(４３０)と互いに噛合するように締結される。

一例として、雄ダブテイルの外側面は、もみ(fir tree)状の曲面の噛合部が仮想のローターの軸方向の中心線を基準に対称となるように形成され、これと同様に第１のダブテイル部材(３００)の第１の雌ダブテイル(３３０)及び第２のダブテイル部材(４００)の第２の雌ダブテイル(４３０)の内側面も、もみ状からなる曲面の噛合部が仮想のローターの軸方向の中心線を基準に対称となるように形成される。したがって、既存のバケットと入れ替え用バケット組立体は、ローターの軸方向と半径方向に拘束されるようになる。

雄ダブテイルの一部にノッチ開口部が形成される。ノッチ開口部は、ローターの外周面、又は、ローターホィールの外周面に形成される雄ダブテイルの一部分に雄ダブテイルの接線方向の両端部が相対的に凹んで形成される。ノッチ開口部は、バケットを半径方向にローター又はローターホィールに挿入され、ローター又はローターホィールに挿入されたバケットを雄ダブテイルに沿って元の位置に移動させる機能を有する。すなわち、ノッチ開口部は、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルでバケットをローター又はローターホィールの雄ダブテイルに設ける機能を有する。

このようなノッチ開口部を介して複数のバケットが、ローターの接線方向に順次に挿設される。雄ダブテイルの接線方向に沿ってすべてのバケットを設けた後には、一般的に閉鎖バケットと呼ばれる最後のバケットをノッチ開口部に設ける。

これに限定されるものではないが、上述の閉鎖バケットは、ノッチ開口部に挿入締結される他のバケットのダブテイルとは相違する形状であってよく、閉鎖バケットがノッチ開口部から離脱しないように結合する結合部材が追加的に設けられてもよい。

上述のようにノッチ開口部を介してローターの接線方向に順次に挿設される複数のバケットとノッチ開口部に最終的に設けられる閉鎖バケットは、タービンの稼動によって老朽化するか、異物や湿分によって損傷され得る。

本発明は、このように損なわれたバケットを入れ替えられるタービンの入れ替え用バケット組立体に関する。

本発明の望ましい一実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体(１)は、羽根部(２００)、第１のダブテイル部材(３００)、第２のダブテイル部材(４００)、及び結合部材(５００)を含む。

羽根部(２００)は、ボイラーから発生された蒸気を受けて蒸気の流体エネルギー、すなわち、熱エネルギーと速度エネルギーとを、機械的エネルギーである回転力に変換する機能を有する。これに限定されるものではないが、このような羽根部(２００)は、三日月、翼型などの断面状からなってよく、流体が羽根部(２００)を通過するときに、揚力などを発生させて流体の速度エネルギーを増加させることで、回転力を増加させることができる。

第１のダブテイル部材(３００)では、ローターの半径方向の外側端部(３２０)が羽根部(２００)の半径方向の内側端部(２１０)に結合される。便宜上、蒸気が入口側から蒸気の出口側に雄ダブテイルに締結されるダブテイル部材を第１のダブテイル部材(３００)と指称する(もし、第１のダブテイル部材が蒸気の出口側から蒸気の入口側に雄ダブテイルに締結される場合には、これと向い合うように雄ダブテイルに結合されるダブテイルが第２のダブテイル部材となる)。

第２のダブテイル部材(４００)では、第２のダブテイル部材のローターの半径方向の外側端部(４２０)が、羽根部の半径方向の内側端部(２１０)に第１のダブテイル部材と向い合うように結合される。

結合部材(５００)は、第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)とがタービンの稼動中に分離されることを防止すべく、第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)を締結する機能を有する。

このように、本実施例では、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットのいずれかの損なわれたバケットを入れ替える時にノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく、入れ替えようとするバケットを取り除いた後に、羽根部(２００)と第１、２のダブテイル部材(２００、３００)及び結合部材(５００)で構成されるバケット組立体(１)を雄ダブテイルに簡単に組立設置することにより、損なわれたバケットの入れ替え費用と入れ替え時間を節減することができる。

図２及び図４に示すように、第１のダブテイル部材(３００)は、第１の雌ダブテイル(３３０)を含み、第２のダブテイル部材(４００)は、第２の雌ダブテイル(４３０)を含む。

第１の雌ダブテイル(３３０)は、第１のダブテイル部材(３００)の内側面に雄ダブテイルの外側面と相応する形状を有するように形成される。

第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)は、互いに向かい合う内側が対称となるように形成されるので、後述する結合部材(５００)が第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)に挿入される場合、隙間が発生せず、密着した状態が安定的に維持される。

第２の雌ダブテイル(４３０)は、第１の雌ダブテイル(３３０)と向い合いながら第２のダブテイル部材(４００)の内側面に雄ダブテイルの外側面と相応する形状を有するように形成される。

第１の雌ダブテイル(３３０)と第２の雌ダブテイル(４３０)は、バケット組立体(１)が回転時に遠心応力に十分に耐えられるように設計されることが望ましく、上述のように第１の雌ダブテイル(３３０)と第２の雌ダブテイル(４３０)は、波状に形成されてよい。

これに限定されるものではないが、本発明の望ましい一実施例によると、バケット組立体(１)の羽根部(２００)とシュラウド(６００)は一体に形成されてよい。

羽根部(２００)は、さらに下面の中央に位置され、第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)の上面に向けて突き出られた締結部(２３０)を含み、第１のダブテイル部材(３００)は、締結部(２３０)と向かい合う位置に形成された第１の結合部(３４０)をさらに含み、第２のダブテイル部材(４００)は、さらに締結部(２３０)と向かい合う位置に形成された第２の結合部(４４０)を含む。

締結部(２３０)は、ローターの軸方向の両端から外側に突き出られるように形成され、形状は左右対称である。

第１の結合部(３４０)は、締結部(２３０)の形状に相応するように第１のダブテイル部材(３００)の半径方向の外側端部(３２０)に形成される。

第２の結合部(４４０)は、第１の結合部(３４０)と向い合いながら締結部(２３０)の形状に相応するように第２のダブテイル部材(４００)の半径方向の外側端部(４２０)に形成される。

すなわち、締結部(２３０)が第１の結合部(３４０)と第２の結合部(４４０)に密着した状態でブロック結合されることにより、羽根部(２００)が第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)に容易に結合される。

羽根部(２００)の締結部(２３０)は、第１のフランジ(２３１)と第２のフランジ(２３２)を含み、第１のダブテイル部材(３００)の第１の結合部(３４０)は、第１の凹部(３４１)を含み、第２のダブテイル部材(４００)の第２の結合部(４４０)は、第２の凹部(４４１)を含む。

第１のフランジ(２３１)と第２のフランジ(２３２)は、締結部(２３０)の接線方向の両端から外側に突き出られるように形成される。

第１の凹部(３４１)は、第１の結合部(３４０)の内側面に形成され、第１の凹部(３４１)に第１のフランジ(２３１)が密着した状態で結合される。

第２の凹部(４４１)は、第１のフランジ(２３１)と向い合うように第２の結合部(４４０)の内側面に形成され、第２の凹部(４４１)に第２のフランジ(２３２)が密着した状態で結合される。

このように、羽根部(２００)は、１次的に第１、２のダブテイル部材(３００、４００)に結合されるために、締結部(２３０)が第１、２の結合部(３４０、４４０)にブロック結合されるだけでなく、２次的に第１のフランジ(２３１)が第１の凹部(３４１)に密着した状態で取り付けられ、第２のフランジ(２３２)が第２の凹部(４４１)に密着した状態で結合される。

このように、羽根部(２００)が第１、２のダブテイル部材(３００、４００)に二重で堅固に結合されることによりタービンの駆動(ローターの回転)中に羽根部(２００)が第１のダブテイル部材(３００)及び第２のダブテイル部材(４００)から離脱することを防止できるため、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)の固定安定性が向上し、最終的にタービンの効率が向上する。

第１のダブテイル部材(３００)は、図面に基づいて正面からみるとき、第１の結合部(３４０)の下側に形成された第１の貫通ホール(３５０)を含み、第２のダブテイル部材(４００)は、第２の結合部(４４０)の下側に形成された第２の貫通ホール(４５０)を含む。

より詳細には、第１の貫通ホール(３５０)は、第１のダブテイル部材(３００)を貫通して、第１の雌ダブテイル(３３０)と第１の結合部(３４０)との間で横方向に貫通形成される。

第２の貫通ホール(４５０)は、第１の貫通ホール(３５０)と連通されるように第２のダブテイル部材(４００)を貫通して第２の雌ダブテイル(４３０)と第２の結合部(３４０)との間で形成される。

すなわち、第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)は、夫々第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)が結合された状態で同一な軸方向線上に位置するように第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)を軸方向に貫通して形成される。

結合部材(５００)は、第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)を貫通して挿入締結されるが、一例としてスレッドピン(thread pin)として形成されてよい。なお、スレッドピンが第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)とに挿入された後には、スレッドピンの軸方向の両端部は、コーキング(caulking)により第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)に固定される。

すなわち、スレッドピンが第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)に挿入され、スレッドピンの両端部、又は、第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)の端部を塑性変形させるコーキングにより、スレッドピンが第１、２の貫通ホール(３５０、３６０)に固定されつつ第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)が密着した状態で結合され、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)が軸方向に離脱することが防止される。

スレッドピンがコーキングにより第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(３６０)に固定されることで、タービンの駆動中に結合部材(５００)がバケット組立体(１)から離脱する現象が防止される。

添付された図４を参照すると、第１のダブテイル部材(３００)は、結合部材(５００)が挿入される方向を基準にして第１の貫通ホール(３５０)の内側端部に段掛かり部(３０２)が上下対称となるように形成されるが、段掛かり部(３０２)の位置は、図面に基づいて第１の貫通ホール(３５０)を基準にして左側の端部に形成される。

結合部材(５００)の、第１の貫通ホール(３５０)に挿入される先端部が段掛かり部(３０２)と対応する形状からなるため、結合部材(３０２)が第１の貫通ホール(３５０)に挿入される場合、正確な挿入位置がガイドされる。

なお、作業者が結合部材(５００)を第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)に挿入させた以後にコーキングを実施する場合、第２の貫通ホール(４５０)に位置された結合部材(５００)の右側の端部についてのコーキングを先に実施するが、この場合、段掛かり部(３０２)に結合部材(５００)の左側の端部が支持されるので、結合部材(５００)の右側の端部についてコーキングが実施される間、結合部材(５００)の位置は変動されず、安定的に固定される。

したがって、作業者の作業空間が狭小な場合、又は結合部材(５００)の正確な挿入が必要なコーキング作業を実施すべきである場合に、容易にこれらの作業を実施することができる。これにより作業者の作業性及び作業能率が向上し、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)の結合力を向上させて、結合部材(５００)を介した羽根部(２００)の固定安定性が向上する。

段掛かり部(３０２)は、直径が結合部材(５００)より相対的に小さく形成され、結合部材(５００)が挿入される場合、図面に基づいて左側の端部に横方向に一定長手分、直径が減少された区間として形成される。

本実施例に係る段掛かり部(３０２)では、長手方向に螺子山(３０２ａ)が形成され、段掛かり部(３０２)と対応する結合部材(５００)には、螺子溝(５０２)が形成されているので、結合部材(５００)は段掛かり部(３０２)が形成された区間だけで螺合される。

螺子山(３０２ａ)は、図面に示された区間だけで限定的に形成され、形態は螺旋状からなるが、他の形態に変更されることもできる。

作業者が結合部材(５００)を段掛かり部(３０２)に螺合させるためには、第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)に結合部材(５００)を一定の長手分、挿入した後、回り方向に回転させて螺子山(３０２ａ)に螺子溝(５０２)を結合させて設置作業を実施すれば良い。

第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)は、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)の長手方向を基準にして中央位置に開口するか、または中央及び左右の両側に夫々開口して結合部材(５００)が挿入される。結合部材(５００)の挿入位置を中央に位置させることで、羽根部(２００)及び第１、２のダブテイル部材(３００、４００)に対する固定安定性及び結合力を向上させることができる。

結合部材(５００)は、前述の位置以外にも、中央を基準にして左側と右側に夫々挿入されることも可能である。この場合、結合部材(５００)の個数を増加してよく、これにより第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)への挿入による固定力が向上し、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)及び羽根部(２００)についての固定力が向上し、震動による離脱が発生しない。

図５を参照すると、本発明の望ましい他の一実施例によるタービンの入れ替え用バケット組立体(１)の結合部材(５００)は、螺子山(５１０)を含み、第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)には、夫々螺子溝(３５１、４５１)を含む。

螺子山(５１０)は、結合部材(５００)の外周面に軸方向に沿って形成され、第１の貫通ホール(３５０)の内周面には、螺子山に対応する螺子溝(３５１)が形成され、第２の貫通ホール(４５０)の内周面にも螺子山に対応する螺子溝(４５１)が形成される。

結合部材(５００)は、螺子山(５１０)と第１、２の貫通ホール(３５０、４５０)に形成された螺子溝(３５１、４５１)により第１のダブテイル部材(３００)と第２のダブテイル部材(４００)を螺合により堅固に結合させる。したがって、第１、２のダブテイル部材(３００、４００)が軸方向に離脱することが防止される。

上述のように、本実施例では、既設されたバケットのいずれか損なわれたバケットを入れ替える時に、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要がないので、バケットの分解過程でローターやローターホィールに２次的に発生し得る損傷を最小化し、ローターとローターホィールのメンテナンス費用を節減できる。また、シュラウドのラッチの発生を減少させてシュラウドのアラインメントを保持することによりタービンの効率が減少することを防止できる。

図６を参照すると、本発明の望ましい実施例に係るタービンの入れ替え用バケット組立体(１)は、さらにシュラウド(６００)を含み、シュラウド(６００)は、羽根部(２００)の半径方向の外側端部(２２０)に設けられる。シュラウド(６００)は、蒸気漏洩防止及び震動減殺機能を有する。

シュラウドの接線方向の両側の端部(６３０、６４０)は、ローターの軸方向、つまり、ローターの回転方向及びその逆方向に対応する面と平行ではないように形成される。シュラウド(６００)は、半径方向の外側から見ると、Ｚ字状、又は、Ｖ字状を有してよく、必要に応じて多様な形態に変更されてよい。図面の符号６２０は、シュラウドの半径方向の内側端部(６２０)を示す。

図７は、本発明の一実施例に係るタービンのバケット組立体の入れ替え方法のフローチャート図を示す。図７に示すように、本発明の一実施例に係るタービンのバケット組立体の入れ替え方法は、タービンに備えられた多数個のバケットのいずれかの損なわれたバケットを確認するステップ(Ｓ１)と、損傷が発生された損傷バケットを取り除くステップ(Ｓ２)と、入れ替え用バケット組立体の羽根部を隣接する正常バケットの間に配置するステップ(Ｓ３)と、入れ替え用バケット組立体の羽根部の半径方向の内側端部から内側方向に突出形成される締結部の一側に第１の結合部を取り付けて、雄ダブテイルの一側に第１の雌ダブテイルを取り付けて第１のダブテイル部材を結合するステップ(Ｓ４)と、締結部の他側に第２の結合部を取り付けて、雄ダブテイルの他側に第２の雌ダブテイルを取り付け、第１のダブテイル部材と向い合うように第２のダブテイル部材を結合するステップ(Ｓ５)と、結合部材を第１のダブテイル部材の第１の貫通ホールと第２のダブテイル部材の第２の貫通ホールに挿入するステップ(Ｓ６)と、を含む。

損傷バケットを確認するためには(Ｓ１)、電磁気波発生装置又は超音波発生装置と、データによる分析プログラム及び各種ケージなどを介してローター又はローターホィールの外周面の雄ダブテイルに接線方向に設けられたバケット(２)における損傷の有無を確認する。また、タービンの定期的な分解時間に、作業者の肉眼によっても既設されたバケットの損傷の有無を確認することができる。

図８から図１０を参照すると、損傷バケットを確認するステップ(Ｓ１)の後に、既存の損なわれたバケットを取り除くが(Ｓ２)、損なわれたバケット (３)の場合、最後のバケット(１)のように３片で構成されず、ウォンボディー形態の単一構成からなる。

この場合、作業者は、損傷バケット(３)を入れ替えるために円周方向に沿って隣る位置に正常バケットをそのまま置いて、損傷バケット(３)を別の工具(不図示)を用いて分離する。ここでの分離の意味は、ローターの円周方向に配置された多数個の隣る正常バケットを順次に分離するのではなく、損なわれたバケット(３)が位置した所で切断して、外側に引き出すことであってよい。例えば、作業者が損傷バケットを入れ替えるための作業を容易に実施するためには、位置に関係なく羽根部を横方向(Ａ方向)に切断する(Ｓ２−１)。この場合、正常バケットは、羽根部とダブテイル溝が形成された部分が一体に製作されるので、正常バケットの羽根部の長手方向を基準にしてもっとも下側となる位置で切断を実施してよい。

例えば、ダブテイル溝の上側方向にもっとも隣接する位置から横方向に切断してよい。何故ならば後続の切断工程では、損傷バケットの縦方向(Ｂ方向)に切断を実施すべきであるので、縦方向に最大限切断長手を短くすることで切断長手が不必要に増加することを防止でき、作業者の作業速度の向上と作業性を同時に向上することができる。

作業者が用いる切断工具は、多様であり、特に限定されないが、作業者が現場で把持することができるハンディー用切削器又は別の切削機械が用いられてよい。

このように、羽根部についての横方向の切断(Ｓ２−１)が実施された以後に羽根部が切断された上面中央を基準にしてダブテイル溝が形成された縦方向に切断を実施する(Ｓ２−２)。

作業者が損傷バケットについての縦方向の切断を実施する場合、羽根部の上面中央で切断を実施することにより縦方向の切断長手を最小にできるので、作業者の作業量が短縮され、切断時にチップの発生量も減少される。

作業者は、前述のように、損傷バケットについての横方向と縦方向のいずれも切断作業を実施した後に、切断時に発生されたチップ及び異物を取り除くための異物に関する吸入作業を実施する(Ｓ３)。このチップは、切断作業中に発生し、損傷バケットの横方向と縦方向についての切断により多量が発生されうる。さらに、異物は、損傷バケットが長期間使用されながら積層された各種ほこり及び微粒子が積層により発生したものであって、吸入作業の以後に実施する場合、設置面がきれいに管理され得る。

作業者は、このように異物に対する除去作業を全部実施した後に入れ替え用バケット組立体が装着される位置に対する洗浄作業を実施する(Ｓ４)。この場合、洗浄液又は水を用いることもできる。

さらに、作業者が布を用いて異物が残存する部位又は汚染が発生された部位を拭いで洗浄を実施することも可能であり、この場合、異物についてのより効率的な洗浄のため、少量の洗浄液が併せて用いられることもある。

損なわれたバケットを取り除いた(Ｓ２)後に、入れ替え用バケット組立体の羽根部(２００)を隣接する既存バケットの間に配置する。

入れ替え用バケット組立体の羽根部を配置するステップ(Ｓ４)後に、入れ替え用バケット組立体の羽根部の半径方向の内側端部(２１０)から内側方向に突出形成される締結部(２３０)の接線方向の一側に第１のダブテイル部材の第１の結合部(３４０)を取り付け、第１の雌ダブテイル(３３０)を雄ダブテイルの一側に取り付けて第１のダブテイル部材(３００)を羽根部と雄ダブテイルの軸方向の一側に結合させる。

第１のダブテイル部材を結合するステップ(Ｓ６)後に、締結部(２３０)の接線方向の他側に第２のダブテイル部材(４００)の第２の結合部(４４０)を取り付け、第２の雌ダブテイル(４３０)を雄ダブテイルの他側に取り付けて第１のダブテイル部材と向い合うように第２のダブテイル部材(４００)を羽根部と雄ダブテイルの軸方向の他側に結合させる。

図２及び図４に示されているように、締結部(２３０)の接線方向の両端から外側に突き出る第１、２のフランジ(２３１、２３２)が形成された場合には、第１の結合部(３４０)の第１の凹部(３４１)に第１のフランジ(２３１)を取り付けた状態で締結部(２３０)を第１の結合部(３４０)に取り付けて結合する。なお、第２の結合部(４４０)の第２の凹部(４４１)に第２のフランジ(２３２)を取り付けた状態で締結部(２３０)を第２の結合部(４４０)に取り付けて結合する。

第２のダブテイル部材を結合するステップ(Ｓ７)以後に、結合部材(５００)を第１のダブテイル部材(３００)の第１の貫通ホール(３５０)と第２のダブテイル部材(４００)の第２の貫通ホール(４５０)に挿入する。図３に示されるように、結合部材(５００)の外周面に軸方向に螺子山(５１０)が形成される場合には、第１の貫通ホール(３５０)と第２の貫通ホール(４５０)の内周面に螺子山と相応するように形成される螺子溝(３５１、４５１)に結合部材を回転させて結合する。

結合部材(５００)がスレッドピンで形成される場合には、結合部材を挿入するステップ(Ｓ８)後に、スレッドピンの両端をコーキングしてスレッドピンを第１の貫通ホールと第２の貫通ホールに固定し、結合部材(５００)の左側の端部と右側の端部についてのコーキング(Ｓ９)を実施して入れ替えバケット(３ａ)に関する固定を実施すれば良い。

このように、本実施例におけるタービンのバケット組立体の入れ替え方法は、タンジェンシャルエントリー型ダブテイルで既設されたバケットにおけるいずれかの損なわれたバケットを入れ替える時に、ノッチ開口部を介して既設されたバケットを順次に分解する必要なく、入れ替えようとするバケットを取り除いた後に羽根部と第１、２のダブテイル部材及び結合部材で構成されるバケット組立体を雄ダブテイルに簡単に組立設置することによって損なわれたバケットの入れ替え費用及び入れ替え時間を節減でき、ローターとローターホィールの２次的な損傷を防止し、シュラウドのラッチ現象を防止することができる。

１０・・・ローター、２０・・・ローターホィール、３０・・・雄ダブテイル、４０・・・ノッチ開口部、５０・・・バケット、２００・・・羽根部、２１０・・・半径方向の内側端部、２２０・・・半径方向の外側端部、２３０・・・締結部、 ２３１・・・第１のフランジ、２３２・・・第２のフランジ、３００・・・第１のダブテイル部材、３１０・・・半径方向の内側端部、３２０・・・半径方向の外側端部、３３０・・・第１の雌ダブテイル、３４０・・・第１の結合部、３４１・・・第１の凹部、３５０・・・第１の貫通ホール、３５１・・・螺子溝、４００・・・第２のダブテイル部材、４１０・・・半径方向の内側端部、４２０・・・半径方向の外側端部、４３０・・・第２の雌ダブテイル、４４０・・・第２の結合部、４４１・・・第２の凹部、４５０・・・第２の貫通ホール、４５１・・・螺子溝、５００・・・結合部材、５１０・・・螺子山、６００・・・シュラウド、６１０・・・半径方向の内側端部、６２０・・・半径方向の外側端部、６３０、６４０・・・接線方向の両側端部

Claims (20)

1. ローター又はローターホィールの外周面に形成される雄ダブテイルの一部に形成されるノッチ開口部を介して前記ローター又は前記ローターホィールの接線方向に順次に挿入される複数の既存のバケット組立体を入れ替えるためのタービンの入れ替え用バケット組立体において、
   前記タービンの入れ替え用バケット組立体は、
   羽根部、
   前記ローター又は前記ローターホィールの半径方向の外側端部が前記羽根部の半径方向の内側端部に結合される第１のダブテイル部材、
   前記第１のダブテイル部材と互いに向かい合う状態で前記ローター又は前記ローターホィールの半径方向の外側端部が前記羽根部の半径方向の内側端部に結合される第２のダブテイル部材、及び
   前記第１のダブテイル部材と前記第２のダブテイル部材を締結するための結合部材、を含む、タービンの入れ替え用バケット組立体。
2. 前記羽根部の半径方向の外側端部に形成されたシュラウドをさらに含む、請求項１に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
3. 前記第１のダブテイル部材は、前記第１のダブテイル部材の内側面に前記雄ダブテイルの外側面と相応する形状からなる第１の雌ダブテイルを含み、
   前記第２のダブテイル部材は、前記第１の雌ダブテイルと向い合うように前記第２のダブテイル部材の内側面に前記雄ダブテイルの外側面と相応する形状からなる第２の雌ダブテイルを含む、請求項１に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
4. 前記羽根部は、前記羽根部の半径方向の内側端部に、半径方向の内側方向に突き出られるように形成される締結部を含み、
   前記第１のダブテイル部材は、前記締結部の形状に相応するように前記第１のダブテイル部材の半径方向の外側端部に形成される第１の結合部を含み、
   前記第２のダブテイル部材は、前記第１の結合部と向い合いながら前記締結部の形状に相応するように前記第２のダブテイル部材の半径方向の外側端部に形成される第２の結合部を含む、請求項３に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
5. 前記第１のダブテイル部材は、前記第１の雌ダブテイルと前記第１の結合部との間で前記第１のダブテイル部材を横方向に貫通する第１の貫通ホールを含み、
   前記第２のダブテイル部材は、前記第２の雌ダブテイルと前記第２の結合部との間で前記第１の貫通ホールと連通されるように前記第２のダブテイル部材を横方向に貫通する第２の貫通ホールを含み、
   前記結合部材は、前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールを貫通して挿入締結される、請求項４に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
6. 前記締結部は、前記ローターの軸方向の両端から外側に突き出られるように形成される第１のフランジ及び第２のフランジを含み、
   前記第１の結合部は、前記第１の結合部の内側面に形成されて前記第１のフランジが取り付けられる第１の凹部を含み、
   前記第２の結合部は、前記第１のフランジと向い合いながら前記第２のフランジが取り付けられるように前記第２の結合部の内側面に形成される第２の凹部を含む、請求項４に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
7. 前記結合部材は、スレッドピンを有する、請求項１に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
8. 前記スレッドピンは、前記第１、２の貫通ホールに挿入された以後に両端部がコーキングによって固定される、請求項７に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
9. 前記結合部材は、外周面に螺子山が形成され、
   前記第１の貫通ホールと前記第２の貫通ホールの内周面には、前記螺子山に対応する螺子溝が形成され、
   前記結合部材は、前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールに螺合によって固定される、請求項５に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
10. 前記羽根部に形成されたシュラウドの接線方向の両側の端部は、前記ローターの軸方向と平行ではないように形成される、請求項６に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
11. 前記第１のダブテイル部材と前記第２のダブテイル部材は互いに向かい合う内側が対称となるように形成される、請求項１に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
12. 前記第１のダブテイル部材は、
    前記結合部材が挿入される方向を基準にして前記第１の貫通ホールの内側の端部に段掛かり部が上下対称となるように形成される、請求項５に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
13. 前記結合部材は、
    前記第１の貫通ホールに挿入される先端部が前記段掛かり部と対応する形状である、請求項１２に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
14. 前記段掛かり部の長手方向には螺子山が形成され、前記段掛かり部と対応する結合部材には螺子溝が形成されており、前記結合部材は前記段掛かり部が形成された区間だけで螺合される、請求項１３に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
15. 前記第１、２の貫通ホールは、
    前記第１、２のダブテイル部材の長手方向を基準にして中央位置に開口するか、中央及び左右の両側に夫々開口して前記結合部材が挿入される、請求項５に記載のタービンの入れ替え用バケット組立体。
16. タービンに備えられた多数個のバケットのいずれかの損なわれた損傷バケットを取り除くステップ、
    入れ替え用バケット組立体の羽根部を隣接する正常バケットの間に配置するステップ、
    前記入れ替え用バケット組立体の前記羽根部の半径方向の内側端部から内側方向に突出形成される締結部の一側に第１の結合部を取り付け、雄ダブテイルの一側に第１の雌ダブテイルを取り付けて第１のダブテイル部材を結合するステップ、
    前記締結部の他側に第２の結合部を取り付け、前記雄ダブテイルの他側に第２の雌ダブテイルを取り付けて、前記第１のダブテイル部材と向い合うように第２のダブテイル部材を結合するステップ、及び
    結合部材を前記第１のダブテイル部材の第１の貫通ホールと前記第２のダブテイル部材の第２の貫通ホールに挿入するステップを含む、タービンのバケット組立体の入れ替え方法。
17. 前記損傷バケットを取り除くステップは、
    前記羽根部を横方向に切断するステップ、および
    前記羽根部が切断された上面中央を基準にしてダブテイル溝が形成された縦方向に切断を実施するステップを含む、請求項１６に記載のタービンのバケット組立体の入れ替え方法。
18. 前記羽根部を横方向に切断するステップは、
    前記損傷バケットに形成されたダブテイル溝の上側位置で切断を実施するが、前記ダブテイル溝の上側方向にもっとも隣接する位置から横方向に切断するステップを含む、請求項１７に記載のタービンのバケット組立体の入れ替え方法。
19. 前記損傷バケットを取り除くステップは、
    横方向と縦方向のいずれも切断が行なわれた以後、切断時に発生されたチップ及び異物を取り除くための異物吸入ステップ、および
    前記異物が吸入された以後に入れ替え用バケット組立体が装着される位置についての洗浄を実施するステップを含む、請求項１８に記載のタービンのバケット組立体の入れ替え方法。
20. 前記結合部材はスレッドピンで形成され、
    前記スレッドピンが前記第１の貫通ホールと前記第２の貫通ホールに挿入された後にコーキングするステップをさらに含む、請求項１９に記載のタービンのバケット組立体の入れ替え方法。

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