JP5118653B2 - Turbine blade arrangement method, apparatus, and program - Google Patents

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本発明は、タービン動翼の配置方法及び装置並びにプログラムに関するものである。   The present invention relates to a turbine blade arrangement method, apparatus, and program.

従来、過給機やガスタービン等で使用されるタービンロータは、軸の破損事故等を予防するために軸曲がりや芯ずれを許容値以内に収めることが重要であるとされている。
ロータディスクにタービン動翼を植え込む作業は、タービン動翼の全重量を計測し、タービン動翼をロータディスクにバランスよく植えこんだ後、ロータディスクを含むタービンロータ全体のバランスの調整を行う。そして、調整を行う作業では、グラインダーを操作し、手作業でロータディスクを削ることによりアンバランスを除去する方法が知られている。
Conventionally, it has been considered important for turbine rotors used in turbochargers, gas turbines, and the like to keep shaft bending and misalignment within allowable values in order to prevent shaft breakage accidents and the like.
In the operation of implanting the turbine rotor blades in the rotor disk, the total weight of the turbine rotor blades is measured, and after the turbine rotor blades are implanted in a balanced manner in the rotor disk, the balance of the entire turbine rotor including the rotor disk is adjusted. And in the operation | work which adjusts, the method of removing an imbalance by operating a grinder and shaving a rotor disk manually is known.

特開昭60−25670号公報JP-A-60-25670

しかしながら、従来の方法では、グラインダーを使用したロータディスクのアンバランス除去作業は経験が必要となる作業であり、作業者の技量に依存してしまうという問題があった。また、グラインダーによるロータディスクのバランス作業には時間がかかり、何度もアンバランス量を計測しなければならないという問題があった。   However, in the conventional method, the unbalance removal operation of the rotor disk using the grinder is an operation that requires experience, and has a problem that it depends on the skill of the operator. Further, it takes time to balance the rotor disk by the grinder, and there is a problem that the unbalance amount must be measured many times.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、タービン動翼のアンバランス除去作業にかかる時間を短縮し、かつ、簡便に行うことができるタービン動翼の配置方法及び装置並びにプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides a turbine rotor blade arrangement method, apparatus, and program that can reduce the time required for unbalance removal of a turbine rotor blade and can be easily performed. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

本発明は、ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置方法であって、ロータディスクの偏重心の位置と偏重心量とに基づいてロータアンバランス量を測定する第1過程と、前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する第2過程と、前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して各該翼セットを配置する第3過程とを含むタービン動翼の配置方法を提供する。 The present invention relates to a method for arranging turbine rotor blades in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine rotor blades in the circumferential direction of the rotor disk , based on the position of the eccentric center of gravity and the amount of eccentric center of gravity of the rotor disk. The first process of measuring the rotor unbalance amount and the plurality of turbine blades are grouped by a predetermined number, and the unbalance amount is zero so that the turbine blades in the same group are equally spaced. The rotor disk is formed on the basis of a second process of forming a blade set by attaching to the support member and calculating the unbalance amount of the blade set, and the rotor unbalance amount and the unbalance amount of each blade set. wherein as rotor unbalance amount is reduced, the turbine blade and a third step of placing each wings set with respect to the rotor disk To provide a placement method.

このような構成によれば、第1過程においてタービンのロータディスクの偏重心の位置と偏重心量とに基づいてロータアンバランス量が測定され、第2過程において複数のタービン動翼が所定の数ずつグループ化されて、同じグループにおけるタービン動翼が任意の配置で等間隔に支持部材に取り付けられて翼セットが形成され、この翼セットのアンバランス量が算出される。ここで、該支持部材は、アンバランス量がゼロであるので、翼セットのアンバランス量は、タービン動翼の重量のみが考慮された値となる。
また、第3過程において、ロータディスクのロータアンバランス量が低減されるような、翼セットの取り付け配置が決定される。これにより、タービン動翼のアンバランス量の合計量とロータディスクのアンバランス量とを相殺する配置が特定されるので、ロータディスクを含むタービンロータ全体としてのアンバランス量を低減させることができる。
また、偏重心の位置と偏重心量とに基づいてロータアンバランス量を測定することにより、簡便にロータアンバランス量を把握することができる。
According to such a configuration, the rotor unbalance amount is measured based on the position of the eccentric center of gravity of the rotor disk of the turbine and the amount of eccentric center of gravity in the first process, and a plurality of turbine rotor blades are in a predetermined number in the second process. The blades are grouped one by one, and turbine blades in the same group are attached to the support member at equal intervals in an arbitrary arrangement to form a blade set, and an unbalance amount of the blade set is calculated. Here, since the unbalance amount of the support member is zero, the unbalance amount of the blade set is a value that takes into account only the weight of the turbine blade.
In the third process, the blade arrangement is determined so that the rotor unbalance amount of the rotor disk is reduced. As a result, an arrangement that cancels out the total amount of unbalance amounts of the turbine rotor blades and the unbalance amount of the rotor disk is specified, so that the unbalance amount of the entire turbine rotor including the rotor disk can be reduced.
Further, the rotor unbalance amount can be easily grasped by measuring the rotor unbalance amount based on the position of the eccentric gravity center and the eccentric gravity center amount.

上記タービン動翼の配置方法では、前記第2過程において、複数のタービン動翼は、各タービン動翼の重量に基づいて、軽い順、または、重い順にグループ化されることとしてもよい。   In the turbine blade arrangement method, in the second process, the plurality of turbine blades may be grouped in order of lightness or heavyness based on the weight of each turbine blade.

このように、略同じ重量のタービン動翼によって各グループを構成するので、各翼セットにおけるアンバランス量を低減させることができる。   Thus, since each group is comprised by the turbine blade of substantially the same weight, the unbalance amount in each blade set can be reduced.

上記タービン動翼の配置方法では、前記第3過程において、各前記翼セットの配置の組み合わせを変更し、それぞれの場合における該タービンロータのアンバランス量を算出し、該アンバランス量が最小となる配置を特定することとしてもよい。   In the turbine blade arrangement method, in the third step, the combination of the arrangement of the blade sets is changed, the unbalance amount of the turbine rotor in each case is calculated, and the unbalance amount is minimized. The arrangement may be specified.

このように、各翼セットの配置の組み合わせを変更し、それぞれの組み合わせに対するタービンロータのアンバランス量を算出し、このアンバランス量が最小となる配置を算出するので、アンバランス量が最小となる好適な配置を特定することができる。   In this way, the arrangement combination of each blade set is changed, the unbalance amount of the turbine rotor for each combination is calculated, and the arrangement that minimizes the unbalance amount is calculated, so the unbalance amount is minimized. A suitable arrangement can be identified.

本発明は、ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置装置であって、ロータディスクのアンバランス量であるロータアンバランス量を取得するデータ取得手段と、前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する算出手段と、前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して該翼セットを配置する配置手段とを備えることを特徴とするタービン動翼の配置装置を提供する。 The present invention relates to a turbine rotor blade arrangement device in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine rotor blades in the circumferential direction of a rotor disk, and acquires a rotor unbalance amount that is an unbalance amount of a rotor disk. The data acquisition means and the plurality of turbine blades are grouped by a predetermined number, and the turbine blades in the same group are attached to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine blades in the same group are equally spaced. forming a blade set, and calculating means for calculating the unbalance amount of the blade sets, respectively, on the basis of the unbalanced weight of the rotor unbalance amount and the wings set, the rotor unbalance amount of the rotor disk Positioning means for positioning the blade set relative to the rotor disk so as to be reduced Providing an arrangement device Ndotsubasa.

上記タービン動翼の配置装置では、前記算出手段において、複数のタービン動翼は、各タービン動翼の重量に基づいて、軽い順、または、重い順にグループ化されることとしてもよい。   In the above-described turbine rotor blade arrangement apparatus, in the calculation means, the plurality of turbine rotor blades may be grouped in order of lightness or heavyness based on the weight of each turbine blade.

上記タービン動翼の配置装置では、前記配置手段において、各前記翼セットの配置の組み合わせを変更し、それぞれの場合における該タービンロータのアンバランス量を算出し、該アンバランス量が最小となる配置を特定することとしてもよい。   In the turbine blade arrangement device, the arrangement means changes the combination of the arrangement of the blade sets, calculates the unbalance amount of the turbine rotor in each case, and arranges the unbalance amount to be minimum. It is good also as specifying.

上記タービン動翼の配置装置では、前記データ取得手段は、偏重心の位置と偏重心量とによりロータアンバランス量を測定することとしてもよい。 In the turbine rotor blade arrangement apparatus, the data acquisition unit may measure the rotor unbalance amount based on the position of the eccentric gravity center and the eccentric gravity center amount.

本発明は、ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置プログラムであって、ロータディスクのアンバランス量であるロータアンバランス量を取得する第1処理と、前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する第2処理と、前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して該翼セットを配置する第3処理とをコンピュータに実行させるためのタービン動翼の配置プログラムを提供する。 The present invention is a turbine rotor blade arrangement program in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine rotor blades in a circumferential direction of a rotor disk, and acquires a rotor unbalance amount that is an unbalance amount of a rotor disk. The first treatment and the plurality of turbine blades are grouped by a predetermined number, and the turbine blades in the same group are attached to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine blades in the same group are equally spaced. forming a blade set, a second process for calculating the unbalance amount of the blade set respectively, based on the unbalanced weight of the rotor unbalance amount and the wings set, the rotor unbalance amount of the rotor disk A third process of arranging the blade set with respect to the rotor disk so as to reduce Providing a turbine rotor blade placement program.

本発明によれば、タービン動翼のアンバランス除去作業にかかる時間を短縮し、かつ、簡便に行うことができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to shorten the time required for the unbalance removal operation of the turbine rotor blade and to perform it easily.

本発明のタービン動翼の配置装置により決定されたタービン動翼の配置の一例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed an example of arrangement | positioning of the turbine rotor blade determined by the turbine rotor blade arrangement | positioning apparatus of this invention. 本発明のタービン動翼の配置装置により決定されたタービン動翼の配置の一例を示した正面図である。It is the front view which showed an example of arrangement | positioning of the turbine rotor blade determined by the turbine rotor blade arrangement | positioning apparatus of this invention. 本発明に係る配置装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the hardware constitutions of the arrangement | positioning apparatus based on this invention. 本発明に係るタービン動翼の配置装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the arrangement device of the turbine rotor blade concerning the present invention. ロータアンバランス量をベクトルで示した図である。It is the figure which showed the amount of rotor unbalance by the vector. タービン動翼アンバランス量をベクトルで示した図である。It is the figure which showed the turbine blade unbalance amount by the vector. ロータディスクと翼セットとの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning with a rotor disk and a wing | blade set. 本発明に係るタービン動翼の配置装置の動作フローを示した図である。It is the figure which showed the operation | movement flow of the arrangement | positioning apparatus of the turbine rotor blade which concerns on this invention. アンバランス量を従来の方法と本発明の方法とによって調整した結果を示した図である。It is the figure which showed the result of having adjusted the unbalance amount with the conventional method and the method of this invention. アンバランス量の調整結果を示した図である。It is the figure which showed the adjustment result of the unbalance amount.

以下に、本発明に係るタービン動翼の配置方法、その装置並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a turbine rotor blade arrangement method, apparatus, and program according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係るタービン動翼の配置装置は、ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼が一定の間隔で植えつけられたタービンロータにおいて、ロータディスクに対してタービン動翼を植えつける際に、その最適な配置を決定するのに使用される装置である。図1は、タービンロータの一部の斜視図であり、図2はタービンロータの一部の正面図である。   The turbine rotor blade arrangement device according to the present embodiment is a turbine rotor in which a plurality of turbine rotor blades are planted at regular intervals in the circumferential direction of the rotor disk. , An apparatus used to determine its optimal placement. FIG. 1 is a perspective view of a part of the turbine rotor, and FIG. 2 is a front view of a part of the turbine rotor.

図3に示すように、本実施形態に係るタービン動翼の配置装置(以下「配置装置」という。)100は、コンピュータシステム(計算機システム)であり、CPU(中央演算処理装置)1、RAM(Random Access Memory)等の主記憶装置2、補助記憶装置3、キーボードやマウスなどの入力装置4、及びモニタやプリンタなどの出力装置5、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置6などで構成されている。
上記補助記憶装置3は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、補助記憶装置3には、各種プログラム(例えば、タービン動翼の配置プログラム)が格納されており、CPU1が補助記憶装置3から主記憶装置2にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
As shown in FIG. 3, a turbine blade arrangement device (hereinafter referred to as “arrangement device”) 100 according to the present embodiment is a computer system (computer system), and includes a CPU (central processing unit) 1, a RAM ( Random Access Memory) and other main storage devices 2, auxiliary storage devices 3, input devices 4 such as keyboards and mice, output devices 5 such as monitors and printers, and communication for communicating information by communicating with external devices The apparatus 6 is configured.
The auxiliary storage device 3 is a computer-readable recording medium such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a semiconductor memory. The auxiliary storage device 3 stores various programs (for example, a turbine rotor blade arrangement program), and the CPU 1 reads out the program from the auxiliary storage device 3 to the main storage device 2 and executes various programs. Is realized.

図4は、配置装置100が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図4に示されるように、配置装置100は、データ取得部(データ取得手段)10、算出部(算出手段)11、配置部(配置手段)12を備えている。   FIG. 4 is a functional block diagram showing the functions provided in the placement apparatus 100 in an expanded manner. As shown in FIG. 4, the arrangement device 100 includes a data acquisition unit (data acquisition unit) 10, a calculation unit (calculation unit) 11, and an arrangement unit (arrangement unit) 12.

データ取得部10は、ロータディスクのロータアンバランス量(モーメント)を取得する。具体的には、偏重心の位置と偏重心量とによりロータアンバランス量が測定され、その値が上記入力装置4等を介して入力されることにより、ロータディスクのロータアンバランス量を取得する。ロータディスクのロータアンバランス量は、例えば、専用装置により試験を行うことにより算出される。ロータアンバランス量は、図5に示すようにベクトルで表され、配置部12に出力される。   The data acquisition unit 10 acquires the rotor unbalance amount (moment) of the rotor disk. Specifically, the rotor unbalance amount is measured by the position of the eccentric gravity center and the eccentric gravity center amount, and the value is input via the input device 4 or the like, thereby acquiring the rotor unbalance amount of the rotor disk. . The rotor unbalance amount of the rotor disk is calculated, for example, by performing a test using a dedicated device. The rotor unbalance amount is represented by a vector as shown in FIG.

算出部11は、複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する。この過程はシミュレーションにより行われる。   The calculating unit 11 groups a plurality of turbine rotor blades by a predetermined number, and attaches the turbine rotor blades in the same group to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine rotor blades are equidistant in an arbitrary arrangement. A set is formed, and the unbalance amount of each wing set is calculated. This process is performed by simulation.

例えば、タービン動翼が20枚の場合には、タービン動翼の重い順に5枚ずつグループ化して4つのグループを作り、各グループにおいてタービン動翼を正5角形の頂点に配置して翼セットを生成し、各翼セットのアンバランス量を算出する。
このように、重量の順にグループ化することで、各翼セットを略同じ重量のタービン動翼によって構成することができ、各翼セットにおけるアンバランス量を低減させることができる。
For example, when there are 20 turbine blades, 5 blades are grouped in order of heavier turbine blades to form 4 groups, and in each group, the turbine blades are arranged at the apex of a regular pentagon and a blade set is arranged. Generate and calculate the unbalance amount of each wing set.
Thus, by grouping in order of weight, each blade set can be constituted by turbine blades having substantially the same weight, and the unbalance amount in each blade set can be reduced.

各翼セットにおいて、タービン動翼は、最もアンバランス量が小さくなるように配置される。例えば、本実施形態においては、図6に示されるように、重量の重い順に正5角形の対角に配置していく。図6の5角形の頂点上の数字は、埋め込むタービン動翼の重量の重い順序を示している。
算出部11は、上記のように重量の重いタービン動翼を支持部材に対角に配置して翼セットを生成すると、この翼セットのアンバランス量を算出する。
In each blade set, the turbine blades are arranged so that the unbalance amount is minimized. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the regular pentagons are arranged in descending order of weight. The numbers on the apexes of the pentagon in FIG. 6 indicate the order of increasing weight of the turbine blades to be embedded.
When the blade 11 is generated by arranging the heavy turbine blades on the support member diagonally as described above, the calculation unit 11 calculates the unbalance amount of the blade set.

各翼セットのアンバランス量の情報は、配置部12に出力される。   Information on the unbalance amount of each blade set is output to the placement unit 12.

配置部12は、データ取得部10によって取得されたロータアンバランス量および算出部11によって算出された各翼セットのアンバランス量に基づいて、ロータディスクのロータアンバランス量が低減されるように、ロータディスクに翼セットを配置する。具体的には、4つの翼セット全てをロータディスクに配置する場合に、ロータアンバランス量を最も打ち消す各翼セットの配置位置を特定する。換言すると、ロータディスクを含むタービンロータ全体としてのアンバランス量が最小となる配置をシミュレーションにより特定し、特定された配置に従ってロータディスクに各翼セットを配置する。また、図7は、ロータディスク量と各翼セットのアンバランス量とに基づき、タービンロータ全体のアンバランス量が最少となる配置位置の一例を示した図である。   The placement unit 12 is configured to reduce the rotor unbalance amount of the rotor disk based on the rotor unbalance amount acquired by the data acquisition unit 10 and the unbalance amount of each blade set calculated by the calculation unit 11. Place the wing set on the rotor disk. Specifically, when all four blade sets are arranged on the rotor disk, the arrangement position of each blade set that most cancels the rotor unbalance amount is specified. In other words, an arrangement that minimizes the unbalance amount of the entire turbine rotor including the rotor disk is specified by simulation, and each blade set is arranged on the rotor disk according to the specified arrangement. FIG. 7 is a diagram showing an example of an arrangement position where the unbalance amount of the entire turbine rotor is minimized based on the rotor disk amount and the unbalance amount of each blade set.

例えば、4つの翼セットを1周360度に均等に配置する場合には、翼セット同士は360°/4=90°ずつ間隔を設けて配置する。また、例えば、タービン動翼が35枚ある場合には、5枚ずつの翼セットを7つ形成し、各翼セットは360°/7=51.429°ずつ間隔を設けて配置する。このように、形成するグループの数に応じて、翼セットの配置間隔は可変となる。   For example, in the case where four blade sets are evenly arranged at 360 degrees per rotation, the blade sets are arranged at intervals of 360 ° / 4 = 90 °. For example, when there are 35 turbine rotor blades, seven blade sets of five each are formed, and each blade set is arranged with an interval of 360 ° / 7 = 51.429 °. As described above, the arrangement interval of the blade sets is variable depending on the number of groups to be formed.

配置部12は、ロータディスクに対する各翼セットの配置を順次変更しながら、考えられる配置の全ての組み合わせについて、タービンロータ全体としてのアンバランス量を算出し、このアンバランス量が最小となる配置を特定する。
続いて、配置部12は、特定した配置におけるアンバランス量が許容範囲内であるか否かを判定する。判定の結果、アンバランス量が許容値範囲内である場合には、その配置をタービン動翼として採用する。
The placement unit 12 calculates the unbalance amount of the turbine rotor as a whole for all possible combinations of placements while sequentially changing the placement of each blade set with respect to the rotor disk, and makes the placement that minimizes this unbalance amount. Identify.
Subsequently, the placement unit 12 determines whether or not the unbalance amount in the specified placement is within an allowable range. As a result of the determination, if the unbalance amount is within the allowable range, the arrangement is adopted as the turbine rotor blade.

なお、タービンロータ全体のアンバランス量が許容値範囲外である場合には、配置部12は、対象としている20枚のタービン動翼ではない他のタービン動翼から新たに5枚のタービン動翼を抽出して新たな翼セットを1つ作成し、算出部による翼セット毎のアンバランス量の測定から繰り返す。   When the unbalance amount of the entire turbine rotor is outside the allowable value range, the arrangement unit 12 newly adds five turbine blades from other turbine blades that are not the target 20 turbine blades. Is extracted to create one new wing set, and the calculation unit repeats the measurement of the unbalance amount for each wing set.

なお、本実施形態に係るタービン動翼の配置装置においては、アンバランス量が許容範囲外である場合に、配置部12が新たに作成する翼セットは1つとしていたが、これに限定されない。例えば、新たに作成する翼セットは2つとしてもよいし、全ての翼セットを作り直すこととしてもよい。
また、翼セット内の5枚全てのタービン動翼を抽出し直すことに代えて、翼セット内の一部枚数のタービン動翼を新たなタービン動翼と交換し、新たな翼セットを作成することとしてもよい。
In the turbine rotor blade arrangement device according to the present embodiment, when the unbalance amount is outside the allowable range, the number of blade sets newly created by the arrangement unit 12 is one, but the present invention is not limited to this. For example, two new wing sets may be created, or all wing sets may be recreated.
Also, instead of re-extracting all five turbine blades in the blade set, a part of the number of turbine blades in the blade set is replaced with a new turbine blade to create a new blade set. It is good as well.

次に、図8を用いて、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、20枚のタービン動翼があり、5枚ずつの翼セットを4つ形成する場合について説明する。
Next, the effect | action of this embodiment is demonstrated using FIG.
In the present embodiment, there will be described a case where there are 20 turbine blades and four blade sets of 5 each are formed.

まず、ロータディスクのみの重心が計測され、タービン動翼を植える前のロータのアンバランス量(モーメント)が計測され、データ取得部10によって取得される(ステップSA1)。続いて、個々のタービン動翼の重量が全てのタービン動翼に対して測定される(ステップSA2)。全てのタービン動翼から重量の重い順に5枚ずつ、4つの翼セットA〜Dが作られ、各グループにおいて、タービン動翼を等間隔に支持部材に配置した場合のアンバランス量が解析(シミュレーション)によって算出される(ステップSA3)。続いて、4つの翼セットA〜Dのアンバランス量の合計とロータのアンバランス量とが相殺されるような配置位置が特定される(ステップSA4)。特定された配置で、ロータにタービン動翼が植えられる(ステップSA5)。   First, the center of gravity of only the rotor disk is measured, and the unbalance amount (moment) of the rotor before planting the turbine rotor blade is measured and acquired by the data acquisition unit 10 (step SA1). Subsequently, the weight of each turbine blade is measured for all turbine blades (step SA2). Four blade sets A to D are made in descending order of weight from all turbine rotor blades. In each group, the unbalance amount when the turbine rotor blades are arranged on the support member at equal intervals is analyzed (simulation) ) (Step SA3). Subsequently, an arrangement position where the total unbalance amount of the four blade sets A to D and the rotor unbalance amount are offset is specified (step SA4). Turbine blades are planted in the rotor with the specified arrangement (step SA5).

ロータにタービン動翼が植えられると、タービンロータ全体のアンバランス量が測定され、アンバランス量が許容値範囲内か否かが判定される。アンバランス量が許容値範囲内である場合は、処理を終了する(ステップSA6)。
アンバランス量が許容値範囲外である場合には、本処理で扱う20枚のタービン動翼ではない他のタービン動翼から新たなタービン動翼が抽出され(ステップSA7)、ステップSA2に戻り、本処理が繰り返される。
When turbine rotor blades are planted in the rotor, the unbalance amount of the entire turbine rotor is measured, and it is determined whether or not the unbalance amount is within an allowable value range. If the unbalance amount is within the allowable value range, the process is terminated (step SA6).
If the unbalance amount is outside the allowable value range, new turbine blades are extracted from other turbine blades that are not the 20 turbine blades handled in this process (step SA7), and the process returns to step SA2. This process is repeated.

以上説明してきたように、本実施形態に係るタービン動翼の配置装置によれば、ロータディスクのロータアンバランス量を測定するとともに、タービン動翼の重量の重いものから順にグループ化した翼セット毎のアンバランス量を測定し、各翼セットのアンバランス量の合計とロータディスクのアンバランス量とが相殺するようなロータディスクと各翼セットの配置の組み合わせを算出する。このように、ロータディスクのアンバランス量と各翼セットのアンバランス量の合計とを釣り合わせるようにアンバランス量の調整を行う。
これにより、グラインダーを使用したアンバランス除去作業がなくなるとともに、グラインダーによるアンバランス除去作業を行った場合のグラインダー粉の除去作業もなくなるので、バランス作業にかかる時間を低減させることができる。
As described above, according to the turbine rotor blade arrangement device according to the present embodiment, the rotor unbalance amount of the rotor disk is measured, and each blade set grouped in descending order of the weight of the turbine rotor blades. The unbalance amount of each blade set is measured, and the combination of the arrangement of the rotor disk and each blade set such that the total unbalance amount of each blade set and the unbalance amount of the rotor disk cancel each other is calculated. In this way, the unbalance amount is adjusted so that the unbalance amount of the rotor disk and the total unbalance amount of each blade set are balanced.
This eliminates the unbalance removal work using the grinder and eliminates the grinder powder removal work when the unbalance removal work is performed by the grinder, so that the time required for the balance work can be reduced.

また、本実施形態の配置装置によれば、翼セット毎のアンバランス量を算出し、これに基づきロータディスクのアンバランス量を相殺するように翼セットの配置を特定し、ロータディスクを含む全体のアンバランス量を計測する。これにより、アンバランス量の計測回数を低減することが可能となる。さらに、ロータアンバランス量と各翼セットのアンバランス量とに基づいて最小のアンバランス量となる配置を特定するので、効率的にバランシングを行うことが可能となる。   Further, according to the arrangement device of the present embodiment, the unbalance amount for each blade set is calculated, and based on this, the arrangement of the blade set is specified so as to cancel out the unbalance amount of the rotor disk, and the whole including the rotor disk Measure the amount of unbalance. This makes it possible to reduce the number of times the unbalance amount is measured. Furthermore, since the arrangement with the minimum unbalance amount is specified based on the rotor unbalance amount and the unbalance amount of each blade set, balancing can be performed efficiently.

また、本実施形態におけるタービン動翼の配置装置によれば、熟練技が必要となるグラインダーによるアンバランスの除去作業が不要なので、作業者に依存することなく、計画通りにバランス作業を行うことができ、CS(Customer Satisfaction:顧客満足度)の向上に繋げることができる。   Further, according to the turbine rotor blade arrangement device in the present embodiment, since the unbalance removal work by the grinder that requires skill is unnecessary, the balance work can be performed as planned without depending on the operator. It can lead to improvement of CS (Customer Satisfaction: Customer Satisfaction).

次に、本実施形態に係るタービン動翼の配置装置100によるアンバランス量の調整結果と、従来の方法によるアンバランス量の調整結果とを最適配置と比較した結果の一例を示す。
ロータアンバランス量が中心位置から距離21.5センチ離れており、位相102度、重さ16グラムである場合について説明する。図9に示されるように、この時バランスが取れる最適配置のアンバランス量は、4.52グラムであり、配置装置100による調整後のアンバランス量は4.13グラムとなっている。これに対し、従来の方法でこのロータアンバランス量を調整した場合には、アンバランス量が22.41グラムとなっている。この結果を図示したものが、図10である。このように、図10からもわかるように、本実施形態に係る配置装置100による調整では最適配置に近い値が算出されていることがわかる。
Next, an example of the result of comparing the adjustment result of the unbalance amount by the turbine rotor blade arrangement apparatus 100 according to the present embodiment and the adjustment result of the unbalance amount by the conventional method with the optimum arrangement will be shown.
The case where the rotor unbalance amount is 21.5 cm away from the center position, the phase is 102 degrees, and the weight is 16 grams will be described. As shown in FIG. 9, the unbalance amount of the optimal arrangement that can be balanced at this time is 4.52 grams, and the unbalance amount after adjustment by the placement device 100 is 4.13 grams. On the other hand, when this rotor unbalance amount is adjusted by the conventional method, the unbalance amount is 22.41 grams. This result is shown in FIG. Thus, as can be seen from FIG. 10, it can be seen that a value close to the optimum placement is calculated by the adjustment by the placement device 100 according to the present embodiment.

また、例えば、本実施形態に係る配置装置100では、配置部12がシミュレーションにより好適な翼セットの配置を決定する。このとき、例えば、35枚のタービン翼から7つの翼セットを生成し、これら7つの翼セットをロータディスクに取り付ける場合を想定すると、7つの翼セットの全通りの配置は、2(5角形の2通り)×(全並べ方)/2=5040(通り)となる。5040通りの計算は、例えば、2.8ギガヘルツのCPUにて1分以内で計算することが可能である。従って、このように短時間で最適な翼セットの配置を求めることができる。 Further, for example, in the arrangement device 100 according to the present embodiment, the arrangement unit 12 determines a suitable arrangement of the blade sets by simulation. At this time, for example, assuming that seven blade sets are generated from 35 turbine blades and these seven blade sets are attached to the rotor disk, the entire arrangement of the seven blade sets is 2 (pentagonal). two ways) × 7 P 7 (total arrangement) / 2 = 5040 becomes (street). For example, 5040 kinds of calculations can be made within 1 minute with a CPU of 2.8 GHz. Therefore, the optimal arrangement of the blade sets can be obtained in such a short time.

なお、本実施形態においては、算出部11は重量の重い翼から順にタービン動翼をグループ化していたが、これに限定されない。例えば、重量の軽い翼から順にタービン動翼をグループ化することとしてもよい。   In the present embodiment, the calculation unit 11 groups the turbine rotor blades in order from the heaviest blades, but is not limited thereto. For example, the turbine rotor blades may be grouped in order from the lighter blade.

また、本実施形態においては、算出部11は、タービン動翼のグループ1つ当たり5枚ずつに分けることとしていたが、1グループのタービン動翼の枚数は特に限定されない。なお、1グループのタービン動翼の枚数は、全てのタービン動翼枚数の割りきれる数にするとよい。   Further, in the present embodiment, the calculation unit 11 divides the turbine blades into five for each group of turbine blades, but the number of turbine blades in one group is not particularly limited. The number of turbine blades in one group may be a number that can be divided by the number of all turbine blades.

10 データ取得部
11 算出部
12 配置部
100 タービン動翼の配置装置
10 Data Acquisition Unit 11 Calculation Unit 12 Arrangement Unit 100 Turbine Rotor Arrangement Device

Claims (8)

ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置方法であって、
ロータディスクの偏重心の位置と偏重心量とに基づいてロータアンバランス量を測定する第1過程と、
前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する第2過程と、
前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して各該翼セットを配置する第3過程と
を含むタービン動翼の配置方法。
A method for arranging turbine blades in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine blades in a circumferential direction of a rotor disk,
A first process of measuring the rotor unbalance amount based on the position of the eccentric center of gravity and the amount of eccentric center of gravity of the rotor disk;
A plurality of the turbine blades are grouped by a predetermined number, and a blade set is formed by attaching the turbine blades in the same group to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine blades are equally spaced in an arbitrary arrangement. , A second process of calculating the unbalance amount of each wing set,
On the basis of the unbalance of the rotor unbalance amount and the wings set, so that the rotor unbalance amount of the rotor disk is reduced, a third step of placing each wings set with respect to the rotor disk And a method for arranging the turbine rotor blades.
前記第2過程において、複数のタービン動翼は、各タービン動翼の重量に基づいて、軽い順、または、重い順にグループ化される請求項1に記載のタービン動翼の配置方法。   2. The method for arranging turbine blades according to claim 1, wherein in the second step, the plurality of turbine blades are grouped in a light order or a heavy order based on the weight of each turbine blade. 前記第3過程において、各前記翼セットの配置の組み合わせを変更し、それぞれの場合における該タービンロータのアンバランス量を算出し、該アンバランス量が最小となる配置を特定する請求項1または請求項2に記載のタービン動翼の配置方法。   In the third step, the combination of the arrangements of the blade sets is changed, the unbalance amount of the turbine rotor in each case is calculated, and the arrangement that minimizes the unbalance amount is specified. Item 3. A turbine rotor blade arrangement method according to Item 2. ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置装置であって、
ロータディスクのアンバランス量であるロータアンバランス量を取得するデータ取得手段と、
前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する算出手段と、前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して該翼セットを配置する配置手段と
を備えることを特徴とするタービン動翼の配置装置。
A turbine rotor blade arrangement device in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine blades in the circumferential direction of a rotor disk,
Data acquisition means for acquiring a rotor unbalance amount that is an unbalance amount of the rotor disk;
A plurality of the turbine blades are grouped by a predetermined number, and a blade set is formed by attaching the turbine blades in the same group to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine blades are equally spaced in an arbitrary arrangement. as the calculation means unbalance amount of the blade set respectively calculated, on the basis of the unbalanced weight of the rotor unbalance amount and the wings set, the rotor unbalance amount of the rotor disk is reduced And an arrangement device for arranging the blade set with respect to the rotor disk.
前記算出手段において、複数のタービン動翼は、各タービン動翼の重量に基づいて、軽い順、または、重い順にグループ化される請求項に記載のタービン動翼の配置装置。 5. The turbine rotor blade arrangement device according to claim 4 , wherein in the calculation means, the plurality of turbine rotor blades are grouped in order of lighter or heavier based on the weight of each turbine rotor blade. 前記配置手段において、各前記翼セットの配置の組み合わせを変更し、それぞれの場合における該タービンロータのアンバランス量を算出し、該アンバランス量が最小となる配置を特定する請求項または請求項に記載のタービン動翼の配置装置。 In the arrangement means, to change the combination of the arrangement of the blades set, it calculates the unbalance amount of the turbine rotor in each case, according to claim 4 or claim identifies an arrangement in which the unbalance amount is minimum turbine blade arrangement according to 5. 前記データ取得手段は、偏重心の位置と偏重心量とによりロータアンバランス量を測定することを特徴とする請求項に記載のタービン動翼の配置装置。 The turbine rotor blade arrangement device according to claim 4 , wherein the data acquisition unit measures a rotor unbalance amount based on the position of the eccentric gravity center and the eccentric gravity center amount. ロータディスクの周方向に複数のタービン動翼を装着して形成されるタービンロータにおけるタービン動翼の配置プログラムであって、
ロータディスクのアンバランス量であるロータアンバランス量を取得する第1処理と、
前記複数のタービン動翼を、所定の数ずつグループ化し、同じグループにおけるタービン動翼を任意の配置で等間隔となるように、アンバランス量がゼロである支持部材に取り付けて翼セットを形成し、この翼セットのアンバランス量をそれぞれ算出する第2処理と、
前記ロータアンバランス量および各該翼セットのアンバランス量に基づいて、前記ロータディスクの前記ロータアンバランス量が低減されるように、該ロータディスクに対して該翼セットを配置する第3処理と
をコンピュータに実行させるためのタービン動翼の配置プログラム。
A turbine rotor blade arrangement program in a turbine rotor formed by mounting a plurality of turbine rotor blades in the circumferential direction of a rotor disk,
A first process for obtaining a rotor unbalance amount that is an unbalance amount of the rotor disk;
A plurality of the turbine blades are grouped by a predetermined number, and a blade set is formed by attaching the turbine blades in the same group to a support member having an unbalance amount of zero so that the turbine blades are equally spaced in an arbitrary arrangement. A second process for calculating the unbalance amount of each wing set;
On the basis of the unbalanced weight of the rotor unbalance amount and the wings set, so that the rotor unbalance amount of the rotor disk is reduced, a third process of placing the wings set against the rotor disk And a turbine blade arrangement program for causing a computer to execute.
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