JP5944295B2 - Low speed balance method and low speed balance device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、低速バランス法および低速バランス装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a low speed balance method and a low speed balance apparatus.

ガスタービンにおいては動翼の交換によって生ずるアンバランスを除去するために、機器にロータを組み込む前に低速バランス試験が実施される。   In gas turbines, a low speed balance test is performed prior to incorporating the rotor into the equipment to remove the imbalance caused by blade replacement.

低速バランス試験は、ガスタービンの定格回転数に対して十分低い回転数にて実施されるバランス試験であり、高い回転数におけるロータの振動モードによる弾性変形を考慮しない、剛性ロータとしてのバランス試験である。   The low-speed balance test is a balance test that is performed at a sufficiently low speed relative to the rated speed of the gas turbine, and is a balance test as a rigid rotor that does not consider elastic deformation due to the vibration mode of the rotor at a high speed. is there.

ロータの両端部近傍に設けられた2面のウェイト取り付け修正面に釣り合い重り(バランスウェイト)を取り付け、ロータに残留する残留アンバランスを除去する。   A counterweight (balance weight) is attached to two weight attachment correction surfaces provided in the vicinity of both ends of the rotor to remove residual unbalance remaining in the rotor.

ガスタービンのような積層ロータを有するタービンにおいては、タービン動翼の交換を行った後のアンバランスには2種類がある。すなわち、タービン動翼交換により各ホイール部にて植め込まれたタービン動翼の周方向モーメントのバラツキにより発生するアンバランスと、前回低速バランスでのバランス状態から経時的なロータスタッキングの状態変化により発生したロータ曲がりによるアンバランスである。以降、前者を動翼交換アンバランス、後者をロータ曲がりアンバランスと称する。   In a turbine having a laminated rotor such as a gas turbine, there are two types of imbalance after the turbine blades are replaced. In other words, due to the imbalance caused by the variation in the circumferential moment of the turbine blades implanted in each wheel part by turbine blade replacement, and the state of rotor stacking over time from the balance state at the previous low-speed balance It is an imbalance due to the generated rotor bending. Hereinafter, the former is referred to as rotor blade exchange unbalance, and the latter is referred to as rotor bending unbalance.

特許第4772594号公報Japanese Patent No. 477594

図13は、ガスタービンのロータの形状および修正面の位置を示す正面図であり、3段のタービン動翼を有するガスタービンの例を示している。   FIG. 13 is a front view showing the shape of the rotor of the gas turbine and the position of the correction surface, and shows an example of a gas turbine having three-stage turbine blades.

ロータ1は、ロータ圧縮機側部分1a、ロータタービン側部分1bを有し、これらが軸方向中央のカップリング4で結合されている。また、ロータ1は、第1軸受搭載部2および第2軸受搭載部3においてそれぞれ第1軸受8および第2軸受9上に搭載されて回転する。ロータタービン側部分1bは、第1段タービン動翼5、第2段タービン動翼6および第3段タービン動翼7を有する。   The rotor 1 has a rotor compressor side portion 1a and a rotor turbine side portion 1b, which are coupled by a coupling 4 at the center in the axial direction. The rotor 1 is mounted on the first bearing 8 and the second bearing 9 in the first bearing mounting portion 2 and the second bearing mounting portion 3, respectively, and rotates. The rotor turbine side portion 1 b has a first stage turbine blade 5, a second stage turbine blade 6 and a third stage turbine blade 7.

ロータ1は、その中心軸からのアンバランスを修正するために付加するバランスウェイトを取り付ける6か所の修正面を有する。すなわち、カップリング4から圧縮機側には、
ロータ圧縮機側部分1aの入口部にある第1修正面11、ロータ圧縮機側部分1aの出口部にある第2修正面12、およびカップリング4近傍の第3修正面13が設けられている。
The rotor 1 has six correction surfaces to which balance weights are added for correcting unbalance from the central axis. That is, from the coupling 4 to the compressor side,
A first correction surface 11 at the inlet of the rotor compressor side portion 1a, a second correction surface 12 at the outlet of the rotor compressor side portion 1a, and a third correction surface 13 near the coupling 4 are provided. .

また、カップリング4よりタービン側には、第1段タービン動翼5近傍の第4修正面14、第2段タービン動翼6近傍の第5修正面15および第3段タービン動翼7近傍の第6修正面16が設けられている。   Further, on the turbine side of the coupling 4, a fourth correction surface 14 near the first stage turbine blade 5, a fifth correction surface 15 near the second stage turbine blade 6, and a vicinity near the third stage turbine blade 7. A sixth correction surface 16 is provided.

図14は、従来の方法による低速バランス法のステップを示すフロー図である。なお、第1段タービン動翼5、第2段タービン動翼6、第3段タービン動翼7の全てを更新する場合を例にとって示している。   FIG. 14 is a flowchart showing the steps of the low-speed balance method according to the conventional method. The case where all of the first stage turbine blade 5, the second stage turbine blade 6, and the third stage turbine blade 7 are updated is shown as an example.

まず、前準備として各段落の前回タービン動翼交換時のバランスウェイトを取り外す(S1)。ステップS1の後に第1段タービン動翼5、第2段タービン動翼6および第3段タービン動翼7を取り外す(S2)。   First, as a preparation, the balance weight at the previous turbine blade replacement in each paragraph is removed (S1). After step S1, the first stage turbine blade 5, the second stage turbine blade 6 and the third stage turbine blade 7 are removed (S2).

ステップS2の後に、ターニングを十分に行い(S3)、その上で、2面修正バランスを実施する(S4)。具体的には、低速回転状態でアンバランスを測定し、最も圧縮機側の端部にある修正面と、最もタービン側の端部にある修正面にバランスウェイトを付加する。   After step S2, turning is sufficiently performed (S3), and then the two-surface correction balance is performed (S4). Specifically, the imbalance is measured in a low-speed rotation state, and a balance weight is added to the correction surface at the end closest to the compressor and the correction surface at the end closest to the turbine.

ステップS4の後に第2段タービン動翼6を取り付ける(S5)。ステップS5の後に、ターニングを行い(S6)、低速回転状態でアンバランスを測定し(S7)、第2段タービン動翼6にある修正面にバランスウェイトを付加する(S8)。   After step S4, the second stage turbine blade 6 is attached (S5). After step S5, turning is performed (S6), imbalance is measured in a low-speed rotation state (S7), and a balance weight is added to the correction surface in the second stage turbine blade 6 (S8).

ステップS8の後に第1段タービン動翼5を取り付ける(S9)。ステップS9の後に、ターニングを行い(S10)、低速回転状態でアンバランスを測定し(S11)、第1段タービン動翼5にある修正面にバランスウェイトを付加する(S12)。   After step S8, the first stage turbine blade 5 is attached (S9). After step S9, turning is performed (S10), an unbalance is measured in a low-speed rotation state (S11), and a balance weight is added to the correction surface in the first stage turbine blade 5 (S12).

ステップS12の後に第3段タービン動翼7を取り付ける(S13)。ステップS13の後に、ターニングを行い(S14)、低速回転状態でアンバランスを測定し(S15)、第3段タービン動翼7にある修正面にバランスウェイトを付加する(S16)。   After step S12, the third stage turbine rotor blade 7 is attached (S13). After step S13, turning is performed (S14), imbalance is measured in a low-speed rotation state (S15), and a balance weight is added to the correction surface in the third stage turbine rotor blade 7 (S16).

ステップS16の後に、ターニングを行い(S17)、その上で、2面修正バランスとして、低速回転状態でアンバランスを測定する(S18)。ステップS18の後に、最も圧縮機側の端部にある修正面と、最もタービン側の端部にある修正面の間に設けられた修正面にバランスウェイトを分配し、それぞれに付加する(S19)。   After step S16, turning is performed (S17), and then the unbalance is measured in the low-speed rotation state as the two-surface correction balance (S18). After step S18, the balance weight is distributed to the correction surface provided between the correction surface at the end closest to the compressor and the correction surface at the end closest to the turbine side, and is added to each (S19). .

ステップS19の後に、ターニングを行い(S20)、その上で、2面最終バランスとして、低速回転状態でアンバランスを測定する(S21)。ステップS21の後に、最も圧縮機側の端部にある修正面と、最もタービン側の端部にある修正面にバランスウェイトを付加する。また、最終的にロータ振れ計測を行う(S22)。   After step S19, turning is performed (S20), and then the unbalance is measured in the low-speed rotation state as the final balance of the two surfaces (S21). After step S21, a balance weight is added to the correction surface at the end closest to the compressor and the correction surface at the end closest to the turbine. Further, the rotor run-out measurement is finally performed (S22).

このように、ステップS4、ステップS7、ステップS11、ステップS15、ステップS18およびステップS21と、従来は6回の低速回転数によるバランス確認すなわちアンバランスの測定を実施している。   In this manner, step S4, step S7, step S11, step S15, step S18, and step S21, and conventionally, balance confirmation, that is, measurement of unbalance, is performed at six low-speed revolutions.

そこで、本発明の実施形態は、精度を落とすことなく少ないステップでの低速バランスを可能とすることを目的とする。   Therefore, an object of the embodiment of the present invention is to enable low-speed balance with few steps without degrading accuracy.

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、円板を軸方向に積層したロータを有するタービンにおいてロータの回転軸まわりのアンバランスを更生するために低速回転で行う低速バランス法であって、タービン動翼を全段取り外す動翼取外しステップと、各段の新しいタービン動翼を取り付ける動翼取り付けステップと、低速回転状態のアンバランスを計測する第1のバランス計測ステップと、前記第1のバランス計測ステップでの計測結果から、アンバランスをロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスとに分離するアンバランス分離を行い各修正面に付加すべきバランスウェイト量および位置を設定するアンバランス分離評価ステップと、前記アンバランス分離評価ステップの結果に基づき各修正面にバランスウェイトを付加する第1の付加ステップと、前記第1の付加ステップの後に、低速回転状態のアンバランスを計測する第2のバランス計測ステップと、前記第2のバランス計測ステップの後に、両端部の修正面にバランスウェイトを付加する最終付加ステップと、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, an embodiment of the present invention is a low-speed balance method that is performed at low speed rotation in order to regenerate unbalance around the rotation axis of the rotor in a turbine having a rotor in which disks are laminated in the axial direction. A blade removal step for removing all stages of turbine blades, a blade attachment step for attaching new turbine blades at each stage, a first balance measurement step for measuring an unbalance in a low-speed rotation state, and the first From the measurement results in the balance measurement step, unbalance separation that separates unbalance into rotor bending unbalance and rotor blade replacement unbalance is performed, and unbalance separation that sets the balance weight amount and position to be added to each correction surface Based on the result of the evaluation step and the unbalance separation evaluation step, a balance weight is applied to each correction surface. A first addition step to be applied; a second balance measurement step for measuring an unbalance in a low-speed rotation state after the first addition step; and a correction surface at both ends after the second balance measurement step. And a final addition step of adding a balance weight to the balance.

また、本発明の実施形態は、円板を軸方向に積層したロータを有するタービンにおいてロータの回転軸まわりのアンバランスを更生するために低速回転で行う低速バランス装置であって、少なくとも2つの軸受と、前記2つの軸受のそれぞれに設けられた振動センサと、前記軸受に搭載される回転機器のロータと結合されて前記ロータを低速で回転させる低速バランサーと、前記振動センサからの信号を入力としアンバランス評価を行う評価装置と、を備え、前記評価装置は、タービン排気側の計測点である第1の計測点と、反タービン側の計測点である第2の計測点とにおけるアンバランス計測結果に関する実機のデータを集積したデータベースと、第2の計測点におけるロータ曲がりアンバランス第2ベクトルと、前記データベースに基づき得られる所定の倍率を前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルに乗じたロータ曲がりアンバランス第1ベクトルと、前記第1の計測点のアンバランス計測結果から前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルを減じた動翼交換アンバランスベクトルと、前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルと前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルとを加え併せたロータ曲がりアンバランス合計ベクトルとを算出し、このアンバランス評価結果に基づき各アンバランスを各修正面に分配する中間修正面用ウェイト演算部と、を有することを特徴とする。   In addition, an embodiment of the present invention is a low-speed balance device that performs low-speed rotation in a turbine having a rotor in which discs are laminated in the axial direction to regenerate unbalance around the rotation axis of the rotor, and includes at least two bearings A vibration sensor provided on each of the two bearings, a low-speed balancer coupled to a rotor of a rotating device mounted on the bearing to rotate the rotor at a low speed, and a signal from the vibration sensor as inputs. An evaluation device that performs unbalance evaluation, and the evaluation device performs unbalance measurement at a first measurement point that is a measurement point on the turbine exhaust side and a second measurement point that is a measurement point on the anti-turbine side. A database of actual machine data related to the results, a rotor bending unbalanced second vector at the second measurement point, and the database The rotor bending unbalance first vector obtained by multiplying the rotor bending unbalance second vector by a predetermined magnification obtained, and the rotor bending unbalance first vector is subtracted from the unbalance measurement result of the first measurement point. The rotor blade unbalance vector, the rotor bending unbalance first vector, and the rotor bending unbalance second vector added to the rotor bending unbalance total vector are calculated, and each unbalance evaluation result is calculated based on the unbalance evaluation result. An intermediate correction surface weight calculation unit that distributes the balance to each correction surface.

本発明の実施形態によれば、精度を落とすことなく少ないステップでの低速バランスが可能となる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to achieve low speed balance with fewer steps without reducing accuracy.

本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法を説明するための正面図である。It is a front view for demonstrating the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法を説明するためのロータ曲がりアンバランスの各ユニットにおける圧縮機側端の修正面とタービン側端の修正面のアンバランス特性の例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of the unbalance characteristic of the correction surface of the compressor side end, and the correction surface of a turbine side end in each unit of rotor bending unbalance for demonstrating the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. is there. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法において両端ウェイト状態からロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスを分離する方法を説明するためのベクトル図である。It is a vector diagram for demonstrating the method of isolate | separating a rotor bending imbalance and a rotor blade exchange imbalance from a both-ends weight state in the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法における分離評価ステップの手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the isolation | separation evaluation step in the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法における動翼交換アンバランスの分配方法を示す領域図である。FIG. 3 is a region diagram showing a method for distributing blade replacement unbalance in the low speed balance method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法の効果を説明するための従来手法による実績から求めた実施形態による振動リスク算出結果を示す図であり、(a)はプラントA、(b)はプラントBの例である。It is a figure which shows the vibration risk calculation result by embodiment calculated | required from the results by the conventional method for demonstrating the effect of the low speed balance method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is plant A, (b) Is an example of plant B. 本発明の第1の実施形態の変形例としての動翼交換アンバランスの簡易的な分配方法を示す領域図である。It is an area diagram showing a simple distribution method of blade exchange imbalance as a modification of the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法を実施するための低速バランス実施装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the low speed balance implementation apparatus for implementing the low speed balance method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法のバランサー上でのロータ振れ状態計測時のダイヤルゲージの取付位置を示す正面図である。It is a front view which shows the attachment position of the dial gauge at the time of rotor runout state measurement on the balancer of the low speed balance method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法におけるロータ振れ計測からロータ曲がりアンバランスの算出過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation process of a rotor bending imbalance from the rotor run-out measurement in the low speed balance method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法における解析のみによるロータ曲がりアンバランスの算出過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation process of the rotor bending imbalance only by the analysis in the low speed balance method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ガスタービンのロータの形状および修正面の位置を示す正面図である。It is a front view which shows the shape of the rotor of a gas turbine, and the position of a correction surface. 従来の方法による低速バランス法のステップを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the step of the low speed balance method by the conventional method.

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る低速バランス法および低速バランス装置について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。   Hereinafter, a low speed balance method and a low speed balance device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法の手順を示すフロー図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a flowchart showing the procedure of the low-speed balance method according to the first embodiment of the present invention.

まず、温度分布の不均一等による曲がりを除去するために、十分に時間をかけてターニングを実施する。ターニングは、通常、毎分数回転の回転数で実施する(S3)。ステップS3の後に、ロータ1の軸方向各部において、周方向に沿って半径方向への振れを計測する(S24)。   First, in order to remove the bending due to non-uniform temperature distribution or the like, the turning is performed with sufficient time. Turning is usually performed at a rotational speed of several revolutions per minute (S3). After step S3, the deflection in the radial direction is measured along the circumferential direction at each axial portion of the rotor 1 (S24).

ステップS24の後に、前回ウェイトを取り外す(S1)。また、タービン動翼を全段すなわち、第1段タービン動翼5、第2段タービン動翼6および第3段タービン動翼7を取り外す(S2)。   After step S24, the previous weight is removed (S1). Further, all stages of the turbine blades, that is, the first stage turbine blade 5, the second stage turbine blade 6 and the third stage turbine blade 7 are removed (S2).

ステップ2の後に、新しい第2段タービン動翼6の取り付け(S5)、新しい第1段タービン動翼5の取り付け(S9)、新しい第3段タービン動翼7の取り付け(S13)を行う。   After step 2, a new second stage turbine blade 6 is attached (S5), a new first stage turbine blade 5 is attached (S9), and a new third stage turbine blade 7 is attached (S13).

ステップS13の後に、すなわちタービン動翼を一通り新しいものに交換し(S13)、ターニングを十分に実施(S17)した後に、第1のバランス計測を行う(S18)。ここで、第1のバランス計測は、低速回転状態において、ロータ1の両端の計測点におけるアンバランスを計測するステップである。   After step S13, that is, after replacing the turbine blades with new ones (S13) and sufficiently turning (S17), the first balance measurement is performed (S18). Here, the first balance measurement is a step of measuring unbalance at measurement points at both ends of the rotor 1 in a low-speed rotation state.

ステップS18におけるアンバランス計測の結果に基づき、タービン動翼交換時において生じている2種類のアンバランスであるアンバランスをロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスとに分離して、各部に付加すべきウェイトを算出する(S30)。   Based on the result of the unbalance measurement in step S18, the two types of imbalance that are generated at the time of turbine blade replacement are separated into rotor bending unbalance and blade replacement unbalance and added to each part. The power weight is calculated (S30).

ステップS30の後に内部ウェイト分配を行う(S19)。ここで、内部ウェイト分配は、第1修正面11と第6修正面16にはさまれた第1修正面11以外の修正面へのバランスウェイトの取り付けである。   After step S30, internal weight distribution is performed (S19). Here, the internal weight distribution is the attachment of the balance weight to the correction surfaces other than the first correction surface 11 sandwiched between the first correction surface 11 and the sixth correction surface 16.

具体的には、第2修正面12、第3修正面13、第4修正面14、第5修正面15、第6修正面16にそれぞれ第2修正面取り付けバランスウェイト22、第3修正面取り付けバランスウェイト23、第4修正面取り付けバランスウェイト24、第5修正面取り付けバランスウェイト25、第6修正面取り付けバランスウェイト26を取り付ける調整である。なお、バランスウェイトの取り付けは、修正面によっては、重量ゼロすなわち取り付けない場合を含む。   Specifically, the second correction surface mounting balance weight 22 and the third correction surface are attached to the second correction surface 12, the third correction surface 13, the fourth correction surface 14, the fifth correction surface 15, and the sixth correction surface 16, respectively. In this adjustment, the balance weight 23, the fourth correction surface attachment balance weight 24, the fifth correction surface attachment balance weight 25, and the sixth correction surface attachment balance weight 26 are attached. The attachment of the balance weight includes a case where the weight is zero, that is, not attached depending on the correction surface.

ステップS19の後に、ターニングを十分に実施(S20)した後に、第2のバランス計測を行う(S21)。第2のバランス計測において、ロータ1の両端の計測点におけるアンバランスを計測する。   After step S19, the turning is sufficiently performed (S20), and then the second balance measurement is performed (S21). In the second balance measurement, an unbalance at the measurement points at both ends of the rotor 1 is measured.

第2のバランス計測ステップS21の後に、両端ウェイト分配を行う(S23)。ここで、両端ウェイト分配は、第1修正面11および第6修正面16にそれぞれ第1修正面取り付けバランスウェイト21および第6修正面取り付けバランスウェイト26を取り付ける調整であり、バランスウェイトの最終付加ステップである。   After the second balance measurement step S21, weight distribution at both ends is performed (S23). Here, the weight distribution at both ends is an adjustment in which the first correction surface mounting balance weight 21 and the sixth correction surface mounting balance weight 26 are attached to the first correction surface 11 and the sixth correction surface 16, respectively, and the balance weight final adding step It is.

本実施形態においては、当初のステップS24において、ロータ振れ計測を行っており、記録は残っているので、従来の方法とは異なり、両端ウェイト分配後のロータ振れ計測は実施しなくともよい。   In this embodiment, since the rotor shake measurement is performed in the initial step S24 and the recording remains, unlike the conventional method, the rotor shake measurement after the weight distribution at both ends may not be performed.

図2は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法を説明するための正面図である。ロータ1は、図示しないケーシングから取り出されて、第1軸受搭載部2、第2軸受搭載部3は、低速バランス試験装置の第1軸受架台31aおよび第2軸受架台31bにそれぞれ搭載されている。図では、低速バランス試験装置のうち、計測部分のみを図示している。   FIG. 2 is a front view for explaining the low-speed balance method according to the first embodiment of the present invention. The rotor 1 is taken out from a casing (not shown), and the first bearing mounting portion 2 and the second bearing mounting portion 3 are respectively mounted on the first bearing mount 31a and the second bearing mount 31b of the low speed balance test apparatus. In the figure, only the measurement part of the low-speed balance test apparatus is illustrated.

ロータ1は、ターニング状態で駆動されることができる。ターニング速度は通常たとえば毎分数回転程度である。また、ロータ1は、ターニング速度よりは十分高いが定格速度よりは小さい速度である低速回転数で駆動されることができる。低速回転数は通常たとえば毎分数百回転程度である。   The rotor 1 can be driven in a turning state. The turning speed is usually about several revolutions per minute, for example. Further, the rotor 1 can be driven at a low rotational speed that is sufficiently higher than the turning speed but smaller than the rated speed. The low-speed rotation speed is usually about several hundred rotations per minute, for example.

第1軸受相当部材および第2軸受相当部材には、それぞれアンバランス計測部33aおよびアンバランス計測部33bが設けられている。アンバランス計測部33aおよびアンバランス計測部33bはたとえば振動検出器である。   The first bearing equivalent member and the second bearing equivalent member are provided with an unbalance measuring unit 33a and an unbalance measuring unit 33b, respectively. The unbalance measuring unit 33a and the unbalance measuring unit 33b are, for example, vibration detectors.

アンバランス計測部33aおよびアンバランス計測部33bからの信号はそれぞれアンバランス算出部34aおよびアンバランス算出部34bに入力される。アンバランス算出部34aおよびアンバランス算出部34bでは、振動波形からアンバランス角度と大きさを評価する。   Signals from the unbalance measurement unit 33a and the unbalance measurement unit 33b are input to the unbalance calculation unit 34a and the unbalance calculation unit 34b, respectively. The unbalance calculation unit 34a and the unbalance calculation unit 34b evaluate the unbalance angle and size from the vibration waveform.

アンバランス角度と大きさの算出は、たとえば、計測された振動波形(大きさ/時間)をフーリエ変換して低速回転数成分を抽出して、低速回転数入力(駆動入力)との比較から、周方向角度、モーメント値を算出することで良い。   The calculation of the unbalance angle and size is performed, for example, by Fourier transforming the measured vibration waveform (size / time) to extract the low-speed rotation speed component and comparing it with the low-speed rotation speed input (drive input). It is sufficient to calculate the circumferential angle and moment value.

アンバランス計測部33aおよびアンバランス計測部33bで測定されアンバランス算出部34aおよびアンバランス算出部34bで算出されたアンバランスは、各動翼から修正面への距離の比に応じて分配される。   The unbalance measured by the unbalance measuring unit 33a and the unbalance measuring unit 33b and calculated by the unbalance calculating unit 34a and the unbalance calculating unit 34b is distributed according to the ratio of the distance from each moving blade to the correction surface. .

ここで、あるプラントの実績例では、動翼交換アンバランスのアンバランス計測部33aとアンバランス計測部33bとでの検出割合は、アンバランス計測部33aにおいて、第1段タービン動翼5については18.5%、第2段タービン動翼6については8.3%、第3段タービン動翼7については0%であり、アンバランス計測部33aでの検出割合は小さく、動翼交換アンバランスについては殆どがロータタービン側部分1bであるアンバランス計測部33bにて検出されている。   Here, in the actual example of a certain plant, the detection ratio in the imbalance measuring unit 33a and the unbalance measuring unit 33b of the moving blade replacement imbalance is determined for the first stage turbine moving blade 5 in the unbalance measuring unit 33a. 18.5%, second stage turbine blade 6 is 8.3%, third stage turbine blade 7 is 0%, and the detection ratio in the imbalance measuring unit 33a is small, and the blade replacement unbalance Is mostly detected by the unbalance measuring unit 33b which is the rotor turbine side portion 1b.

図3は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法を説明するためのロータ曲がりアンバランスの各ユニットにおける圧縮機側端の修正面とタービン側端の修正面のアンバランス特性の例を示す表である。   FIG. 3 is an example of unbalance characteristics of the correction surface of the compressor side end and the correction surface of the turbine side end in each unit of rotor bending unbalance for explaining the low speed balance method according to the first embodiment of the present invention. It is a table | surface which shows.

表中の「偏心モーメント比」は、圧縮機側端に設けられた修正面におけるロータ曲がりアンバランスによる偏心モーメントに対するタービン側端に設けられた修正面におけるロータ曲がりアンバランスによる偏心モーメントの比を示す。また、「偏心角度差」は、圧縮機側端に設けられた修正面におけるロータ曲がりアンバランスによる偏心角度と、タービン側端に設けられた修正面におけるロータ曲がりアンバランスによる偏心角度の差を示す。   “Eccentric moment ratio” in the table indicates the ratio of the eccentric moment due to the rotor bending unbalance at the correction surface provided at the turbine side to the eccentric moment due to the rotor bending unbalance at the correction surface provided at the compressor side end. . "Eccentric angle difference" indicates the difference between the eccentric angle due to the rotor bending unbalance at the correction surface provided at the compressor side end and the eccentric angle due to the rotor bending unbalance at the correction surface provided at the turbine side end. .

AないしGの7つのプラントにおける実績では、「偏心モーメント比」の平均値は1.4である。また、「偏心角度差」の平均値は0°である。すなわち、平均的には、タービン側端に設けられた修正面のロータ曲がりアンバランスによる偏心は、圧縮機側端に設けられた修正面のロータ曲がりアンバランスと方向が同じで、偏心モーメントの大きさはタービン側端に設けられた修正面における値が、圧縮機側端に設けられた修正面における値の1.4倍であることがわかる。   In the results of the seven plants A to G, the average value of the “eccentric moment ratio” is 1.4. The average value of “eccentric angle difference” is 0 °. That is, on average, the eccentricity due to the rotor bending unbalance of the correction surface provided at the turbine side end is the same direction as the rotor bending unbalance of the correction surface provided at the compressor side end, and the eccentric moment is large. It can be seen that the value at the correction surface provided at the turbine side end is 1.4 times the value at the correction surface provided at the compressor side end.

図4は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法において両端ウェイト状態からロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスを分離する方法を説明するためのベクトル図である。また、図5は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法における分離評価ステップの手順を示すフロー図である。   FIG. 4 is a vector diagram for explaining a method of separating the rotor bending unbalance and the rotor blade replacement unbalance from the both-ends weight state in the low speed balance method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the separation evaluation step in the low speed balance method according to the first embodiment of the present invention.

図4および図5を参照しながら、ロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスを分離する方法、手順を以下に詳しく説明する。   A method and a procedure for separating the rotor bending imbalance and the blade replacement imbalance will be described in detail below with reference to FIGS.

2面修正バランスを実施した場合、アンバランス計測部33aで計測されたアンバランスベクトルを<Bal−a>とし、アンバランス計測部33bで計測されたアンバランスベクトルを<Bal−b>とする。また、これらの合成ベクトルを<Unb>とする。   When the two-surface correction balance is performed, the unbalance vector measured by the unbalance measurement unit 33a is <Bal-a>, and the unbalance vector measured by the unbalance measurement unit 33b is <Bal-b>. Further, these combined vectors are set to <Unb>.

実績を踏まえれば、アンバランス計測部33aで計測されたアンバランスベクトル<Bal−a>は、ほぼロータ曲がりアンバランスに起因するアンバランスであるとみなすことができる。   Based on the results, the unbalance vector <Bal-a> measured by the unbalance measuring unit 33a can be regarded as an unbalance caused by the rotor bending unbalance.

したがって、アンバランスベクトル<Bal−a>をロータ曲がりアンバランス第1ベクトルとして設定する(S31)。   Therefore, the unbalance vector <Bal-a> is set as the rotor bending unbalance first vector (S31).

また、実績によれば、動翼交換アンバランスのほとんどはロータタービン側部分1bであるアンバランス計測部33bにおいて検出される。また、実績を踏まえれば、アンバランス計測部33bで計測されたアンバランスベクトル<Bal−b>は、ロータ曲がりアンバランスによるアンバランス成分として<Bal−a>の1.4倍の大きさの偏心ベクトル成分を有するとみなすことができる。   Further, according to actual results, most of the blade replacement unbalance is detected by the unbalance measuring unit 33b which is the rotor turbine side portion 1b. Further, based on the results, the unbalance vector <Bal-b> measured by the unbalance measuring unit 33b is an eccentricity 1.4 times larger than <Bal-a> as an unbalance component due to rotor bending unbalance. It can be regarded as having a vector component.

すなわち、アンバランス計測部33bにおける偏心モーメントのうちロータ曲がりアンバランスによるアンバランスの大きさは、アンバランス計測部33aにおける偏心モーメントの大きさの1.4倍、アンバランス計測部33bにおける偏心角度とアンバランス計測部33aにおける偏心角度は0°とみなすことができる。   That is, of the eccentric moment in the unbalance measuring unit 33b, the magnitude of the unbalance due to the rotor bending unbalance is 1.4 times the magnitude of the eccentric moment in the unbalance measuring unit 33a, and the eccentric angle in the unbalance measuring unit 33b. The eccentric angle in the unbalance measuring unit 33a can be regarded as 0 °.

したがって、図4に示すように、<Bal−a>と同一方向で、大きさが1.4倍のベクトルを、ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルとして設定する(S32)。その上で、<Bal−a>に加えて、ロータ曲がりアンバランス合計ベクトルを求める(S33)。   Therefore, as shown in FIG. 4, a vector having a magnitude of 1.4 times in the same direction as <Bal-a> is set as the rotor bending unbalance second vector (S32). Then, in addition to <Bal-a>, a rotor bending unbalance total vector is obtained (S33).

また、<Bal−b>から<Bal−a>×1.4を除いた成分である<Unb_blade>は、動翼アンバランスに起因した偏心ベクトルということになる。したがって、<Unb_blade>を動翼交換アンバランスベクトルとして設定する(S34)。   Further, <Unb_blade>, which is a component obtained by removing <Bal-a> × 1.4 from <Bal-b>, is an eccentric vector due to the moving blade imbalance. Therefore, <Unb_blade> is set as a blade replacement unbalance vector (S34).

この結果、合成ベクトル<Unb>は、ロータ曲がりアンバランスに起因する偏心ベクトル(すなわち、<Bal−a>+<Bal−a>×1.4)と動翼アンバランスに起因した偏心ベクトル(<Unb_blade>)とに分離することができる。   As a result, the composite vector <Unb> is divided into an eccentric vector (<Bal-a> + <Bal-a> × 1.4) caused by rotor bending imbalance and an eccentric vector (< Unb_blade>).

ロータ曲がりアンバランスに起因する偏心ベクトルと動翼アンバランスに起因する偏心ベクトルとの分離された結果にもとづいて、それぞれのアンバランスの種類に応じて、修正ウェイトの各修正面への分配を算出する(S35)。   Based on the result of separating the eccentric vector due to rotor bending imbalance and the eccentric vector due to rotor blade imbalance, the distribution of the correction weight to each correction surface is calculated according to the type of each imbalance. (S35).

図6は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法における動翼交換アンバランスの分配方法を示す領域図である。   FIG. 6 is a region diagram showing a method for distributing blade replacement unbalance in the low speed balance method according to the first embodiment of the present invention.

ロータ曲がりアンバランスの修正に関しては、修正用のバランスウェイトを各中間修正面に分配するが、分配比率に関しては、ロータ1の曲がりがロータ1の両端から直線的に変化して、中央のカップリング4において最大となる分布をしていると仮定する。従来の実績からは、このように仮定してもおかしくはない。   Regarding the correction of the rotor bending unbalance, the balance weight for correction is distributed to each intermediate correction surface. However, with respect to the distribution ratio, the bending of the rotor 1 changes linearly from both ends of the rotor 1 and the coupling at the center. 4 is assumed to have the maximum distribution. From the past results, it can be assumed that this is the case.

一方、動翼交換アンバランスの修正に関しては、第4修正面14、第5修正面15、第6修正面16(図13参照)のばらつきが予想できないため、各修正面に均等に割り振ることが望ましい。ただし、バランスウェイトは切削により重量を低減できるが限度があるため経験上の現実的な最小値がある。このバランスウェイトの最小値をWminとする。   On the other hand, with regard to the correction of the moving blade replacement imbalance, since the variations of the fourth correction surface 14, the fifth correction surface 15, and the sixth correction surface 16 (see FIG. 13) cannot be predicted, they can be equally allocated to the respective correction surfaces. desirable. However, the balance weight can be reduced in weight by cutting, but there is a limit, so there is a practically practical minimum value. Let the minimum value of this balance weight be Wmin.

最小値の存在を考慮して、動翼交換アンバランスの修正に必要なウェイトの全量Wの値により、第4修正面14、第5修正面15、第6修正面16のそれぞれへの割り振り方は図6のように設定されている。   Considering the existence of the minimum value, the allocation method to each of the fourth correction surface 14, the fifth correction surface 15, and the sixth correction surface 16 according to the value of the total weight W necessary for correcting the moving blade replacement imbalance Is set as shown in FIG.

すなわち、WがWminの3倍より大きい場合は、第4修正面14、第5修正面15、第6修正面16のそれぞれに均等に割り振る。WがWminの2倍より大きくWminの3倍以下の場合は、第4修正面14と第6修正面16に均等に割り振る。WがWminより大きくWminの2倍以下の場合は、第5修正面15のみに割り振る。WがWminより小さい場合は、いずれにも取り付けない。このように区分を明確にすることにより、分配の算出を自動的に行うことができる。   That is, when W is larger than three times Wmin, the fourth correction surface 14, the fifth correction surface 15, and the sixth correction surface 16 are allotted equally. When W is greater than twice Wmin and less than or equal to three times Wmin, the fourth correction surface 14 and the sixth correction surface 16 are evenly allocated. If W is greater than Wmin and less than or equal to twice Wmin, it is allocated only to the fifth modified surface 15. If W is smaller than Wmin, it is not attached to either. By clarifying the division in this way, the distribution can be calculated automatically.

図7は、本発明の第1の実施形態に係る低速バランス法の効果を説明するための従来手法による実績から求めた実施形態による振動リスク算出結果を示す図であり、(a)はプラントA、(b)はプラントBの例である。   FIG. 7 is a diagram showing a vibration risk calculation result according to the embodiment obtained from the results of the conventional method for explaining the effect of the low-speed balance method according to the first embodiment of the present invention. (B) is an example of plant B.

動翼交換およびバランス実施後において検出されたアンバランスの実績、すなわちロータ曲がりアンバランスの実績値に、各動翼交換によるバランス実績、すなわち動翼交換アンバランスを付加し、トータルアンバランスを解析した。   The total unbalance was analyzed by adding the balance results of each blade replacement, that is, the blade replacement unbalance, to the actual value of unbalance detected after the blade replacement and balancing, that is, the actual value of rotor bending unbalance. .

図7は、この結果を用いて、本実施形態における手法を用いた場合の第1軸受架台31aおよび第2軸受架台31b(図2参照)における振動値を算出して、実際のプラントにおいて実施した際の従来の実績と比較し、その差を示したものである。   FIG. 7 uses this result to calculate vibration values in the first bearing mount 31a and the second bearing mount 31b (see FIG. 2) when using the method in the present embodiment, and carried out in an actual plant. The difference is shown in comparison with the conventional performance.

図7(a)、(b)いずれの場合においても、振幅の差は、最大でも、5μmp−p以内であり、たとえば、1/100mmp−pを基準にとると、0.5×1/100mmp−p以内である。これは、必要な精度が確保されていることを示している。   7A and 7B, the difference in amplitude is within 5 μmp-p at the maximum. For example, when 1/100 mmp-p is taken as a reference, 0.5 × 1/100 mmp Within -p. This indicates that the necessary accuracy is ensured.

以上のように、従来はタービン動翼交換の1段ずつのステップでアンバランス計測を実施していたものを、本実施形態は、タービン動翼の交換を一挙に行い、2面修正バランス結果から動翼アンバランスとロータ曲がりアンバランスを分離することによって、修正ウェイトを適切に分配する手法である。   As described above, in the past, the unbalance measurement was performed in steps of one stage of turbine blade replacement. In this embodiment, the turbine blade replacement is performed at once, and the two-surface corrected balance result is used. This is a technique for appropriately distributing the correction weight by separating the rotor blade unbalance and the rotor bending unbalance.

この結果、精度を落とすことなく少ないステップでの低速バランスが可能となり、従来よりも短工程でバランス作業を遂行することができる。   As a result, it is possible to perform low-speed balance with fewer steps without reducing accuracy, and balance work can be performed in a shorter process than before.

なお、本実施形態では、動翼交換アンバランスの修正に関して修正に必要なウェイトの全量Wの値により割り振り方を区分したが、これに限定されるものではなく、より簡略な方法で行ってもよい。   In the present embodiment, the allocation method is divided according to the value of the total amount W of the weight necessary for the correction regarding the correction of the moving blade replacement imbalance. However, the present invention is not limited to this, and a simpler method may be used. Good.

図8は、第1の実施形態の変形例としての動翼交換アンバランスの簡易的な分配方法を示す領域図である。   FIG. 8 is a region diagram showing a simple distribution method of moving blade replacement imbalance as a modified example of the first embodiment.

本変形例は、WがWminより大きい場合には、全量を第2段タービン動翼6に対応する第5修正面15に割り振る。WがWminより小さい場合には、いずれの修正面にもバランスウェイトを割り振らないという、2つに区分する方法である。これは、以下の根拠に基づく。   In this modification, when W is larger than Wmin, the entire amount is allocated to the fifth correction surface 15 corresponding to the second stage turbine blade 6. When W is smaller than Wmin, the balance weight is not allocated to any correction surface, and the method is divided into two. This is based on the following grounds.

まず、定格速度での第2軸受振動での応答感度は、第1段タービン動翼5、第2段タービン動翼6、第3段タービン動翼7について、それぞれ、1:2:3の関係にある。   First, the response sensitivity of the second bearing vibration at the rated speed is 1: 2: 3 for the first stage turbine blade 5, the second stage turbine blade 6, and the third stage turbine blade 7, respectively. It is in.

ここで、たとえば、第3段タービン動翼7を交換する場合において振動に与える影響を考える。図6のような均等取り付けの場合は、第1段タービン動翼5での振動増分を1とすると、第2段タービン動翼6の場合は2、第3段タービン動翼7の場合は3の振動増加となり、合計で6の増加となる。   Here, for example, the influence on vibration when the third stage turbine blade 7 is replaced will be considered. In the case of the equal mounting as shown in FIG. 6, assuming that the increment of vibration at the first stage turbine blade 5 is 1, 2 for the second stage turbine blade 6 and 3 for the third stage turbine blade 7. The total vibration increase is 6.

一方、本変形例の場合は、第2段タービン動翼6に対応する第5修正面15に3個分あるので、2の感度を乗ずれば同様に6となる。この結果、タービン動翼の交換時には、第1の実施形態と本変形例とでは、振動増加リスクに対する有意な差はないことになる。   On the other hand, in the case of this modification, since there are three fifth modified surfaces 15 corresponding to the second stage turbine rotor blades 6, 6 is similarly obtained by multiplying the sensitivity of 2. As a result, at the time of replacement of the turbine rotor blade, there is no significant difference in the vibration increase risk between the first embodiment and the present modification.

したがって、本変形例も、作業工程の更なる短縮の意味で有効である。   Therefore, this modification is also effective in terms of further shortening the work process.

[第2の実施形態]
図9は、本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法を実施するための低速バランス実施装置を示す構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram showing a low-speed balance execution device for performing the low-speed balance method according to the second embodiment of the present invention.

低速バランス実施装置は、第1軸受架台31aおよび第2軸受架台31b、アンバランス計測部33a、33b、アンバランス算出部34a、34b、バランス評価装置100を備える。   The low-speed balance execution device includes a first bearing mount 31a and a second bearing mount 31b, unbalance measurement units 33a and 33b, unbalance calculation units 34a and 34b, and a balance evaluation device 100.

ロータ1は、第1軸受架台31aおよび第2軸受架台31b上に搭載されている。また、ロータ1は低速バランサー32に結合されており、低速バランサー32により駆動されて低速回転数で回転できるように構成されている。   The rotor 1 is mounted on the first bearing mount 31a and the second bearing mount 31b. The rotor 1 is coupled to a low-speed balancer 32 and is configured to be driven by the low-speed balancer 32 and to rotate at a low speed.

第1軸受架台31aおよび第2軸受架台31bにはそれぞれ、アンバランス計測部33a、33bが設けられており、低速回転数でのロータ1の回転中の振動等の状態が計測できる。アンバランス計測部33a、33bからの計測結果は、それぞれアンバランス算出部34a、34bに入力され、アンバランスによる偏心ベクトルが算出される。アンバランス算出部34a、34bで算出された結果は、バランス評価装置100に入力される。   The first bearing mount 31a and the second bearing mount 31b are provided with unbalance measuring units 33a and 33b, respectively, and can measure a state such as vibration during rotation of the rotor 1 at a low speed. The measurement results from the unbalance measurement units 33a and 33b are input to the unbalance calculation units 34a and 34b, respectively, and an eccentric vector due to the unbalance is calculated. The results calculated by the unbalance calculation units 34 a and 34 b are input to the balance evaluation apparatus 100.

バランス評価装置100は、アンバランス分離・ウェイト算出部51、各修正面ウェイト算出部52、出力表示部53、データベース54、入力部55を有する。   The balance evaluation apparatus 100 includes an unbalance separation / weight calculation unit 51, each correction surface weight calculation unit 52, an output display unit 53, a database 54, and an input unit 55.

アンバランス分離・ウェイト算出部51において、アンバランス算出部34a、34bで算出された偏心ベクトルは、ロータ曲がりアンバランスに起因する偏心ベクトルと動翼交換アンバランスに起因した偏心ベクトルとに分離される。   In the unbalance separation / weight calculation unit 51, the eccentric vector calculated by the unbalance calculation units 34a and 34b is separated into an eccentric vector caused by rotor bending unbalance and an eccentric vector caused by moving blade replacement imbalance. .

また、アンバランス分離・ウェイト算出部51は、アンバランスを分離した結果に基づき、ロータ曲がりアンバランス修正のためのバランスウェイトおよび動翼交換アンバランス修正のためのバランスウェイトを算出する。   Further, the unbalance separation / weight calculation unit 51 calculates a balance weight for correcting the rotor bending unbalance and a balance weight for correcting the blade replacement unbalance based on the result of separating the unbalance.

各修正面ウェイト算出部52において、アンバランス分離・ウェイト算出部51で算出されたロータ曲がりアンバランス修正のためのバランスウェイトおよび動翼交換アンバランス修正のためのバランスウェイトが、各修正面へ割り付けられる。   In each correction surface weight calculation unit 52, the balance weight for correcting the rotor bending unbalance and the balance weight for correcting the blade replacement unbalance calculated by the unbalance separation / weight calculation unit 51 are assigned to each correction surface. It is done.

この結果は、出力表示部53によって表示される。   This result is displayed by the output display unit 53.

入力部55は、必要なデータを受け付ける。データベース54は、ロータ形式、重量、危険速度データ等のバランシングを行う上で必要なデータを蓄積し、各修正面のウェイトの算出等の際に利用する。   The input unit 55 receives necessary data. The database 54 stores data necessary for balancing the rotor type, weight, dangerous speed data, and the like, and is used for calculating the weight of each correction surface.

また、ロータ1の軸方向に移動可能なダイヤルゲージ41が設けられており、各部の振れ計測ができるように構成されている。振れ計測は、ターニングした後、タービン動翼を植え込む前のタイミングで低速バランス実施装置上で行う。   In addition, a dial gauge 41 that is movable in the axial direction of the rotor 1 is provided, and is configured to be able to measure the deflection of each part. The run-out measurement is performed on the low-speed balance execution device at the timing after turning and before implanting the turbine rotor blade.

従来のようにロータ振れをケーシング内で計測した場合ではロータ上下半温度差によりロータ曲がりが発生しロータ振れ精度が確保できないが、ガスタービンロータ低速バランサー上にて十分ターニングを行い、一時曲がりを除去した状態で実施することにより、より外乱を排除し、精度の高い計測を実現するものである。   When the rotor runout is measured in the casing as in the past, rotor bending occurs due to the difference in the upper and lower rotor temperatures, and the rotor runout accuracy cannot be ensured. However, sufficient turning is performed on the gas turbine rotor low-speed balancer to remove the temporary bend. By carrying out in such a state, disturbance is further eliminated and highly accurate measurement is realized.

ロータ振れ計測は、ロータ1の軸方向のたとえば10数箇所のロータ振れ計測点において、ロータ1の真下にダイヤルゲージ41を取り付け、周方向にたとえば45°毎に行う。   The rotor shake measurement is performed, for example, every 45 ° in the circumferential direction by attaching a dial gauge 41 directly below the rotor 1 at, for example, ten or more rotor shake measurement points in the axial direction of the rotor 1.

図10は、本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法のバランサー上でのロータ振れ状態計測時のダイヤルゲージの取付位置を示す正面図である。ロータ1の周方向の振れの分布を計測するにあたってキーフェーザー(基準点)42を決める必要がある。基準点42はたとえばロータ1の構造上の特定の方向とすることで良い。   FIG. 10 is a front view showing a dial gauge mounting position at the time of rotor runout state measurement on the balancer of the low speed balance method according to the second embodiment of the present invention. It is necessary to determine the key phaser (reference point) 42 when measuring the distribution of the vibration in the circumferential direction of the rotor 1. The reference point 42 may be a specific direction on the structure of the rotor 1, for example.

図11は、本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法におけるロータ振れ計測からロータ曲がりアンバランスの算出過程を示す説明図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a calculation process of rotor bending unbalance from rotor run-out measurement in the low speed balance method according to the second embodiment of the present invention.

まず、ガスタービン振れ計測結果から各計測点ごとの周方向計測におけるベクトルを加算することで、計測点毎の偏心量および角度、すなわち偏心ベクトルが算出される。   First, an eccentric amount and angle for each measurement point, that is, an eccentric vector is calculated by adding a vector in the circumferential measurement for each measurement point from the gas turbine shake measurement result.

次に各ベクトルは、10数箇所の計測点において極座標上でプロットされ、さらに極座標のうち振れの多い点をロータ軸方向にプロットすることにより曲がり線図が完成する。   Next, each vector is plotted on the polar coordinates at a dozen measurement points, and a curved line diagram is completed by plotting points having a large deflection among the polar coordinates in the rotor axis direction.

その後、ロータ曲がりアンバランス計算を行う。以下にロータ曲がり計算手法について具体的に示す。   Then, the rotor bending unbalance calculation is performed. The rotor bending calculation method will be specifically described below.

まず、ロータ1のロータ圧縮機側部分1aの端部からロータタービン側部分1bの端部の間を軸方向に微小区間でセクション分割し、各セクションの軸方向の長さ(ロータ圧縮機側部分1aはdWx、ロータタービン側部分1bはdWy)と重量(Wx)を算出する。   First, a section between the end of the rotor compressor side portion 1a of the rotor 1 and the end of the rotor turbine side portion 1b is divided into small sections in the axial direction, and the axial length of each section (the rotor compressor side portion 1a calculates dWx, and rotor turbine side portion 1b calculates dWy) and weight (Wx).

次に、計測されたロータ1の振れ計測結果から作製されたロータ曲がり線図に基づき、前段の微小区間の偏心量(εx)を算出し、その偏心量にセクション重量を乗じて偏心により生ずる微小区間セクションのアンバランスモーメント(Mx)を算出する。   Next, the eccentric amount (εx) of the minute section in the previous stage is calculated based on the rotor bending diagram produced from the measured vibration measurement result of the rotor 1, and the minute amount caused by the eccentricity is calculated by multiplying the eccentric amount by the section weight. Calculate the unbalance moment (Mx) of the section section.

次に、微小区間セクションのアンバランスモーメント(Mx)を微小区間の前後にある直近の修正面にスパン比で次式のように割り振る。   Next, the unbalance moment (Mx) of the minute section is assigned to the nearest correction surface before and after the minute section by the span ratio as follows.

=ΣdWx・εx・(L−x)/L (1)
2R=ΣdWy・εy・(L−y)/L (2)
2L=ΣdWx・εx・x/L (3)
=ΣdWy・εy・y/L (4)
次の微小区間のアンバランスモーメントを一方の軸端から他方の軸端まで算出して、各修正面におけるアンバランスモーメントを算出する。このようにして、修正面ごとのアンバランスを算出し、修正面ごとの傾向を比較・検討することも可能となる。
U 1 = ΣdWx · εx · (L 1 −x) / L 1 (1)
U 2R = ΣdWy · εy · (L 2 −y) / L 2 (2)
U 2L = ΣdWx · εx · x / L 1 (3)
U 3 = ΣdWy · εy · y / L 2 (4)
The unbalance moment of the next minute section is calculated from one shaft end to the other shaft end, and the unbalance moment at each correction surface is calculated. In this way, it is possible to calculate the imbalance for each correction surface and compare and examine the tendency for each correction surface.

図12は、本発明の第2の実施形態に係る低速バランス法における解析のみによるロータ曲がりアンバランスの算出過程を示す説明図である。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing a process of calculating the rotor bending unbalance based only on the analysis in the low speed balance method according to the second embodiment of the present invention.

これまでに述べた結果から、ロータ1の曲がりに関しては、次のことが分かっている。まず、各振れ計測点の偏心方向はほぼ一致している。次に、偏心量分布は各軸受を原点とし、カップリング4付近を頂点としてほぼ直線的に変化している傾向がある。   From the results described so far, the following is known regarding the bending of the rotor 1. First, the eccentric directions of the runout measurement points are substantially the same. Next, the eccentricity distribution tends to change substantially linearly with each bearing as the origin and the vicinity of the coupling 4 as the apex.

この事実から、各修正面における偏心方向は一致しており、かつ偏心量の分布はカップリング4を極大点とした直線的分布形状を想定し、計測結果などの実績値を排除した解析を行った。   From this fact, the eccentric direction on each correction surface is the same, and the distribution of the eccentricity is assumed to be a linear distribution shape with the coupling 4 as the maximum point, and the analysis is performed excluding the actual values such as measurement results. It was.

まず図12において、第1軸受搭載部2とアンバランス計測部33a間のアンバランスモーメントは全て第1修正面11に割り振り、第2軸受搭載部3と第6修正面16間のアンバランスモーメントは全て第6修正面16に割振る。第1修正面11と第6修正面16間の偏心に関しては、図11と同様の手法により算出する(式(1)ないし式(4)参照)。   First, in FIG. 12, all unbalance moments between the first bearing mounting portion 2 and the unbalance measuring portion 33a are allocated to the first correction surface 11, and the unbalance moment between the second bearing mounting portion 3 and the sixth correction surface 16 is All are allocated to the sixth correction surface 16. About the eccentricity between the 1st correction surface 11 and the 6th correction surface 16, it calculates by the method similar to FIG. 11 (refer Formula (1) thru | or Formula (4)).

すなわち、第1修正面11からの距離をxと置き、xからx+dxまでの微小区間での偏心εと距離dxの積を第1修正面11および第6修正面16までの距離の逆比で割振り、それを第1修正面11から第6修正面16間の距離に対して積分する。

Figure 0005944295
Figure 0005944295
That is, the distance from the first correction surface 11 is set as x, and the product of the eccentricity ε and the distance dx in a minute section from x to x + dx is an inverse ratio of the distances to the first correction surface 11 and the sixth correction surface 16. Allocate and integrate it over the distance between the first correction surface 11 and the sixth correction surface 16.
Figure 0005944295
Figure 0005944295

最後に、算出された第6修正面16への割振りモーメントを第1修正面11の割振りモーメントで除することにより、モーメント比が算出される。各距離パラメータを実際のプラントを例に入力すると、1.4となり、図4に示される実績値を裏付ける結果となった。   Finally, the moment ratio is calculated by dividing the calculated allocation moment to the sixth correction surface 16 by the allocation moment of the first correction surface 11. When each distance parameter was input using an actual plant as an example, it was 1.4, which was a result supporting the actual value shown in FIG.

ただし、この数値は各距離パラメータによって異なる。ロータ1の曲がり形態がカップリング4以外の部位において最大振れとなる場合を想定し、本実施形態では、第1修正面11と第6修正面16のモーメント比を1.4で一定にするのではなく、プラントごとに式(5)、式(6)を用いた計算によりプラント固有のモーメント比を算出し、解析により得られたモーメント比に基づきロータ1の曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスを分離する方法としている。   However, this value varies depending on each distance parameter. In the present embodiment, assuming that the bending form of the rotor 1 is the maximum runout at a portion other than the coupling 4, the moment ratio between the first correction surface 11 and the sixth correction surface 16 is made constant at 1.4. Instead, the plant-specific moment ratio is calculated for each plant by calculation using the equations (5) and (6), and the bending unbalance and rotor blade replacement unbalance of the rotor 1 are calculated based on the moment ratio obtained by the analysis. As a way to separate.

以上のように、本実施形態は、第1の実施形態と同様にタービン動翼の交換を一挙に行い、2面修正バランス結果から動翼交換アンバランスとロータ曲がりアンバランスを分離することによって、修正ウェイトを適切に分配することができる。   As described above, in the present embodiment, similar to the first embodiment, the turbine blades are replaced at once, and the blade replacement unbalance and the rotor bending unbalance are separated from the two-surface correction balance result, The correction weight can be appropriately distributed.

さらに、ロータ曲がりアンバランスを算出することにより、偏心の軸方向のピーク位置がカップリング4にない場合においても、アンバランスの分離が可能となる。   Furthermore, by calculating the rotor bending imbalance, even when the eccentric axial peak position is not in the coupling 4, the imbalance can be separated.

この結果、精度を落とすことなく少ないステップでの低速バランスが可能となり、従来よりも短工程でバランス作業を遂行することができる。   As a result, it is possible to perform low-speed balance with fewer steps without reducing accuracy, and balance work can be performed in a shorter process than before.

[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。   Moreover, you may combine the characteristic of each embodiment.

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。   Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…ロータ、1a…ロータ圧縮機側部分、1b…ロータタービン側部分、2…第1軸受搭載部、3…第2軸受搭載部、4…カップリング、5…第1段タービン動翼、6…第2段タービン動翼、7…第3段タービン動翼、8…第1軸受、9…第2軸受、11…第1修正面、12…第2修正面、13…第3修正面、14…第4修正面、15…第5修正面、16…第6修正面、21…第1修正面取り付けバランスウェイト、22…第2修正面取り付けバランスウェイト、23…第3修正面取り付けバランスウェイト、24…第4修正面取り付けバランスウェイト、25…第5修正面取り付けバランスウェイト、26…第6修正面取り付けバランスウェイト、31a…第1軸受架台、31b…第2軸受架台、32…低速バランサー、33a、33b…アンバランス計測部、34a、34b…アンバランス算出部、41…ダイヤルゲージ、42…キーフェーザー(基準点)、51…アンバランス分離・ウェイト算出部、52…各修正面ウェイト算出部、53…出力表示部、54…データベース、55…入力部、100…バランス評価装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor, 1a ... Rotor compressor side part, 1b ... Rotor turbine side part, 2 ... 1st bearing mounting part, 3 ... 2nd bearing mounting part, 4 ... Coupling, 5 ... First stage turbine blade, 6 2nd stage turbine blade, 7 ... 3rd stage turbine blade, 8 ... 1st bearing, 9 ... 2nd bearing, 11 ... 1st correction surface, 12 ... 2nd correction surface, 13 ... 3rd correction surface, 14 ... Fourth correction surface, 15 ... Fifth correction surface, 16 ... Sixth correction surface, 21 ... First correction surface mounting balance weight, 22 ... Second correction surface mounting balance weight, 23 ... Third correction surface mounting balance weight 24 ... 4th correction surface mounting balance weight, 25 ... 5th correction surface mounting balance weight, 26 ... 6th correction surface mounting balance weight, 31a ... 1st bearing mount, 31b ... 2nd bearing mount, 32 ... low-speed balancer, 33a, 33b ... , Balance balance measurement unit, 34a, 34b ... unbalance calculation unit, 41 ... dial gauge, 42 ... key phaser (reference point), 51 ... unbalance separation / weight calculation unit, 52 ... correction surface weight calculation unit, 53 ... output Display unit, 54 ... database, 55 ... input unit, 100 ... balance evaluation device

Claims (9)

円板を軸方向に積層したロータを有するタービンにおいてロータの回転軸まわりのアンバランスを更生するために低速回転で行う低速バランス法であって、
タービン動翼を全段取り外す動翼取外しステップと、
各段の新しいタービン動翼を取り付ける動翼取り付けステップと、
低速回転状態のアンバランスを計測する第1のバランス計測ステップと、
前記第1のバランス計測ステップでの計測結果から、アンバランスをロータ曲がりアンバランスと動翼交換アンバランスとに分離するアンバランス分離を行い各修正面に付加すべきバランスウェイト量および位置を設定するアンバランス分離評価ステップと、
前記アンバランス分離評価ステップの結果に基づき各修正面にバランスウェイトを付加する第1の付加ステップと、
前記第1の付加ステップの後に、低速回転状態のアンバランスを計測する第2のバランス計測ステップと、
前記第2のバランス計測ステップの後に、両端部の修正面にバランスウェイトを付加する最終付加ステップと、
を有することを特徴とする低速バランス法。
In a turbine having a rotor in which discs are laminated in the axial direction, a low-speed balance method is performed at low speed rotation to regenerate unbalance around the rotation axis of the rotor,
A blade removal step for removing all stages of the turbine blade;
A blade attachment step to install a new turbine blade for each stage;
A first balance measurement step for measuring an unbalance in a low-speed rotation state;
Based on the measurement result in the first balance measurement step, unbalance separation for separating the unbalance into the rotor bending unbalance and the rotor blade replacement unbalance is performed, and the balance weight amount and position to be added to each correction surface are set. An unbalance separation evaluation step;
A first addition step of adding a balance weight to each correction surface based on the result of the unbalance separation evaluation step;
A second balance measuring step for measuring an unbalance in a low-speed rotation state after the first adding step;
After the second balance measurement step, a final addition step of adding balance weights to the correction surfaces at both ends,
A low-speed balance method characterized by comprising:
前記第1のバランス計測ステップは、タービン排気側の計測点である第1の計測点と、圧縮機吸気側の計測点である第2の計測点とにおけるアンバランス計測を含み、
前記アンバランス分離評価ステップは、
前記第2の計測点のアンバランス計測結果はすべてロータの曲がりによるアンバランス分であると仮定して前記第1の計測点におけるロータ曲がりアンバランス第1ベクトルを設定するロータ曲がりアンバランス第1ベクトル設定ステップと、
前記第1の計測点と前記第2の計測点でのロータ曲がりアンバランスのモーメント比率および角度差に基づき得られる所定の倍率を前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルに乗じてロータ曲がりアンバランス第2ベクトルを設定するロータ曲がりアンバランス第2ベクトル設定ステップと、
前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルと前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルとを加え併せてロータ曲がりアンバランス合計ベクトルを設定するロータ曲がりアンバランス合計ベクトル設定ステップと、
前記第2の計測点のアンバランス計測結果から前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルを減ずることにより動翼交換アンバランスベクトルを得る動翼交換アンバランスベクトル分離ステップと、
前記動翼交換アンバランスベクトルおよび前記ロータ曲がりアンバランス合計ベクトルから各アンバランスを各修正面に分配する分配ステップと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の低速バランス法。
The first balance measurement step includes unbalance measurement at a first measurement point that is a measurement point on the turbine exhaust side and a second measurement point that is a measurement point on the compressor intake side,
The unbalance separation evaluation step includes
The rotor bending unbalance first vector for setting the rotor bending unbalance first vector at the first measurement point on the assumption that all the unbalance measurement results at the second measurement point are unbalanced due to the bending of the rotor. Configuration steps;
The rotor bending unbalance first vector is multiplied by a predetermined magnification obtained based on the moment ratio and angle difference of the rotor bending unbalance at the first measurement point and the second measurement point to the rotor bending unbalance first vector. A rotor bending unbalance second vector setting step for setting a vector;
A rotor bend unbalance total vector setting step for setting a rotor bend unbalance total vector by adding the rotor bend unbalance first vector and the rotor bend unbalance second vector;
A blade replacement unbalance vector separation step of obtaining a blade replacement unbalance vector by subtracting the rotor bending unbalance second vector from the unbalance measurement result of the second measurement point;
A distributing step of distributing each unbalance to each correction surface from the blade replacement unbalance vector and the rotor bending unbalance total vector;
The low-speed balance method according to claim 1, wherein:
前記モーメント比率および前記角度差は、ロータ曲がりアンバランス解析に基づき算出することを特徴とする請求項2に記載の低速バランス法。   The low speed balance method according to claim 2, wherein the moment ratio and the angle difference are calculated based on a rotor bending unbalance analysis. 前記ロータ曲がりアンバランス解析は、前回付加したバランスウェイトを基準とし、今回付加したバランスウェイトへの変化分により算出することを特徴とする請求項3に記載の低速バランス法。   4. The low speed balance method according to claim 3, wherein the rotor bending unbalance analysis is calculated based on a change to the balance weight added this time, based on the balance weight added last time. 前記ロータを低速で回転させる第3の低速回転ステップと、
前記第3の低速回転ステップの後に、ロータの軸方向の各部について各方位の偏心量を測定するロータ振れ計測ステップと、
を有し、
前記ロータ曲がりアンバランスの算出は、前記ロータ振れ計測ステップの結果から偏心量および角度を算出して、各軸方向セクションの偏心によるモーメントを積分することにより算出することを特徴とする請求項3に記載の低速バランス法。
A third low-speed rotation step for rotating the rotor at a low speed;
After the third low-speed rotation step, a rotor run-out measurement step for measuring the amount of eccentricity in each direction for each part in the axial direction of the rotor;
Have
4. The rotor bending unbalance is calculated by calculating an eccentric amount and an angle from a result of the rotor deflection measurement step, and integrating a moment due to eccentricity of each axial section. The low-speed balance method described.
前記ロータ振れ計測ステップは、前記動翼取外しステップの前に実施することを特徴とする請求項5に記載の低速バランス法。   The low speed balance method according to claim 5, wherein the rotor shake measurement step is performed before the moving blade removal step. 前記動翼交換アンバランスに対応する修正モーメントは、各タービン動翼に均等に割り振った値が規定値以上であれば、各タービン動翼に均等に取り付け、規定値未満の場合は、優先順位に応じて取り付けることを特徴とする請求項2ないし請求項6のいずれか一項に記載の低速バランス法。   The correction moment corresponding to the rotor blade exchange imbalance is equally attached to each turbine blade if the value evenly allocated to each turbine blade is equal to or greater than the specified value, and in the priority order if it is less than the specified value. The low-speed balance method according to any one of claims 2 to 6, wherein the low-speed balance method is attached according to the method. 前記動翼取外しステップの前に、バランスウェイトを取り外す前回ウェイト取外しステップをさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の低速バランス法。   The low-speed balance method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a previous weight removing step of removing a balance weight before the moving blade removing step. 円板を軸方向に積層したロータを有するタービンにおいてロータの回転軸まわりのアンバランスを更生するために低速回転で行う低速バランス装置であって、
少なくとも2つの軸受と、
前記2つの軸受のそれぞれに設けられた振動センサと、
前記軸受に搭載される回転機器のロータと結合されて前記ロータを低速で回転させる低速バランサーと、
前記振動センサからの信号を入力としアンバランス評価を行う評価装置と、
を備え、
前記評価装置は、
タービン排気側の計測点である第1の計測点と、反タービン側の計測点である第2の計測点とにおけるアンバランス計測結果に関する実機のデータを集積したデータベースと、
第2の計測点におけるロータ曲がりアンバランス第2ベクトルと、前記データベースに基づき得られる所定の倍率を前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルに乗じたロータ曲がりアンバランス第1ベクトルと、前記第1の計測点のアンバランス計測結果から前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルを減じた動翼交換アンバランスベクトルと、前記ロータ曲がりアンバランス第1ベクトルと前記ロータ曲がりアンバランス第2ベクトルとを加え併せたロータ曲がりアンバランス合計ベクトルとを算出し、このアンバランス評価結果に基づき各アンバランスを各修正面に分配する中間修正面用ウェイト演算部と、
を有することを特徴とする低速バランス装置。
In a turbine having a rotor in which discs are laminated in the axial direction, a low-speed balance device that performs low-speed rotation to regenerate unbalance around the rotation axis of the rotor,
At least two bearings;
A vibration sensor provided in each of the two bearings;
A low-speed balancer that is coupled to a rotor of a rotating device mounted on the bearing and rotates the rotor at a low speed;
An evaluation device for performing an unbalance evaluation using a signal from the vibration sensor as an input;
With
The evaluation device is
A database in which actual machine data relating to unbalance measurement results at a first measurement point that is a measurement point on the turbine exhaust side and a second measurement point that is a measurement point on the anti-turbine side is accumulated;
A rotor bending unbalance second vector at a second measurement point, a rotor bending unbalance first vector obtained by multiplying the rotor bending unbalance second vector by a predetermined magnification obtained based on the database, and the first measurement. Rotor bending by adding the rotor blade unbalance vector obtained by subtracting the rotor bending unbalance first vector from the point unbalance measurement result, and the rotor bending unbalance first vector and the rotor bending unbalance second vector. An unbalance total vector, and based on this unbalance evaluation result, each unbalance is distributed to each correction surface weight calculation unit for the correction surface,
A low-speed balance device comprising:
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