JP6088236B2 - ロータ、蒸気タービン並びにロータの製造方法 - Google Patents

ロータ、蒸気タービン並びにロータの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6088236B2
JP6088236B2 JP2012275230A JP2012275230A JP6088236B2 JP 6088236 B2 JP6088236 B2 JP 6088236B2 JP 2012275230 A JP2012275230 A JP 2012275230A JP 2012275230 A JP2012275230 A JP 2012275230A JP 6088236 B2 JP6088236 B2 JP 6088236B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure section
section
high pressure
shaft
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012275230A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013142201A5 (ja
JP2013142201A (ja
Inventor
トーマス・ジョゼフ・フェリノー
ロビン・カール・シュワント
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2013142201A publication Critical patent/JP2013142201A/ja
Publication of JP2013142201A5 publication Critical patent/JP2013142201A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6088236B2 publication Critical patent/JP6088236B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/022Blade-carrying members, e.g. rotors with concentric rows of axial blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/023Blade-carrying members, e.g. rotors of the screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/026Shaft to shaft connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/063Welded rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49327Axial blower or fan

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本発明は、一般に蒸気タービンに関し、具体的には溶接ロータシャフトを有する超臨界蒸気タービンに関する。
典型的な蒸気タービンプラントは高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを備える。各々の蒸気タービンは、具体的なタービンの作動条件、圧力、温度、流量などに耐える適当な材料で形成される。
最近、ある範囲の圧力及び温度で作動する蒸気タービンを含む、大容量化及び高効率化に向けた蒸気タービンプラントが設計されている。これらの設計には、一体に統合され、各蒸気タービンに同じ金属材料を用いた高圧−低圧一体型、高圧−中圧−低圧一体型及び中圧−低圧一体型の蒸気タービンロータが含まれる。多くの場合、用いられる金属はそのタービンの最も高い作動条件で動作することのできるものであり、そのためタービンの全体的コストが増す。
蒸気タービンは通常ロータとケーシングジャケットを含んでいる。ロータは、動翼を含む回転可能に装着されたタービンシャフトを含んでいる。加熱加圧された蒸気がケーシングジャケットとロータの間の流れ空間を流れる際に、蒸気からエネルギーがロータに移動してタービンシャフトが回転する。ロータ、特にロータシャフトは、タービンの金属の大部分をなすことが多い。従って、ロータを形成する金属はタービンのコストを大きく左右する。ロータが高価な耐熱金属から形成される場合、コストはさらに増大する。
そこで、蒸気タービンロータの構築に関して当技術分野で公知のものよりも少ない耐熱材料で形成される蒸気タービンロータを提供できれば望ましいであろう。
本開示の代表的な実施形態では、第1の端部と第2の端部を有するシャフト高圧セクションと、シャフト高圧セクションの第2の端部に結合したシャフト中圧セクションとを有するロータを含むロータについて開示する。高圧セクションは、第1の高圧セクションと、第1の高圧セクションに結合した第2の高圧セクションと、第2の高圧セクションに結合した第3の高圧セクションとを含む。シャフト中圧セクションは、第1の中圧セクションと、第1の中圧セクションに結合した第2の中圧セクションとを含む。第2の高圧セクションの少なくとも一部分は、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
本開示の別の代表的な実施形態では、ロータを含む超臨界蒸気タービンについて開示する。本ロータは、第1の端部と第2の端部を有するシャフト高圧セクションと、シャフト高圧セクションの第2の端部に結合したシャフト中圧セクションとを含む。高圧セクションは、第1の高圧セクションと、第1の高圧セクションに結合した第2の高圧セクションと、第2の高圧セクションに結合した第3の高圧セクションとを含む。シャフト中圧セクションは、第1の中圧セクションと、第1の中圧セクションに結合した第2の中圧セクションとを含む。第2の高圧セクションの少なくとも一部分は、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
本開示のさらに別の代表的な実施形態では、ロータの製造方法について開示する。本方法は、第1、第2及び第3の高圧セクションを準備し、これら第1、第2及び第3の高圧セクションを接合してシャフト高圧ロータセクションを形成することを含む。この方法は、さらに、第1及び第2の中圧セクションを準備し、これら第1及び第2の中圧セクションを接合してシャフト中圧セクションを形成することを含む。これらのシャフト高圧セクションとシャフト中圧セクションを接合してロータを形成する。第2の高圧セクションの少なくとも一部分は、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の原理を例示する図面と併せて好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
図1は、本開示による蒸気タービンの断面図である。 図2は、図1の一部分の断面図である。 図3は、図1の別の一部分の断面図である。 図4は、本開示による蒸気タービンの別の実施形態の断面図である。
図面を通して、同じ部材にはできるだけ同じ符号を用いた。
以下、本開示の代表的な実施形態を示す添付の図面と関連して本開示をより詳しく記載する。しかし、本開示は多くの異なる形態で具体化し得、以下に記載する実施形態に限定されることはない。
本開示の様々な実施形態では、そのシステム構成によって、より低いコストの蒸気タービンロータが得られる。本開示の一実施形態の別の利点として、複数部分からなるロータを調達するためのリードタイムは単一の鍛造品から鍛造されるロータよりも短いので、製造時間が短縮される。本開示の様々な実施形態では、a)単位ポンド基準で単一の鍛造品より高価でないか、又はb)単一のより大きいワンピース鍛造品と比べて調達サイクルの点で時間の節約になる、同じ材料から作成された一連のより小さい鍛造品から高圧/中圧ロータを製作することができる。かかる構成によって、製造がより廉価になる。加えて、本開示の構成はマルチケーシングの中圧(IP)タービンセクションに適している。
図1、2及び3は、本開示の一実施形態による蒸気タービン10の断面図を示す。図2及び3は、図1の断面図に示されている部分の拡大図である。蒸気タービン10は、タービンロータ13が回転軸14の回りに回転自在に取り付けられているケーシング12を含む。蒸気タービン10は高圧(HP)セクション16と中圧(IP)セクション18を含む。
蒸気タービン10は超臨界作動条件で作動する。一実施形態では、蒸気タービン10の高圧セクション16は約220バールを超える圧力の蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション16は約220バール〜約340バールの圧力の蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、高圧セクション16は約220バール〜約240バールの圧力の蒸気を受け入れる。さらに、高圧セクション16は約590℃〜約650℃の温度の蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション16は約590℃〜約625℃の温度の蒸気を受け入れる。
ケーシング12はHPケーシング12aとIPケーシング12bを含む。HPケーシング12aとIPケーシング12bは別個の部品であり、言い換えると、一体型ではない。図1に示した代表的な実施形態では、HPケーシング12aは二重壁ケーシングであり、IPケーシング12bは一重壁ケーシングである。別の実施形態では、IPケーシング12bは、図4に図解した別の代表的な実施形態に示されているように二重壁ケーシング12bであってもよい。図4に示した実施形態は、図1に関連して示し記載した部品の全てを含むが、IPセクション18には二重壁ケーシング12bがある。ケーシング12は、内部ケーシング20、及び内部ケーシング20に取り付けられた複数のガイドベーン22を含む。ロータ13は、シャフト24、及びシャフト24に固定された複数のブレード25を含む。シャフト24は、第1のベアリング236、第2のベアリング238、及び第3のベアリング264により回転自在に支持されている。
主蒸気流路26がケーシング12とロータ13の間の蒸気流の経路として画定される。主蒸気流路26は、タービンHPセクション16に位置するHP主蒸気流路セクション30と、タービンIPセクション18に位置するIP主蒸気流路セクション36とを含む。本明細書で使用する場合、用語「主蒸気流路」は、出力を生み出す蒸気の主要な流路を意味する。
蒸気は主蒸気流路26のHP流入領域28に供給される。蒸気は、ベーン22とブレード25との間の主蒸気流路26のHP主蒸気流路セクション30を通って流れ、その間に蒸気は膨張し冷却される。蒸気の熱エネルギーは、蒸気がロータ13を軸14の回りに回転させるときに機械的回転エネルギーに変換される。HP主蒸気流路セクション30を通って流れた後、蒸気はHP蒸気流出領域32から中間の過熱器(図示せず)に流れ、そこで蒸気はより高い温度に加熱される。蒸気はライン(図示せず)を介してIP主蒸気流入領域34に導入される。蒸気はベーン22とブレード25との間の主蒸気流路26のIP主蒸気流路セクション36を通って流れ、その間に蒸気は膨張し冷却される。蒸気の追加の熱エネルギーは、蒸気がロータ13を軸14の回りで回転させるときに機械的回転エネルギーに変換される。IP主蒸気流路セクション36を通って流れた後、蒸気はIP蒸気流出領域38から蒸気タービン10の外に流れる。蒸気は、さらに詳細には説明しない他の作動に使用されてもよい。
さらに図1〜図4から分かるように、ロータ13は、タービンHPセクション16に位置するロータHPセクション210と、タービンIPセクション18に位置するロータIPセクション212とを含む。ロータ13はシャフト24を含む。対応して、シャフト24は、タービンHPセクション16に位置するシャフトHPセクション220と、タービンIPセクション18に位置するシャフトIPセクション222とを含む。シャフトHP及びIPセクション220及び222はボルト継ぎ手230で接合されている。別の実施形態では、シャフトHP及びIPセクション220及び222は溶接、ボルト締め、又はその他の接合技術によって接合される。
シャフトHPセクション220はシャフト24の第1の端部232でボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術により別の部品(図示せず)に接合し得る。別の実施形態では、シャフトHPセクション220はシャフト24の第1の端部232で発電機にボルトで固定し得る。シャフトIPセクション222はシャフト24の第2の端部234でボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術により別の部品(図示せず)に接合し得る。さらに別の実施形態では、シャフトIPセクション222はシャフト24の第2の端部234で低圧セクションに接合し得る。さらに別の実施形態では、低圧セクションは低圧タービンを含み得る。
シャフトHPセクション220はHP流入領域28を介して220バールを超える圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトHPセクション220は約220バール〜約340バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに別の実施形態では、シャフトHPセクション220は約220バール〜約240バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。シャフトHPセクション220は約590℃〜約650℃の温度で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトHPセクション220は約590℃〜約625℃の温度で蒸気を受け入れ得る。
シャフトHPセクション220は第1のHPセクション240、第2のHPセクション242、及び第3のHPセクション244を含む。別の実施形態では、シャフトHPセクション220は1以上のHPセクションを含み得る。シャフトHPセクション220は第1のベアリング236(図1)及び第2のベアリング238(図1)により回転自在に支持されている。一実施形態では、例えば、第1のベアリング236はジャーナルベアリングである。別の実施形態では、第2のベアリング238はスラスト/ジャーナルベアリングである。さらに別の実施形態では、いろいろな支持ベアリング構成を使用し得る。第1のベアリング236は第1のHPセクション240を支持し、第2のベアリング238は第3のHPセクション244を支持する。HPセクション242がボルト継ぎ手230まで延在する実施形態では、第2のベアリング238はHPセクション242を支持する。別の実施形態では、異なる支持ベアリング構成を使用し得る。
第1及び第3のHPセクション240及び244は、それぞれ第1及び第2の溶接部250及び252により第2のHPセクション242に接合される。この代表的な実施形態では、第1の溶接部250はHP主蒸気流路セクション30(図1)に沿って位置し、第2の溶接部252はHP主蒸気流路セクション30の外側に、又は接触しないで位置する。別の実施形態では、第1の溶接部250はHP主蒸気流路セクション30の外側に、又は接触しないで位置し得る。1つの代わりの実施形態では、第1の溶接部250はHP主蒸気流路セクション30の外側の接触しない位置「A」(図1)に位置し得るが、シール蒸気漏れと接触し得る。
高圧蒸気は、HP流入領域28で蒸気タービン10に供給され、最初に第2のHPセクション242でシャフトHPセクション220と接触し、又は言い換えると、高圧蒸気は第2のHPセクション242と隣接して導入される。HPセクション242はHP流入領域28及びHP主蒸気流路セクション30(図3)を少なくとも部分的に画定する。第1のHPセクション240はさらにHP主蒸気流路セクション30を少なくとも部分的に画定する。既に述べたように、別の実施形態では、第1の溶接部250は、第1のHPセクション242がHP主蒸気流路セクション30少なくとも部分的に画定しないように、例えば位置「A」まで移動し得る。第3のHPセクション244は主蒸気流路26を少なくとも部分的に画定しない、又は言い換えると、第3のHPセクション244はHP主蒸気流路セクション30の外側にあり、主蒸気流路26と接触しない。
一実施形態では、第1、第2及び第3のHPセクション240、242及び244は高温耐性材料の複数の個々の単位セクション又はブロックで形成される。高温耐性材料は耐熱材料(HTM)といってもよい。別の実施形態では、HPセクションは、限定されることはないが溶接及びボルト締めのような材料接合技術によって一緒に接合される耐熱材料の1以上のHPセクション又はブロックで形成し得る。第1、第2及び第3のHPセクション240、242及び244は同じHTMで形成し得る。別の実施形態では、第1、第2及び第3のHPセクションは異なるHTMで形成されてもよい。
耐熱材料は高クロム合金鋼である。別の実施形態では、耐熱材料はある量のクロム(Cr)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、及びコバルト(Co)を含む鋼である。一実施形態では、耐熱材料は0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。
さらに別の実施形態では、耐熱材料は0.2〜1.2重量%のMn、9.0〜13.0重量%のCr、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.02〜0.15重量%のN、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は0.3〜1.0重量%のMn、10.0〜11.5重量%のCr、0.7〜2.0重量%のMo、0.05〜0.5重量%のV、0.02〜0.3重量%のCb、0.02〜0.10重量%のN、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらにさらに別の実施形態では、高クロム合金は0.4〜0.9重量%のMn、10.4〜11.3重量%のCr、0.8〜1.2重量%のMo、0.1〜0.3重量%のV、0.04〜0.15重量%のCb、0.03〜0.09重量%のN、残部のFe及び不可避不純物からなる。
別の実施形態では、耐熱材料は0.2〜1.2重量%のMn、0.2〜1.5重量%のNi、8.0〜15.0重量%のCr、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.02〜0.15重量%のN、0.2〜3.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は0.2〜0.8重量%のMn、0.4〜1.0重量%のNi、9.0〜12.0重量%のCr、0.7〜1.5重量%のMo、0.05〜0.5重量%のV、0.02〜0.3重量%のCb、0.02〜0.10重量%のN、0.5〜2.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は0.3〜0.7重量%のMn、0.5〜0.9重量%のNi、9.9〜10.7重量%のCr、0.9〜1.3重量%のMo、0.1〜0.3重量%のV、0.03〜0.08重量%のCb、0.03〜0.09重量%のN、0.9〜1.2重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる。
さらに別の実施形態では、耐熱材料は0.1〜1.2重量%のMn、0.05〜1.00重量%のNi、7.0〜11.0重量%のCr、0.5〜4.0重量%のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.1〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のCb、0.005〜0.06重量%のN、0.002〜0.04重量%のB、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらにさらに別の実施形態では、高クロム合金は0.1〜0.8重量%のMn、0.08〜0.4重量%のNi、8.0〜10.0重量%のCr、0.8〜2.0重量%のCo、1.0〜2.0重量%のMo、0.1〜0.5重量%のV、0.02〜0.3重量%のCb、0.01〜0.04重量%のN、0.005〜0.02重量%のB、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は0.2〜0.5重量%のMn、0.08〜0.25重量%のNi、8.9〜937重量%のCr、1.1〜1.5重量%のCo、1.3〜1.7重量%のMo、0.15〜0.3重量%のV、0.04〜0.07重量%のCb、0.014〜0.032重量%のN、0.007〜0.014重量%のB、残部のFe及び不可避不純物からなる。
別の実施形態では、第1及び第3のHPセクション240及び244の一方又は両方は、第2のHPセクション242を形成する耐熱材料より耐熱性の低い材料で形成し得る。この耐熱性がより低い材料は低温材料ということができる。低温材料は低合金鋼である。一実施形態では、低温材料は0.05〜1.5重量%のMn、0.1〜3.0重量%のNi、0.05〜5.0重量%のCr、0.2〜4.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼である。
別の実施形態では、低温材料は0.3〜1.2重量%のMn、0.1〜1.5重量%のNi、0.5〜3.0重量%のCr、0.4〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼である。さらに別の実施形態では、低合金鋼は0.5〜1.0重量%のMn、0.2〜1.0重量%のNi、0.6〜1.8重量%のCr、0.7〜2.0重量%のMo、0.1〜0.5重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、低合金鋼は0.6〜0.9重量%のMn、0.2〜0.7重量%のNi、0.8〜1.4重量%のCr、0.9〜1.6重量%のMo、0.15〜0.35重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる。
さらに別の実施形態では、低温材料は0.2〜1.5重量%のMn、0.2〜1.6重量%のNi、1.0〜3.0重量%のCr、0.2〜2.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.2〜3.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼である。別の実施形態では、低合金鋼は0.4〜1.0重量%のMn、0.4〜1.0重量%のNi、1.5〜2.7重量%のCr、0.5〜1.2重量%のMo、0.1〜0.5重量%のV、0.4〜1.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、低合金鋼は0.5〜0.9重量%のMn、0.6〜0.9重量%のNi、1.8〜2.4重量%のCr、0.7〜1.0重量%のMo、0.2〜0.4重量%のV、0.5〜0.8重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる。
別の実施形態では、低温材料は0.05〜1.2重量%のMn、0.5〜3.0重量%のNi、0.05〜5.0重量%のCr、0.5〜4.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼である。さらに別の実施形態では、低合金鋼は0.05〜0.7重量%のMn、1.0〜2.0重量%のNi、1.5〜2.5重量%のCr、1.0〜2.5重量%のMo、0.1〜0.5重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる。さらにさらに別の実施形態では、低合金鋼は0.1〜0.3重量%のMn、1.3〜1.7重量%のNi、1.8〜2.2重量%のCr、1.5〜2.0重量%のMo、0.15〜0.35重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる。
一実施形態では、第1及び第3のHPセクション240及び244は同じ低温材料で形成される。別の実施形態では、第1及び第2のHPセクション240及び244は異なる低温材料で形成される。
シャフトIPセクション222はIPセクションベアリング264により回転自在に支持される。一実施形態では、ベアリング264はジャーナルベアリングである。別の実施形態では、シャフトIPセクション222は1以上のベアリングにより回転自在に支持し得る。シャフトIPセクション222は約70バールより低い圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトIPセクション222は約20バール〜70バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに別の実施形態では、シャフトIPセクション222は約20バール〜約40バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに、シャフトIPセクション222は約565℃〜約650℃の温度で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、シャフトIPセクション222は約590℃〜約625℃の温度で蒸気を受け入れ得る。
シャフトIPセクション222は第1のIPセクション260と第2のIPセクション262を含む。第1及び第2のIPセクション260及び262は第3の溶接部266により接合される。第3の溶接部266はIP主蒸気流路セクション36に沿って位置する。別の実施形態では、第3の溶接部266はIP主蒸気流路セクション36の外側に、又は接触しないで位置し得る。例えば、第3の溶接部266は、IP主蒸気流路セクション36の外側に接触しないで位置する位置「B」(図1)に位置し得る。さらに別の実施形態では、シャフトIPセクション222は1以上のIPセクションで形成し得る。別の実施形態では、IPセクション222は単一の単位ブロック又はセクションの耐熱材料で形成し得る。
再び図1を参照して、第1のIPセクション260はIP主蒸気流入領域34及びIP主蒸気流路セクション36を少なくとも部分的に画定する。さらに、第2のIPセクション262がIP主蒸気流路セクション36を少なくとも部分的に画定する。別の実施形態では、第3の溶接部266は、例えば位置「B」まで移動し得て、その結果第2のIPセクション262はIP主蒸気流路セクション36を少なくとも部分的に画定しない。言い換えると、第2のIPセクション262はIP主蒸気流路セクション36の外側にあり、蒸気の主流路と接触しない。
一実施形態では、第1及び第2のIPセクション260及び262は耐熱材料で形成される。一実施形態では、第1及び第2のIPセクション260及び262の一方又は両方が耐熱材料で形成し得る。耐熱材料はHPセクション240、242及び244に関連して既に述べた耐熱材料である。
第2のIPセクション262は耐熱材料より耐熱性が低い低温材料のような材料で形成し得る。低温材料はHPセクション240及び244に関連して既に述べた低温材料である。
一実施形態では、第1及び第2のIPセクション260及び262は各々が単一の単位耐熱材料セクション又はブロックで形成される。別の実施形態では、第1及び第2のIPセクション260及び262は各々が、互いに溶接された2以上のIPセクションで形成し得る。第2のIPセクション262は、第1のIPセクション260及び第2のHPセクション242に利用される耐熱材料より耐熱性が低い材料で形成し得る。
シャフト24は、以下に記載する製造方法の一実施形態によって製造し得る。シャフトHPセクション220は、HTMのブロック又はセクションを溶接して第1、第2及び第3のHPセクション240、242及び244を形成することによって製造し得る。別の実施形態では、シャフトHPセクション220は、互いに接合されてシャフトHPセクション220を形成する耐熱材料の1以上のブロック又はセクションを提供することによって製造し得る。
シャフトIPセクション222は、HTMのブロック又はセクションを溶接して第1及び第2のIPセクション260及び262を形成することによって製造し得る。別の実施形態では、シャフトIPセクション222は、互いに接合されてシャフトIPセクション222を形成する耐熱材料の1以上のブロック又はセクションを提供することによって製造し得る。
シャフト24は、シャフトHPセクション220とシャフトIPセクション222を接合することによって製造される。シャフトHPセクション220は、第1のIPセクション260の第3のHPセクション244をボルト締めすることによってシャフトIPセクション222に接合される。別の実施形態では、シャフトHPセクション220は、ボルト締め、溶接又はその他の金属接合技術によりシャフトIPセクション222に接合し得る。
本発明の幾つかの特徴及び実施形態のみを示し説明して来たが、当業者には、特許請求の範囲に記載の主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正及び変更(例えば、大きさ、寸法、構造、形状及び様々な要素の割合、パラメーター(例えば、温度、圧力など)の値、装着装置、材料の使用、配向などの変形)をなし得ることが明らかであろう。プロセス又は方法工程の順序及び配列は代わりの実施形態に従って変更又は改変し得る。従って、後続の特許請求の範囲は、かかる修正及び変更の全てを本発明の真の思想の範囲内に入るものとして包含することと理解されたい。さらに、代表的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実施の全ての特徴(すなわち、本発明を実施する上での現在考えられる最良の態様に関係のないもの、又は特許請求の範囲に記載の発明を実施可能にするために関係しないもの)を記載してはいないことがある。あらゆる工学又は設計プロジェクトと同様に、かかる実際の実施の開発においては、数多くの実施に伴う特別な決定をなし得ることと了解されたい。かかる開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、本開示に接した当業者にとっては、過度の実験を要することなく日常とり得る設計、製作、及び製造の範囲内であろう。

Claims (12)

  1. 第1の端部及び第2の端部を有するシャフト高圧セクションと、
    シャフト高圧セクションの第2の端部に結合したシャフト中圧セクションと
    を含むセクション型ロータであって、
    シャフト高圧セクションが、第1の高圧セクションと、第1の溶接部で第1の高圧セクションに結合した第2の高圧セクションと、第2の溶接部で第2の高圧セクションに結合した第3の高圧セクションとを含んでいて、
    シャフト中圧セクションが、第1の中圧セクションと、第1の中圧セクションに結合した第2の中圧セクションとを含んでおり、
    第2の高圧セクションの少なくとも一部分が、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のNb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼からなり、第1の溶接部が主蒸気流路に沿っており、シャフト中圧セクションがボルト締めによってシャフト高圧セクションの第3の高圧セクションに結合しており、第3の高圧セクションが低合金鋼からなる、ロータ。
  2. 高クロム合金鋼が、0.1〜1.2重量%のMn、0.05〜1.00重量%のNi、7.0〜11.0重量%のCr、0.5〜4.0重量%のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.1〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のNb、0.005〜0.06重量%のN、0.002〜0.04重量%のB、残部のFe及び不可避不純物からなる、請求項1記載のロータ。
  3. 高クロム合金鋼が、0.2〜1.2重量%のMn、0.2〜1.5重量%のNi、8.0〜15.0重量%のCr、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のNb、0.02〜0.15重量%のN、0.2〜3.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる、請求項1記載のロータ。
  4. 第1及び第3の高圧セクションが、0.05〜1.5重量%のMn、0.1〜3.0重量%のNi、0.05〜5.0重量%のCr、0.2〜4.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項1記載のロータ。
  5. 第1及び第3の高圧セクションが、0.3〜1.2重量%のMn、0.1〜1.5重量%のNi、0.5〜3.0重量%のCr、0.4〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項1記載のロータ。
  6. 第1及び第3の高圧セクションが、0.2〜1.5重量%のMn、0.2〜1.6重量%のNi、1.0〜3.0重量%のCr、0.2〜2.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.2〜3.0重量%のW、残部のFe及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項1記載のロータ。
  7. 第1の中圧セクションが、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のNb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成されている、請求項1記載のータ。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載のロータを備える蒸気タービン。
  9. さらに、ロータ高圧セクションを囲繞する高圧ケーシングとロータ中圧セクションを囲繞する中圧ケーシングとを含んでいて、高圧ケーシングと中圧ケーシングとが一体型ではない、請求項記載の蒸気タービン。
  10. 中圧セクションが二重壁ケーシングを含む、請求項8又は請求項9記載の蒸気タービン。
  11. 中圧セクションが一重壁ケーシングを含む、請求項8又は請求項9記載の蒸気タービン。
  12. ロータの製造方法であって、
    第1、第2及び第3の高圧セクションを準備する工程と
    第1、第2及び第3の高圧セクションを接合してシャフト高圧セクションを形成する工程であって、第2の高圧セクションを第1の溶接部で第1の高圧セクションに接合し、第3の高圧セクションを第2の溶接部で第2の高圧セクションに接合する工程と
    第1及び第2の中圧セクションを準備する工程と
    第1及び第2の中圧セクションを接合してシャフト中圧セクションを形成する工程と
    シャフト高圧ロータセクション及びシャフト中圧セクションを接合してロータを形成する工程と
    含んでおり、
    第2の高圧セクションの少なくとも一部分が、0.1〜1.2重量%のMn、1.5重量%以下のNi、8.0〜15.0重量%のCr、4.0重量%以下のCo、0.5〜3.0重量%のMo、0.05〜1.0重量%のV、0.02〜0.5重量%のNb、0.005〜0.15重量%のN、0.04重量%以下のB、3.0重量%以下のW、残部のFe及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼からなり、第1の溶接部が主蒸気流路に沿っており、シャフト中圧セクションがボルト締めによってシャフト高圧セクションの第3の高圧セクションに結合しており、第3の高圧セクションが低合金鋼からなる、方法。
JP2012275230A 2012-01-06 2012-12-18 ロータ、蒸気タービン並びにロータの製造方法 Expired - Fee Related JP6088236B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/344,677 US9039365B2 (en) 2012-01-06 2012-01-06 Rotor, a steam turbine and a method for producing a rotor
US13/344,677 2012-01-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013142201A JP2013142201A (ja) 2013-07-22
JP2013142201A5 JP2013142201A5 (ja) 2016-02-04
JP6088236B2 true JP6088236B2 (ja) 2017-03-01

Family

ID=47678498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012275230A Expired - Fee Related JP6088236B2 (ja) 2012-01-06 2012-12-18 ロータ、蒸気タービン並びにロータの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9039365B2 (ja)
EP (1) EP2623713B1 (ja)
JP (1) JP6088236B2 (ja)
CN (1) CN103195486B (ja)
RU (1) RU2012158312A (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9803493B2 (en) 2014-10-01 2017-10-31 Electro-Motive Diesel, Inc. Turbine bearing and seal assembly for a turbocharger
CN106702280B (zh) * 2015-11-13 2018-05-11 江苏新曙锻造有限公司 凸轮片的生产方法
EP3556409B1 (en) 2016-10-25 2022-01-05 Magenta Medical Ltd. Ventricular assist device
US10905808B2 (en) 2018-01-10 2021-02-02 Magenta Medical Ltd. Drive cable for use with a blood pump
CN108620926B (zh) * 2018-04-18 2019-11-19 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种汽轮机高压缸排气管路过渡段的加工方法
CN113464488A (zh) * 2021-07-23 2021-10-01 武汉钢铁有限公司 一种高抗震性能鼓风机叶片

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165360A (ja) * 1984-02-09 1985-08-28 Toshio Fujita 高強度・高靭性蒸気タ−ビンロ−タ
JPH03191038A (ja) * 1989-12-21 1991-08-21 Japan Casting & Forging Corp 蒸気タービンロータ
JPH0734202A (ja) * 1993-07-23 1995-02-03 Toshiba Corp 蒸気タービン用ロータ
JP3315800B2 (ja) * 1994-02-22 2002-08-19 株式会社日立製作所 蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン
EP0759499B2 (en) 1995-08-21 2005-12-14 Hitachi, Ltd. Steam-turbine power plant and steam turbine
DE19628506A1 (de) 1996-07-15 1998-01-22 Siemens Ag Turbinenwelle
PL183445B1 (pl) * 1996-02-29 2002-06-28 Siemens Ag Wał turbiny i sposób wytwarzania wału turbiny
JP3999402B2 (ja) 1998-06-09 2007-10-31 三菱重工業株式会社 蒸気タービンの異材溶接ロータ
JP3793667B2 (ja) * 1999-07-09 2006-07-05 株式会社日立製作所 低圧蒸気タービン最終段動翼の製造方法
JP2001317301A (ja) * 1999-10-21 2001-11-16 Toshiba Corp 蒸気タービンロータおよびその製造方法
FR2800124B1 (fr) 1999-10-21 2004-03-19 Toshiba Kk Rotor combine de turbine a vapeur
US6454531B1 (en) 2000-12-27 2002-09-24 General Electric Company Fabricating turbine rotors composed of separate components
JP3439197B2 (ja) * 2001-03-06 2003-08-25 三菱重工業株式会社 低合金耐熱鋼及びその熱処理方法並びにタービンロータ
US20030185700A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-02 The Japan Steel Works, Ltd. Heat-resisting steel and method of manufacturing the same
US6749518B2 (en) 2002-04-08 2004-06-15 General Electric Company Inertia welded shaft and method therefor
US6962483B2 (en) * 2003-06-18 2005-11-08 General Electric Company Multiple alloy rotor
DE10348422B4 (de) 2003-10-14 2015-04-23 Alstom Technology Ltd. Thermisch belastetes Bauteil, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
EP1541810A1 (de) * 2003-12-11 2005-06-15 Siemens Aktiengesellschaft Verwendung einer Wärmedämmschicht für ein Bauteil einer Dampfturbine und eine Dampfturbine
EP1577494A1 (de) 2004-03-17 2005-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Geschweisste Turbinenwelle und Verfahren zur deren Herstellung
JP4266194B2 (ja) * 2004-09-16 2009-05-20 株式会社東芝 耐熱鋼、耐熱鋼の熱処理方法および高温用蒸気タービンロータ
JP2007291966A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Toshiba Corp 蒸気タービンおよびタービンロータ
JP4908137B2 (ja) * 2006-10-04 2012-04-04 株式会社東芝 タービンロータおよび蒸気タービン
JP5011931B2 (ja) * 2006-10-06 2012-08-29 株式会社日立製作所 蒸気タービン溶接ロータ
JP4288304B1 (ja) * 2008-10-08 2009-07-01 三菱重工業株式会社 タービンロータ及びタービンロータの製造方法
CN102428197B (zh) * 2009-05-22 2013-12-11 西门子公司 铁素体马氏体铁基合金,部件和方法
US8523519B2 (en) * 2009-09-24 2013-09-03 General Energy Company Steam turbine rotor and alloy therefor
US20110100961A1 (en) 2009-11-05 2011-05-05 Alstom Technology Ltd Welding process for producing rotating turbomachinery

Also Published As

Publication number Publication date
CN103195486A (zh) 2013-07-10
CN103195486B (zh) 2016-08-03
JP2013142201A (ja) 2013-07-22
US9039365B2 (en) 2015-05-26
EP2623713B1 (en) 2015-08-26
US20130177407A1 (en) 2013-07-11
RU2012158312A (ru) 2014-07-10
EP2623713A1 (en) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6088236B2 (ja) ロータ、蒸気タービン並びにロータの製造方法
JP4783053B2 (ja) 蒸気タービン発電設備
KR101318487B1 (ko) 증기 터빈 발전 설비의 냉각 방법 및 장치
US7771166B2 (en) Welded turbine shaft and method for producing said shaft
JP2008088525A (ja) タービンロータおよび蒸気タービン
US20120189460A1 (en) Welded Rotor, a Steam Turbine having a Welded Rotor and a Method for Producing a Welded Rotor
JP6334840B2 (ja) 溶接ロータ、溶接ロータを有する蒸気タービン及び溶接ロータの製造方法
US9416671B2 (en) Bimetallic turbine shroud and method of fabricating
JP2014012882A (ja) 区分式ロータ、区分式ロータを有する蒸気タービン並びに区分式ロータの製造方法
JP5864862B2 (ja) 複数ブレード段を担持することができる成形ロータホイール
EP2612987A2 (en) A multi-material rotor for a steam turbine and a method for producing a multi-material rotor
US20130101431A1 (en) Rotor, a steam turbine and a method for producing a rotor
US20120189459A1 (en) Welded Rotor, a Steam Turbine having a Welded Rotor and a Method for Producing a Welded Rotor
Nomoto Development in materials for ultra-supercritical and advanced ultra-supercritical steam turbines
US20140093377A1 (en) Extruded rotor, a steam turbine having an extruded rotor and a method for producing an extruded rotor
KR20100033421A (ko) 저압 터빈용 로터
JP7288374B2 (ja) 蒸気タービン

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151210

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6088236

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees