JP2916336B2 - Steam turbine rotor vibration suppression device - Google Patents
Steam turbine rotor vibration suppression deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は発電用及び産業用に利用
される蒸気タービンのロータの振動を抑制する装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for suppressing vibration of a rotor of a steam turbine used for power generation and industrial use.
【0002】[0002]
【従来の技術】蒸気タービンは発電用及び産業用に供さ
れる非常に重要な機器であり、特に高い効率を有するこ
と及び高い信頼性を有することという技術的要求を満す
必要がある。前者は最近燃料費の節約の観点のみならず
環境保護の立場からも強い要求となっている。この要求
を満足するための最も基本的な方策は蒸気の圧力・温度
を高くして蒸気サイクルの効率を上げることであり、世
界的に次第にこの点からの改善が積み重ねられてきた。
しかしながら、長期に亘る運転では温度の上昇は当然使
用材料の強度面からは厳しい運転条件を強いることにな
る。したがって、これを防止するためには蒸気タービン
に冷却技術を適用することが行われている。2. Description of the Related Art A steam turbine is a very important equipment for power generation and industrial use, and it is necessary to satisfy the technical requirements of high efficiency and high reliability. The former has recently become a strong demand not only from the perspective of saving fuel costs, but also from the standpoint of environmental protection. The most basic measure to satisfy this demand is to increase the efficiency of the steam cycle by increasing the pressure and temperature of the steam, and improvements from this point have been accumulated worldwide.
However, in a long-term operation, a rise in temperature naturally imposes severe operating conditions in terms of the strength of the material used. Therefore, in order to prevent this, a cooling technique is applied to a steam turbine.
【0003】図11は、一般的な蒸気タービンの第1段
落部の概略構成を示す図であり、ロータ1は車軸2、ホ
イール3、及びそのホイール3の外周に装着された羽根
4によって構成されており、ノズル5を通過した蒸気6
は羽根4を通過し、この間膨張しながら圧力・温度を低
下させ、ロータ1にトルクを伝達し、ロータ1の回転が
行われる。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a first stage section of a general steam turbine. A rotor 1 is constituted by an axle 2, a wheel 3, and a blade 4 mounted on the outer periphery of the wheel 3. Steam 6 passing through the nozzle 5
Passes through the blades 4, expands during this time, reduces the pressure and temperature, transmits torque to the rotor 1, and rotates the rotor 1.
【0004】ところで、上記ホイール3には周方向数個
所に、段落の下流側と上流側すなわちシェル7とロータ
の中央部8とを連通するバランスホール9が穿設されて
おり、そのバランスホール9のシェル7側すなわち羽根
出口側にスクープ10が設けられている。The wheel 3 is provided at several positions in the circumferential direction with a balance hole 9 for communicating the downstream side and the upstream side of the paragraph, that is, the shell 7 and the central portion 8 of the rotor. A scoop 10 is provided on the shell 7 side, that is, on the blade outlet side.
【0005】しかして、一旦羽根4を通過し温度が低下
した蒸気の一部が上記バランスホール9を経てシェル7
側から段落の上流側であるロータの中央部8に導入さ
れ、上記ロータの中央部8が冷却される。そして、この
ロータの中央部8を冷却した蒸気は羽根4のルート部4
aを通過して段落蒸気6に再び合流する。[0005] However, a part of the steam, which has passed through the blades 4 and whose temperature has been lowered once, passes through the balance holes 9 to the shell 7.
From the side into the central part 8 of the rotor, which is upstream of the paragraph, and the central part 8 of the rotor is cooled. The steam that has cooled the central portion 8 of the rotor is supplied to the root portion 4 of the blade 4.
a and merges into the paragraph steam 6 again.
【0006】図12は図11のA−A矢視図であり、ス
クープ10は全てシェル7側すなわち羽根出口側に設け
られている。また、図13はバランスホール9とスクー
プ10の関係を周方向に展開して示す図であり、スクー
プ10は各バランスホール9に対してロータの回転方向
Rの後側に装着されている。したがって、スクープ10
はロータ1の回転により蒸気の動圧を受け、いわゆるポ
ンピング効果を発生し、シェル7側からロータの中央部
8側への冷却蒸気の流れを促進する効果を奏する。FIG. 12 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 11, and all the scoops 10 are provided on the shell 7 side, that is, on the blade outlet side. FIG. 13 is a view showing the relationship between the balance holes 9 and the scoops 10 developed in the circumferential direction. The scoops 10 are mounted on the respective balance holes 9 on the rear side in the rotation direction R of the rotor. Therefore, scoop 10
Receives the dynamic pressure of steam due to the rotation of the rotor 1, generates a so-called pumping effect, and has an effect of promoting the flow of cooling steam from the shell 7 side to the center portion 8 side of the rotor.
【0007】このように、温度の低いシェル7側の蒸気
の一部を中央部8へ逆流させることによってロータ1の
冷却がその全周にわたって均一に行われ、ロータの高温
下での運転における経年脆化の発生が防止される。[0007] As described above, the part of the steam on the side of the shell 7 having a low temperature is caused to flow back to the central portion 8 so that the cooling of the rotor 1 is uniformly performed over the entire circumference thereof, and the aging of the operation of the rotor at high temperatures. Embrittlement is prevented.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一方、後者の信頼性に
ついても最近は電力の安定供給の観点から益々その向上
が望まれている。ところで、高速回転機械である蒸気タ
ービンにとってその信頼性を左右する重要な因子の一つ
にロータの振動がある。この振動を発生させる要因は種
々のものがあるが、最も代表的なものは不釣合(アンバ
ランス)である。最近では製作精度の向上、不釣合の除
去のためのバランシング技術の発達などによりロータ内
部の質量の不釣合は非常に小さくなってきている。しか
しながら、蒸気タービンはその発生する出力により内部
の蒸気温度が大きく変化し、ロータを支持する軸受の支
持条件も変化するため、振動の発生要因は非常に複雑な
ものがあり、未だに大きな技術課題の一つとなってい
る。On the other hand, the reliability of the latter has recently been required to be further improved from the viewpoint of stable power supply. By the way, one of the important factors influencing the reliability of a steam turbine which is a high-speed rotating machine is vibration of a rotor. There are various factors that cause this vibration, but the most typical one is imbalance. In recent years, the imbalance of the mass inside the rotor has become extremely small due to improvements in manufacturing accuracy and development of a balancing technique for eliminating imbalance. However, in a steam turbine, the internal steam temperature changes greatly due to the output generated, and the supporting conditions of the bearings that support the rotor also change. It is one.
【0009】すなわち、蒸気タービンの運転中にロータ
に発生するアンバランスについてその原因を分類してみ
ると、製造時ロータに残留するアンバランス、運転
中に回転部と静止部との接触によって発生するアンバラ
ンス、ロータの物性値の周方向の不均一に起因するア
ンバランスに大別できる。That is, the cause of the imbalance that occurs in the rotor during operation of the steam turbine is classified into the following: imbalance remaining in the rotor at the time of manufacturing, and contact between the rotating part and the stationary part during operation. It can be broadly divided into unbalance and unbalance caused by unevenness of the physical properties of the rotor in the circumferential direction.
【0010】ところで、製造時ロータに残留するアンバ
ランスは羽根の加工誤差、ロータの加工誤差等に起因す
るものであるが、最近の製造技術の進歩により非常に小
さい量になっている。また通常蒸気タービンのロータは
製造時に最終的に定格回転数まで回転させバランスを修
正するので、このアンバランスの除去はかなりの程度達
成することができる。Incidentally, the unbalance remaining in the rotor at the time of manufacturing is caused by a processing error of the blades, a processing error of the rotor, and the like, but has become extremely small due to recent advances in manufacturing technology. Also, the removal of this imbalance can be achieved to a considerable extent, since the rotor of a steam turbine is usually finally rotated to the rated speed at the time of manufacture to correct the balance.
【0011】また、蒸気タービンは一般的に高圧の蒸気
を使用するので、漏れ蒸気を最少にするため、また蒸気
タービンの外部への軸シールを確実なものにするため、
回転部と静止部の間の半径方向の間隙は非常に小さいも
のとなっている。したがって、運転中に回転部と静止部
が軽い接触(ラビング)を起す可能性は否めない。この
ような場合、接触部のみ高温になるためロータ内部には
周方向に温度分布の不均一が生じ、その結果ロータ全体
を微少量曲げることになり、この微少な曲りがアンバラ
ンスとなってロータの振動を増加させる。しかし、この
回転部と静止部との接触によって発生するアンバランス
は、運転中をも考慮した適性な間隙を設定することによ
って防止することができる。In addition, since steam turbines generally use high-pressure steam, in order to minimize leakage steam and to ensure a shaft seal to the outside of the steam turbine,
The radial gap between the rotating part and the stationary part is very small. Therefore, it is undeniable that the rotating part and the stationary part may cause slight contact (rubbing) during operation. In such a case, the temperature of only the contact portion becomes high, so that the temperature distribution becomes uneven inside the rotor in the circumferential direction. As a result, the entire rotor is bent by a very small amount. Increase the vibration. However, the imbalance caused by the contact between the rotating part and the stationary part can be prevented by setting an appropriate gap in consideration of even during operation.
【0012】ところが、最新の製鋼技術をもってして製
造したロータでも周方向に完全に均一な物性値すなわち
均一な熱伝導率、比熱、比重、線膨張係数、ヤンク率、
ポアソン比、クリープ強度等を有するロータは存在し得
ない。一般に蒸気タービンのロータ材料は鉄基の合金で
あるが、常温引張強度、クリープ強度、靭性、伸び、絞
り等を考慮してGr、Ni、Cが添加される。また製鋼
過程においてMn、S、P、Snなどの不純物元素も微
小量残存する。しかして、これらの成分の偏析、結晶構
造の不均一などはロータの物性値をもたらすことにな
る。However, even rotors manufactured using the latest steelmaking technology have completely uniform physical properties in the circumferential direction, that is, uniform thermal conductivity, specific heat, specific gravity, linear expansion coefficient, yank rate, and the like.
No rotor with Poisson's ratio, creep strength, etc. can exist. Generally, the rotor material of a steam turbine is an iron-based alloy, but Gr, Ni, and C are added in consideration of room temperature tensile strength, creep strength, toughness, elongation, drawing, and the like. In the steel making process, minute amounts of impurity elements such as Mn, S, P, and Sn also remain. Thus, segregation of these components, non-uniformity of the crystal structure, and the like result in physical properties of the rotor.
【0013】常温(室温)下ではこのような不均一がア
ンバランスをもたらすことはないが、蒸気タービンには
運転状態では高温の蒸気が流入するため、この時例えば
温度分布の不均一、伸びの不均一などが生じロータに微
小なアンバランスを与える。At room temperature (room temperature), such non-uniformity does not cause imbalance. However, since high-temperature steam flows into the steam turbine in the operating state, at this time, for example, the temperature distribution becomes non-uniform and the elongation increases. Non-uniformity or the like occurs, giving a small unbalance to the rotor.
【0014】図14は、車軸2、ホイール3及び羽根4
で構成される代表的なタービンロータの外形を示す図で
あり、その車軸とホイールは最近の製鋼技術の進歩によ
り一体構造で製造されるものが大半である。そして、ロ
ータの物性値の周方向の不均一に起因するアンバランス
は車軸2の部分で生じるので、この部分を簡単にモデル
化したものが図15、さらにそのD−D断面の温度分布
を示したものが図16である。FIG. 14 shows an axle 2, wheels 3 and blades 4.
FIG. 2 is a view showing the outer shape of a typical turbine rotor composed of: axles and wheels, most of which are manufactured as an integral structure due to recent advances in steelmaking technology. Since the imbalance due to the circumferential non-uniformity of the physical properties of the rotor occurs in the axle 2, a simple model of this portion is shown in FIG. FIG. 16 shows the result.
【0015】しかして、図16の場合のように、温度分
布が殆ど均一となっており、車軸2は外周側から蒸気に
よって加熱されている場合には、ロータにアンバランス
は生じない。これに対し、図18に示すように例えば熱
伝導率が上半が大きく下半が小さい場合における典型的
な温度分布となるときには、温度分布はロータの回転中
心に対して偏芯した状態になり、上半側が相対的に高温
となって上半側の熱膨張が大きくロータは全体として図
17に示されるように上に凸になりアンバランスが生じ
る。However, as shown in FIG. 16, when the temperature distribution is almost uniform and the axle 2 is heated by steam from the outer peripheral side, no imbalance occurs in the rotor. On the other hand, as shown in FIG. 18, for example, when the thermal conductivity has a typical temperature distribution when the upper half is large and the lower half is small, the temperature distribution becomes eccentric with respect to the rotation center of the rotor. The upper half has a relatively high temperature, the thermal expansion of the upper half is large, and the rotor as a whole becomes convex upward as shown in FIG. 17, causing imbalance.
【0016】なお、ここでは熱伝導率の不均一に起因す
るアンバランスについて述べたが、他の物性値について
も、アンバランスを発生させる可能性がある点について
は同様である。Here, the imbalance caused by the non-uniformity of the thermal conductivity has been described, but the same applies to other physical property values in that the imbalance may occur.
【0017】ところで、蒸気タービンの内部蒸気温度は
その運転状態(特に発生する出力)に応じて変化するた
め、蒸気アンバランスはその運転状態に応じて変化す
る。特にロータの熱容量は蒸気に比べ遥かに大きいた
め、蒸気の温度が速やかに定常になってもロータ内部の
温度分布が定常になるためにはかなりの長時間(数時
間)を必要とし、その間このアンバランスが継続し、ロ
ータの振動が大きい状態となる等の問題がある。Incidentally, since the internal steam temperature of the steam turbine changes according to its operation state (particularly the output to be generated), the steam imbalance changes according to the operation state. In particular, since the heat capacity of the rotor is much larger than that of steam, even if the temperature of the steam quickly becomes steady, it takes a considerably long time (several hours) for the temperature distribution inside the rotor to be steady. There is a problem that the imbalance continues and the vibration of the rotor becomes large.
【0018】しかるに、このようなロータの物性値の周
方向の不均一に起因するアンバランスに対する対策は殆
ど行われていないのが現状である。However, at present, almost no countermeasures have been taken against such imbalance caused by the circumferential nonuniformity of the physical properties of the rotor.
【0019】本発明はこのような点に鑑み、蒸気タービ
ンロータの物性値の周方向の不均一に起因して過渡的に
発生するアンバランスとそれに伴う振動の増大を防止す
る振動抑制装置を得ることを目的とする。In view of the foregoing, the present invention provides a vibration suppressing device that prevents imbalance that occurs transiently due to circumferential nonuniformity of the physical properties of a steam turbine rotor and the accompanying increase in vibration. The purpose is to:
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は、蒸気の膨張に
よる熱落差によって温度低下した羽根出口側の蒸気の一
部をその段落の上流側に逆流させるバランスホール及び
スクープの一方或はその両者を、タービンロータにおけ
る熱伝導率のような熱による変形を発生させる物性値の
周方向の不均一によるアンバランスに対応して、ロータ
に周方向に不均一に配設し、その蒸気による冷却作用が
周方向に不均一となるようにしたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a balance hole and / or a scoop in which a part of the steam at the blade outlet side, whose temperature has been reduced due to the heat drop due to the expansion of steam, flows back to the upstream side of the stage. Is arranged in the rotor in a non-uniform manner in the circumferential direction in response to the non-uniformity in the circumferential direction of the physical property value which causes deformation due to heat such as thermal conductivity in the turbine rotor, and the cooling action by the steam is performed. Are non-uniform in the circumferential direction.
【0021】ロータの物性値の周方向の不均一に起因す
るアンバランスは、タービン内部の温度変化に対して再
現性がある場合が多く、製造直後には分からなくとも蒸
気タービンの実際の運転の極めて初期の段階で判明する
ことが多く、また現在の振動解析技術をもってすれば、
ロータがどちらの方向にアンバランスが生じているかを
計測することは困難なことではない。The imbalance caused by the circumferential nonuniformity of the physical properties of the rotor is often reproducible with respect to the temperature change inside the turbine. It is often found at a very early stage, and with current vibration analysis technology,
It is not difficult to determine in which direction the rotor is unbalanced.
【0022】そこで、上記アンバランスに対応して蒸気
による冷却効果を周方向に不均一にすることにより、上
記アンバランスが熱伝導率、比熱、比重などの不均一に
よる温度分布の不均一に起因する場合には、その温度分
布を均一化し、アンバランスを除去することができる。
また上記アンバランスが線膨張係数などの不均一による
ロータの伸びの不均一に起因するものである場合には、
逆に上記冷却によって温度分布を不均一とすることによ
り伸びを均一にし、アンバランスを除去することができ
る。Therefore, by making the cooling effect of the steam non-uniform in the circumferential direction corresponding to the unbalance, the unbalance is caused by non-uniform temperature distribution due to non-uniformity of thermal conductivity, specific heat, specific gravity and the like. In this case, the temperature distribution can be made uniform, and imbalance can be eliminated.
In addition, when the imbalance is caused by non-uniform expansion of the rotor due to non-uniformity such as linear expansion coefficient,
Conversely, by making the temperature distribution non-uniform by the above-mentioned cooling, the elongation can be made uniform and the unbalance can be removed.
【0023】[0023]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0024】図1はタービンロータ3のホイールをシェ
ル7側から見た図、図2は上記ホイール3を段落の上流
側すなわち中央部8側から見た図であり、そのホイール
3にはシェル7と上記ロータの中央部8とを連通する複
数のバランスホール9a、9b、9c、9d、9eが周
方向に所定間隔をもって穿設されている。また上記ホイ
ール3の両面には、上記バランスホール9a、…を含む
半径線上に周方向に延びるスクープ取付溝20が形成さ
れており、ホイールのシェル7側における上記スクープ
取付溝20には、バランスホール9aのロータ回転方向
Rの後側のみにスクープ10が固着されている。一方、
上記ホイール3のロータ中央部8側のスクープ取付溝2
0には、上記バランスホール9a以外の各バランスホー
ルのロータ回転方向Rの後側にスクープ10が設けられ
ている。FIG. 1 is a view of the wheel of the turbine rotor 3 as viewed from the shell 7 side, and FIG. 2 is a view of the wheel 3 as viewed from the upstream side of the paragraph, that is, from the center portion 8 side. A plurality of balance holes 9a, 9b, 9c, 9d, 9e are formed at predetermined intervals in the circumferential direction to communicate with the rotor 8 and the central portion 8 of the rotor. On both surfaces of the wheel 3, scoop mounting grooves 20 extending in the circumferential direction on a radius line including the balance holes 9a,... Are formed. The scoop 10 is fixed only on the rear side of the rotor rotation direction R of 9a. on the other hand,
Scoop mounting groove 2 on the rotor center portion 8 side of the wheel 3
At 0, a scoop 10 is provided on the rear side of the rotor rotation direction R of each balance hole other than the balance hole 9a.
【0025】図3はスクープ10とバランスホール9を
含むホイール3の拡大した断面図、図4はその斜視図で
あって、上記スクープ10はバランスホール9a側が開
口し、次第にその高さが低くなる箱形を呈している。図
5にバランスホール9a、9b…とスクープ10の関係
を周方向に展開した状態を示す。FIG. 3 is an enlarged sectional view of the wheel 3 including the scoop 10 and the balance hole 9, and FIG. 4 is a perspective view of the wheel 3. The scoop 10 has an opening at the balance hole 9a side, and the height gradually decreases. It has a box shape. FIG. 5 shows the relationship between the balance holes 9a, 9b,... And the scoop 10 expanded in the circumferential direction.
【0026】しかして、ロータ2が矢印R方向に回転す
ると、シェル7側のスクープ10に動圧を受け、この圧
力上昇によりポンピング効果を発生し、バランスホール
9aにより多くの冷却蒸気を流そうとする。一方、ロー
タ中央部8側のスクープ10はバランスホール9b、…
9eに対してポンピング効果が逆向きに作用し、冷却蒸
気の流れを抑制する効果を果す。When the rotor 2 rotates in the direction of the arrow R, a dynamic pressure is applied to the scoop 10 on the side of the shell 7, and a pumping effect is generated due to the increase in the pressure, so that more cooling steam is caused to flow through the balance hole 9a. I do. On the other hand, the scoop 10 on the rotor central portion 8 side has balance holes 9b,.
The pumping effect acts on 9e in the opposite direction, and has the effect of suppressing the flow of cooling steam.
【0027】図6はよく知られた上記タービンの段落内
の膨張線を示す図であり、蒸気タービンの内部ではノズ
ル5においてノズル入口圧力Pn1からノズル出口圧力P
n2まで膨張し、さらに羽根出口圧力Pυまで膨張するこ
とにより出力をロータに伝達する。ここで反動度を羽根
熱落差hυ/全熱熱落差ht で定義する。全熱熱落差h
t は段落内の蒸気の運動エネルギを考慮したノズル入口
全圧Pnでのエンタルピと羽根出口圧力上でのエンタル
ピの断熱線上での差である。FIG. 6 is a diagram showing an expansion line in the well-known stage of the turbine. In the steam turbine, the nozzle 5 has a nozzle inlet pressure P n1 to a nozzle outlet pressure P n1.
The output is transmitted to the rotor by expanding to n2 and further to the blade outlet pressure P #. Here, the degree of reaction is defined by blade heat drop hυ / total heat drop ht. Total heat drop h
t is the difference between the enthalpy at the nozzle inlet total pressure Pn and the enthalpy at the blade outlet pressure on the adiabatic line in consideration of the kinetic energy of the steam in the paragraph.
【0028】図7は反動度の翼長方向の分布を示す図で
あって、通常の蒸気タービンの段落設計においては、反
動度の分布は図7の実線で示すように羽根ルートから羽
根チップの全域にわたって正の分布を有している。この
時ノズル出口圧力Pn2は羽根出口圧力Pυより羽根ルー
トから羽根チップの全域にわたり大きく、蒸気はスムー
ズな流れとなる。ところが、図7の破線で示される冷却
有り反動度の様な段落設計を行うと、羽根出口圧力Pυ
は羽根ルートにおいてはノズル出口圧力Pn2より大きな
圧力をもっている。この圧力の逆転は羽根ルートの微小
な領域に限られるので、段落内の流れ全体を逆流させる
ことはないが羽根ルート付近では蒸気の流れの流速をも
たらす。さらにシェル部7と中央部8は羽根ルートでの
圧力に支配されているため、この場合シェル部の方が中
央部より圧力が高く、段落内部で膨張し、温度が低くな
ったシェル部の蒸気が冷却蒸気として中央部にバランス
ホール9a、…を通過して流れ、中央部8の車軸2及び
ホイール3を冷却する。FIG. 7 is a diagram showing the distribution of the degree of reaction in the blade length direction. In a typical stage design of a steam turbine, the distribution of the degree of reaction is shown by the solid line in FIG. It has a positive distribution throughout. At this time, the nozzle outlet pressure P n2 is higher than the blade outlet pressure Pυ over the entire area from the blade root to the blade tip, and the steam flows smoothly. However, when a paragraph design such as the reaction degree with cooling shown by the broken line in FIG. 7 is performed, the blade outlet pressure Pυ
Has a pressure greater than the nozzle outlet pressure P n2 in the blade route. Since this reversal of pressure is limited to a small area of the blade route, it does not reverse the entire flow in the paragraph, but produces a flow velocity of the steam flow near the blade route. Further, since the shell portion 7 and the central portion 8 are governed by the pressure at the blade route, in this case, the shell portion has a higher pressure than the central portion, expands inside the paragraph, and has a lower temperature. Flows through the balance holes 9a,... To the central portion as cooling steam, and cools the axle 2 and the wheel 3 in the central portion 8.
【0029】しかして、前述のように特定のバランスホ
ールのみにスクープ10を装着すれば、バランスホール
を通過する蒸気の量が各バランスホールで不均一とな
る。However, if the scoop 10 is mounted only on a specific balance hole as described above, the amount of steam passing through the balance hole will be uneven at each balance hole.
【0030】したがって、例えばロータ材料の熱伝導
率、比熱、比重量などの周方向の不均一により温度分布
の不均一が生じ、もってロータのアンバランスが生じて
いれば、ロータが高温となる部位に近いバランスホール
に、より多くの冷却蒸気が流通するようにすることによ
ってロータのアンバランスひいてはロータの振動を抑制
することができる。また、アンバランスが線膨張係数な
どの不均一によるロータの伸びの不均一に起因するもの
であれば、その伸びが大きい部位に近いバランスホール
により多くの冷却蒸気が流通するようにすることによっ
て伸びを均一にし、アンバランスを除去することができ
る。Therefore, for example, the temperature distribution becomes non-uniform due to the non-uniformity of the thermal conductivity, specific heat, specific weight, etc. of the rotor material in the circumferential direction. By allowing more cooling steam to flow through the balance hole close to the rotor, unbalance of the rotor and, consequently, vibration of the rotor can be suppressed. If the unbalance is caused by unevenness of the rotor elongation due to non-uniformity of the coefficient of linear expansion and the like, more cooling steam is circulated through the balance hole near the part where the elongation is large. And the imbalance can be eliminated.
【0031】すなわち、上記実施例ではバランスホール
9aからの冷却蒸気が多いので、そのバランスホール9
a付近の冷却効果が大きく、この付近に発生するアンバ
ランスを除去することができる。That is, in the above embodiment, since there is much cooling steam from the balance hole 9a,
The cooling effect in the vicinity of “a” is large, and the imbalance generated in this vicinity can be removed.
【0032】なお、蒸気タービンの運転中に過渡的にロ
ータのどの角度にアンバランスが発生するかを把握する
ことは、運転中の振動を解析すれば比較的容易に知るこ
とができる。したがって、蒸気タービンの初期の運転デ
ータより過渡的なアンバランス発生の角度を計算し、定
期点検などでタービンの分解をする際にこの技術を適用
すれば、それ以降の運転においてロータの振動を抑制す
ることができる。Note that it is relatively easy to know at what angle the rotor becomes unbalanced transiently during the operation of the steam turbine by analyzing the vibration during the operation. Therefore, by calculating the angle of transient imbalance occurrence from the initial operation data of the steam turbine and applying this technology when disassembling the turbine for periodic inspection, etc., the rotor vibration is suppressed in subsequent operations. can do.
【0033】なお、上記実施例においては特定のバラン
スホールにのみスクープを装着することによって冷却蒸
気の流れを周方向に不均一とするものを示したが、図8
に示すように、バランスホール9自体を周方向に不均一
に配置してもよい。また、図9に示すように各バランス
ホール9の面積を異ならせてもよく、図10に示すよう
に予め周方向に均一に配置したバランスホールの一部を
閉止部材21により閉止し、バランスホールの開口を周
方向に不均一となるようにしてもよい。In the above embodiment, a scoop is provided only in a specific balance hole to make the flow of cooling steam non-uniform in the circumferential direction.
As shown in (1), the balance holes 9 themselves may be unevenly arranged in the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 9, the area of each balance hole 9 may be made different, and as shown in FIG. 10, a part of the balance holes uniformly arranged in advance in the circumferential direction is closed by a closing member 21 so that the balance holes 9 are closed. May be made uneven in the circumferential direction.
【0034】ただし、これらの実施例ではバランスホー
ル自体のアンバランスが発生するので、この量は別途バ
ランスウエイトにより補正しておく必要がある。However, in these embodiments, since the balance holes themselves become unbalanced, this amount needs to be separately corrected by a balance weight.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明はバランス
ホール及びスクープの一方或はその両者を、タービンロ
ータの物性値の周方向の不均一によるアンバランスに対
応してロータの周方向に不均一に配設し、その蒸気によ
る冷却効果が周方向に不均一になるようにしたので、そ
の冷却効果の違いによって、タービンロータの物性値の
不均一に起因するアンバランスを除去することができ、
ロータの振動を抑制することができる等の効果を相す
る。As described above, according to the present invention, one or both of the balance hole and the scoop may be displaced in the circumferential direction of the rotor in response to the unbalance due to the circumferential nonuniformity of the physical properties of the turbine rotor. Since the cooling effect by the steam is uneven in the circumferential direction, it is possible to eliminate the imbalance caused by the unevenness of the physical properties of the turbine rotor due to the difference in the cooling effect. ,
The effect of suppressing the vibration of the rotor can be achieved.
【図1】本発明の振動抑制装置におけるバランスホール
とスクープを段落の下流側から見た図。FIG. 1 is a view of a balance hole and a scoop in a vibration suppression device of the present invention as viewed from a downstream side of a paragraph.
【図2】本発明の振動抑制装置におけるバランスホール
とスクープを段落の上流側から見た図。FIG. 2 is a view of a balance hole and a scoop in the vibration suppression device of the present invention as viewed from the upstream side of the paragraph.
【図3】スクープとバランスホールを含むホイールの拡
大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a wheel including a scoop and a balance hole.
【図4】スクープ取付部の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a scoop mounting portion.
【図5】バランスホールとスクープ関係を周方向に展開
して示す図。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a balance hole and a scoop developed in a circumferential direction.
【図6】上記タービンの段落内の膨張線図。FIG. 6 is an expansion diagram in the paragraph of the turbine.
【図7】反動度の翼長方向の分布を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a distribution of a degree of reaction in a blade length direction.
【図8】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図9】本発明のさらに他の実施例を示す図。FIG. 9 is a view showing still another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図11】一般的な上記タービンの第1段落部の概略構
成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a first stage section of the general turbine.
【図12】図11のA−A矢視図。FIG. 12 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 11;
【図13】従来のタービンにおけるバランスホールとス
クープの関係を周方向に展開して示す図。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a balance hole and a scoop in a conventional turbine developed in a circumferential direction.
【図14】タービンロータの外形を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an outer shape of a turbine rotor.
【図15】ロータの車軸部を簡単にモデル化した図。FIG. 15 is a diagram in which an axle portion of a rotor is simply modeled.
【図16】図15のD−D断面の温度分布図。FIG. 16 is a temperature distribution diagram of a section taken along line DD in FIG. 15;
【図17】車軸部が変形した状態を示すモデル化図。FIG. 17 is a modeling diagram showing a state where an axle portion is deformed.
【図18】図17のE−E断面の温度分布図。FIG. 18 is a temperature distribution diagram of an EE section in FIG. 17;
1 ロータ 2 車軸 3 ホイール 4 羽根 7 シェル 9a,9a,…9e バランスホール 10 スクープ 21 閉止部材 Reference Signs List 1 rotor 2 axle 3 wheel 4 blade 7 shell 9a, 9a, ... 9e balance hole 10 scoop 21 closing member
Claims (1)
した羽根出口側の蒸気の一部をその段落の上流側に逆流
させるバランスホール及びスクープの一方或はその両者
を、タービンロータにおける熱伝導率のような熱による
変形を発生させる物性値の周方向の不均一によるアンバ
ランスに対応して、ロータに周方向に不均一に配設し、
その蒸気による冷却作用が周方向に不均一となるように
したことを特徴とする、蒸気タービンのロータ振動抑制
装置。1. A balance hole and / or a scoop for returning a part of the steam at the blade outlet side, whose temperature has been reduced by the heat drop due to the expansion of steam, to the upstream side of the stage, and / or a heat sink in the turbine rotor. Corresponding to the imbalance due to the circumferential non-uniformity of the physical property value that causes deformation due to heat, such as unevenly arranged in the circumferential direction on the rotor,
A rotor vibration suppression device for a steam turbine, wherein the cooling action of the steam is made uneven in the circumferential direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4277259A JP2916336B2 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Steam turbine rotor vibration suppression device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4277259A JP2916336B2 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Steam turbine rotor vibration suppression device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06129202A JPH06129202A (en) | 1994-05-10 |
JP2916336B2 true JP2916336B2 (en) | 1999-07-05 |
Family
ID=17581037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4277259A Expired - Lifetime JP2916336B2 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Steam turbine rotor vibration suppression device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2916336B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62225701A (en) * | 1986-03-28 | 1987-10-03 | Toshiba Corp | Steam turbine |
JPS6318101A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Toshiba Corp | Overheat preventing device for rotor of counterflow steam turbine |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP4277259A patent/JP2916336B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06129202A (en) | 1994-05-10 |
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