JP2909329B2 - 蒸気タービンブレードの振動防止装置 - Google Patents
蒸気タービンブレードの振動防止装置Info
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- JP2909329B2 JP2909329B2 JP30923692A JP30923692A JP2909329B2 JP 2909329 B2 JP2909329 B2 JP 2909329B2 JP 30923692 A JP30923692 A JP 30923692A JP 30923692 A JP30923692 A JP 30923692A JP 2909329 B2 JP2909329 B2 JP 2909329B2
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- Japan
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- turbine blade
- blade
- vibration
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大型蒸気タービンの回
転動翼の長大ブレードの振動を防止する装置に関し、ガ
スタービンやコンプレッサ等の長大ブレードの振動防止
にも適用することができる。
転動翼の長大ブレードの振動を防止する装置に関し、ガ
スタービンやコンプレッサ等の長大ブレードの振動防止
にも適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来の蒸気タービンの最終段落付近にお
けるブレードとタービンケーシングとの関係を図３に示
す。図中、符号１はタービンブレード、２はタービン車
室、３はタービンロータ、４はシールフィンを示してい
る。
けるブレードとタービンケーシングとの関係を図３に示
す。図中、符号１はタービンブレード、２はタービン車
室、３はタービンロータ、４はシールフィンを示してい
る。
【０００３】タービンブレード１とタービン車室２との
間は気密性を保つため接触しない程度にできるだけ間隔
を小さくしてあり、その気密をより完全にするためター
ビン車室２の内側には各タービンブレード１の先端部に
対面した位置にそれぞれシールフィン４が周設されてい
る。
間は気密性を保つため接触しない程度にできるだけ間隔
を小さくしてあり、その気密をより完全にするためター
ビン車室２の内側には各タービンブレード１の先端部に
対面した位置にそれぞれシールフィン４が周設されてい
る。
【０００４】タービンブレード１は高圧段落から低圧段
落にかけてその長さが長くなっており、特に大型蒸気タ
ービンにおいては最終段落のタービンブレード１は長大
なものとなっている。
落にかけてその長さが長くなっており、特に大型蒸気タ
ービンにおいては最終段落のタービンブレード１は長大
なものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】蒸気タービンが低負
荷、低流量で運転される状態では、最終段落にあるター
ビンブレードの先端部付近に蒸気流れが偏流することが
通常である。このとき、タービンブレードの先端部付近
には、その偏流により渦流が発生し、小さな圧力変動を
生じる。この圧力変動は長大なタービンブレードの励振
力となり、タービンブレードを振動させることになる。
荷、低流量で運転される状態では、最終段落にあるター
ビンブレードの先端部付近に蒸気流れが偏流することが
通常である。このとき、タービンブレードの先端部付近
には、その偏流により渦流が発生し、小さな圧力変動を
生じる。この圧力変動は長大なタービンブレードの励振
力となり、タービンブレードを振動させることになる。
【０００６】タービンブレードは固有振動数を有してい
るので、圧力変動による振動数がブレード振動数に一致
する成分を含んでいると、その振動数で共振が生じ、タ
ービンブレードの振動が増大することになる。このよう
な共振現象が続くと、タービンブレードは疲労によって
切損に到ることがある。
るので、圧力変動による振動数がブレード振動数に一致
する成分を含んでいると、その振動数で共振が生じ、タ
ービンブレードの振動が増大することになる。このよう
な共振現象が続くと、タービンブレードは疲労によって
切損に到ることがある。
【０００７】本発明は、上記事情にかんがみてなされた
もので、特に蒸気タービンが低負荷、低流量で運転時に
発生し易いタービンブレードの共振を防止することがで
きる蒸気タービンブレードの振動防止装置を提供するこ
とを目的とする。
もので、特に蒸気タービンが低負荷、低流量で運転時に
発生し易いタービンブレードの共振を防止することがで
きる蒸気タービンブレードの振動防止装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的に対し、本発明
によれば、タービンブレードの先端部における蒸気流れ
の圧力変化を検出するセンサと、このセンサによる検出
信号を処理してブレード振動数と一致した振動成分を分
析する処理装置と、前記タービンブレードの先端部に対
面して車室の内側に半径方向に移動自在に周設されたシ
ールリングと、前記処理装置にて分析された振動成分の
大きさに応じて前記シールリングを半径方向に移動させ
るアクチュエータとを備えていることを特徴とする蒸気
タービンブレードの振動防止装置が提供される。
によれば、タービンブレードの先端部における蒸気流れ
の圧力変化を検出するセンサと、このセンサによる検出
信号を処理してブレード振動数と一致した振動成分を分
析する処理装置と、前記タービンブレードの先端部に対
面して車室の内側に半径方向に移動自在に周設されたシ
ールリングと、前記処理装置にて分析された振動成分の
大きさに応じて前記シールリングを半径方向に移動させ
るアクチュエータとを備えていることを特徴とする蒸気
タービンブレードの振動防止装置が提供される。
【０００９】
【作用】上記手段によれば、センサ及び処理装置にてブ
レード振動数と一致した振動成分を取り出し、この振動
成分が一定値以上となった場合にシールリングを移動さ
せてタービンブレードの先端部と車室との間隔を変え、
その先端部付近の偏流による圧力変動の振動数を変化さ
せ、ブレード振動数と一致した振動成分を減少させる。
レード振動数と一致した振動成分を取り出し、この振動
成分が一定値以上となった場合にシールリングを移動さ
せてタービンブレードの先端部と車室との間隔を変え、
その先端部付近の偏流による圧力変動の振動数を変化さ
せ、ブレード振動数と一致した振動成分を減少させる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明による蒸気タービンブレードの
振動防止装置の一例を示す構成図である。図中、図３に
示したものと同一の部分については同一の符号を付して
ある。図１において、符号５はシールフィン４を担持す
るシールリング、６はタービンブレード１の先端の外周
側のタービン車室２に少なくとも１個設けられた圧力セ
ンサ、７は予め判明しているタービンブレード１の振動
数のみを通過させるバンドパスフィルタ、８はバンドパ
スフィルタ７を通過した信号の周波数成分を分析する周
波数分析器、９は分析された周波数成分を記録するとと
もにそのレベルに応じて作動信号を出力するコンピュー
タ、１０はその作動信号に基づいてシールリング５を半
径方向に移動させるアクチュエータを示している。ここ
で、バンドパスフィルタ７、周波数分析器８及びコンピ
ュータ９は処理装置を構成している。
振動防止装置の一例を示す構成図である。図中、図３に
示したものと同一の部分については同一の符号を付して
ある。図１において、符号５はシールフィン４を担持す
るシールリング、６はタービンブレード１の先端の外周
側のタービン車室２に少なくとも１個設けられた圧力セ
ンサ、７は予め判明しているタービンブレード１の振動
数のみを通過させるバンドパスフィルタ、８はバンドパ
スフィルタ７を通過した信号の周波数成分を分析する周
波数分析器、９は分析された周波数成分を記録するとと
もにそのレベルに応じて作動信号を出力するコンピュー
タ、１０はその作動信号に基づいてシールリング５を半
径方向に移動させるアクチュエータを示している。ここ
で、バンドパスフィルタ７、周波数分析器８及びコンピ
ュータ９は処理装置を構成している。
【００１１】シールリング５はたとえば８個に分割され
て円周方向に配設されており、好ましくは各シールリン
グ毎にアクチュエータ１０が連結されて、コンピュータ
９によりタービンブレード１の先端部とシールフィン４
との間隔ｃを同時に制御するようにしている。
て円周方向に配設されており、好ましくは各シールリン
グ毎にアクチュエータ１０が連結されて、コンピュータ
９によりタービンブレード１の先端部とシールフィン４
との間隔ｃを同時に制御するようにしている。
【００１２】蒸気タービンが低負荷、低流量で運転され
ている場合には、タービンブレード１が長大故に低い固
有振動数を有することから、低流量の偏流にて発生する
圧力変動は振動数がそのブレード振動数に近い低い振動
数成分を含む。発生した圧力変動の振動数がブレード振
動数に等しくなければ共振状態になり、その圧力変動は
増大し、タービンブレード１への加振力も増大すること
になる。
ている場合には、タービンブレード１が長大故に低い固
有振動数を有することから、低流量の偏流にて発生する
圧力変動は振動数がそのブレード振動数に近い低い振動
数成分を含む。発生した圧力変動の振動数がブレード振
動数に等しくなければ共振状態になり、その圧力変動は
増大し、タービンブレード１への加振力も増大すること
になる。
【００１３】この圧力変動の振動レベルは圧力センサ６
にて検出され、バンドパスフィルタ７によりブレード振
動数付近の成分のみが抽出され、周波数分析器８にて詳
細波形が分析され、振動数及び振動レベルが求められ
る。これらの分析された振動数及び振動レベルの成分は
コンピュータ９にて記録され、それらの成分の評価が行
われる。すなわち、振動レベルが予め設定したレベル以
下にあれば、アクチュエータ１０に対して何ら作動信号
を出力せずに今までの運転状態を続け、設定レベル以上
になった場合には、アクチュエータ作動信号を出力し、
シールリング５を半径方向外方へ移動させて間隔ｃを拡
大させる。このため、タービンブレード先端部に流れる
蒸気量が減少し、渦の発生量が減少し、タービンブレー
ド１への加振力が減少する。これにより、圧力センサ６
にて検出される圧力変動の振動レベルが低下し、設定レ
ベル以下になるとアクチュエータ１０の作動が停止され
る。
にて検出され、バンドパスフィルタ７によりブレード振
動数付近の成分のみが抽出され、周波数分析器８にて詳
細波形が分析され、振動数及び振動レベルが求められ
る。これらの分析された振動数及び振動レベルの成分は
コンピュータ９にて記録され、それらの成分の評価が行
われる。すなわち、振動レベルが予め設定したレベル以
下にあれば、アクチュエータ１０に対して何ら作動信号
を出力せずに今までの運転状態を続け、設定レベル以上
になった場合には、アクチュエータ作動信号を出力し、
シールリング５を半径方向外方へ移動させて間隔ｃを拡
大させる。このため、タービンブレード先端部に流れる
蒸気量が減少し、渦の発生量が減少し、タービンブレー
ド１への加振力が減少する。これにより、圧力センサ６
にて検出される圧力変動の振動レベルが低下し、設定レ
ベル以下になるとアクチュエータ１０の作動が停止され
る。
【００１４】アクチュエータ１０によって作動されたシ
ールリング５の移動位置は蒸気タービンの運転状態が変
化されると元の位置まで戻され、再びその運転状態にて
タービンブレード先端部における圧力変動のモニタが開
始される。
ールリング５の移動位置は蒸気タービンの運転状態が変
化されると元の位置まで戻され、再びその運転状態にて
タービンブレード先端部における圧力変動のモニタが開
始される。
【００１５】図２はブレード振動発生における発生振動
応力とシールフィン移動量との関係を示したものであ
る。図２によれば、シールリングを移動してタービンブ
レード先端部とシールフィンとの間隔を拡大することに
より、発生振動応力は急速に減少することが確認され
た。
応力とシールフィン移動量との関係を示したものであ
る。図２によれば、シールリングを移動してタービンブ
レード先端部とシールフィンとの間隔を拡大することに
より、発生振動応力は急速に減少することが確認され
た。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、タービンブレード先端
部付近の蒸気流れの偏流による圧力変動がブレード振動
数と一致する振動数成分を含んでいてブレードの振動が
増大する場合に、タービンブレード先端部とシールフィ
ンとの間隔を変えることで圧力変動の振動成分を変化さ
せ、振動レベルを所定値以上にならないようにしたの
で、ブレード切損に到るような過大なブレード振動の発
生を防止することができる。
部付近の蒸気流れの偏流による圧力変動がブレード振動
数と一致する振動数成分を含んでいてブレードの振動が
増大する場合に、タービンブレード先端部とシールフィ
ンとの間隔を変えることで圧力変動の振動成分を変化さ
せ、振動レベルを所定値以上にならないようにしたの
で、ブレード切損に到るような過大なブレード振動の発
生を防止することができる。
【００１７】また、本発明の振動防止装置によれば、タ
ービンブレード先端部とシールフィンとの間隔を制御変
更できる機構を有しているので、蒸気タービンの通常運
転時はシールフィンを限界までタービンブレードに近づ
けることが可能となり、これによって異常振動発生時以
外のシール損失を最小にすることができ、タービンの効
率を向上させることができる。
ービンブレード先端部とシールフィンとの間隔を制御変
更できる機構を有しているので、蒸気タービンの通常運
転時はシールフィンを限界までタービンブレードに近づ
けることが可能となり、これによって異常振動発生時以
外のシール損失を最小にすることができ、タービンの効
率を向上させることができる。
【図１】本発明による蒸気タービンブレードの振動防止
装置の構成例を示す概念図である。
装置の構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の蒸気タービンブレードの振動防止装置
による試験結果を示した発生振動応力対シールフィン移
動量の関係図である。
による試験結果を示した発生振動応力対シールフィン移
動量の関係図である。
【図３】従来の蒸気タービンのタービンブレード先端部
付近の概念的形状を示す説明図である。
付近の概念的形状を示す説明図である。
１ タービンブレード ２ タービン車室 ４ シールフィン ５ シールリング ６ 圧力センサ ７ バンドパスフィルタ ８ 周波数分析器 ９ コンピュータ １０ アクチュエータ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−182402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−223201（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−143705（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−182368（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−31263（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 11/00 F01D 5/16 F01D 5/20 F16J 15/447
Claims (1)
- 【請求項１】タービンブレードの先端部における蒸気流
れの圧力変化を検出するセンサと、このセンサによる検
出信号を処理してブレード振動数と一致した振動成分を
分析する処理装置と、前記タービンブレードの先端部に
対面して車室の内側に半径方向に移動自在に周設された
シールリングと、前記処理装置にて分析された振動成分
の大きさに応じて前記シールリングを半径方向に移動さ
せるアクチュエータとを備えていることを特徴とする蒸
気タービンブレードの振動防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30923692A JP2909329B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 蒸気タービンブレードの振動防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30923692A JP2909329B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 蒸気タービンブレードの振動防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137106A JPH06137106A (ja) | 1994-05-17 |
| JP2909329B2 true JP2909329B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=17990572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30923692A Expired - Fee Related JP2909329B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 蒸気タービンブレードの振動防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909329B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3086756A1 (fr) * | 2018-09-28 | 2020-04-03 | Safran Aircraft Engines | Banc d'essai de turbomachine |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2396438B (en) * | 2002-12-20 | 2006-03-22 | Rolls Royce Plc | Rotor system |
| RU2361140C2 (ru) * | 2004-10-22 | 2009-07-10 | Буркхардт Компрешн Аг | Работающая без смазки система уплотнения штока и способ уплотнения штока с помощью работающей без смазки системы уплотнения штока |
| JP6916755B2 (ja) * | 2018-03-09 | 2021-08-11 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械 |
| CN114251135B (zh) * | 2020-09-23 | 2024-03-19 | 上海电气电站设备有限公司 | 补汽式汽轮机机组汽封系统的小流量低负荷运行方法 |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP30923692A patent/JP2909329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3086756A1 (fr) * | 2018-09-28 | 2020-04-03 | Safran Aircraft Engines | Banc d'essai de turbomachine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06137106A (ja) | 1994-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990302 |
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