JP6118242B2 - 回転機械翼及び蒸気タービン - Google Patents
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Description
図8は、板バネ部材による反力Nと実機から受ける加振力Fとの比N/Fと、板バネ部材が設けられたタービン翼の振動数及び減衰との関係を示すグラフである。図8に示すように、板バネ部材が設けられたタービン翼が減衰効果を発揮するためには、ある加振力に対して減衰が大きくなる領域(図8のIdで示すN/Fの領域)で使用することが理想である。
しかしながら、実機での加振力(図8のReで示すN/F)は実機に依存する一定の値であるので、仮に板バネ部材の反力が大きすぎると減衰が効かないことがある。即ち、反力が大きすぎると、減衰が効く前に、高サイクル疲労(HCF)に対する強度が維持できなくなる可能性があった。
そして、調整部材を用いて付勢部材の付勢力を調整することによって、付勢部材の反力を希望とする反力となるように調整が可能となる。これにより、腹側部と背側部との間における位置変動の減衰特性を所望の特性に設定することができる。
上記構成によれば、完成した回転機械翼の外から板状バネ部材の反力の調整が可能となる。
上記構成によれば、隙間調整片及び弾性変形部の位置ずれを防止することができる。
上記構成によれば、最も振動が大きくなる翼本体の中央部の付勢部材の付勢力を調整することによって、十分な減衰効果を得ることができる。
上記構成によれば、同一の段の翼群に、中実静翼と比較して自励振動の生じにくい中空の回転機械翼を配列して、自励振動を抑制することができる。
以下、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンについて図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の回転機械用部材である静翼10が適用される蒸気タービン1は、発電プラント等で用いられているものである。例えば、このような蒸気プラントとしては、高圧の蒸気を発生する蒸気発生器2と、蒸気発生器2から高圧の蒸気が直接供給される高圧蒸気タービン3と、蒸気発生器2及び高圧蒸気タービン3からの蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器4と、湿分分離加熱器4から低圧の蒸気が供給される低圧蒸気タービン(以下、蒸気タービン1という)が設けられている。
低圧最終段の静翼10は、上流側の段にある静翼10に比べて、特に翼高さが長いものとなっている。低圧最終段において、静翼10は、図1に示すように、ロータ軸8の周方向(図中、矢印Pで示す)に所定の間隔で複数配列されており、翼群を形成している。
なお、「翼高さ方向」とは、図4に示す翼形の断面に垂直な方向であり、静翼10の平均反り線(骨格線ともいう、図中、一点鎖線Cで示す)に直交する方向である。
また、本発明の翼本体は、腹側部材14と背側部材15との各裏面14a、15aによって空洞部18が画成されたものより構成されている。
また、空洞部18は、腹側部材14に形成されたスリット19a,19bによって、静翼10の内部(空洞部18)と外部とが連通され、静翼10の表面に付着した水滴を内部に取り込んで除去するようにしている。
調整ボルト26の配置位置は、対象とする振動モードに応じて調整位置を選択することができる。
図1に示すように、本実施形態では、蒸気タービン1の作動時において、その運転条件によっては、静翼10に自励振動が生じ、静翼10が弾性変形することがある。例えば、腹側部材14が後縁部17側に弾性変形すると共に、背側部材15が前縁部16側に弾性変形するなどして、腹側部材14の裏面14aと背側部材15の裏面15aとの間には、相対的な位置変動が生じることがある。
また、板状バネ部材20が静翼10の腹側部材14と背側部材15とを押圧することによって、より効果的に静翼10の振動を抑制することができる。
例えば、図8に示すように、板状バネ部材20による反力Nと蒸気タービン1からの加振力Fとの比N/Fが加振力Fに対して減衰が大きくなる領域Idより大きい場合、反力Nが小さくなるように調整ボルト26を調整することにより、必要な減衰効果を得ることができる。
これにより、腹側部と背側部との間における位置変動の減衰特性を所望の特性に設定することができる。結果としてダンパとして機能する板状バネ部材20による振動低減効果の向上を図ることができる。換言すれば、実機の加振力に対して、必要な減衰が得られるダンパ反力を容易に得ることができる。
また、板状バネ部材20の反力を調整・変更したい場合でも、再設計や金型調整の必要がなくなる。
以下、本発明の第二実施形態の静翼10Bを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の静翼10Bに設けられた調整部材は、板状バネ部材20の弾性変形部21と静翼10Bの腹側部材14との距離を調整する複数の隙間調整片31(シム、スペーサー、ライナー)である。複数の隙間調整片31は、円形板形状をなし、弾性変形部21と静翼10Bの腹側部材14との間に配置される。
また、複数の隙間調整片31間と、隙間調整片31と弾性変形部21との間の少なくとも一方に、凹凸嵌合部が設けられていることによって、隙間調整片31及び弾性変形部21の位置ずれを防止することができる。
2 蒸気発生器
3 高圧蒸気タービン
4 湿分分離加熱器
6 蒸気入口
7 蒸気通路
8 ロータ軸
9 動翼
10,10B 静翼
11 シュラウド
12 翼根リング
14 腹側部材(腹側部)
14a 裏面
15 背側部材(背側部)
15a 裏面
16 前縁部
17 後縁部
18 空洞部
19a,19b スリット
20 板状バネ部材(付勢部材)
21 弾性変形部
22 連結部
23,24 接触部
26 調整ボルト(調整部材)
26a 軸部
26b 頭部
27 ネジ孔
28 ザグリ
29,29B 凹部
31 隙間調整片
31a 凸部
31b 凹部
Claims (8)
- 腹側部の裏面と背側部の裏面とによって空洞部が画成された翼本体と、
前記空洞部に、前記空洞部から前記裏面を押圧可能に配置された付勢部材と、
前記付勢部材の付勢力を調整する調整部材と、を有することを特徴とする回転機械翼。 - 前記付勢部材は、板状をなし、
前記背側部の裏面に密着する接触部と、
前記腹側部に接して、前記接触部を付勢する弾性変形部と、を有する板状バネ部材であり、
前記調整部材は、前記腹側部と前記弾性変形部との相対位置を調整することを特徴とする請求項1に記載の回転機械翼。 - 前記調整部材は、前記腹側部から前記背側部へ向けてねじ込まれて、前記弾性変形部を押圧するボルトであることを特徴とする請求項2に記載の回転機械翼。
- 前記弾性変形部にはボルトの先端が挿入される凹部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の回転機械翼。
- 前記調整部材は、前記弾性変形部と前記腹側部との距離を調整する複数の隙間調整片であることを特徴とする請求項2に記載の回転機械翼。
- 前記複数の隙間調整片間と、前記隙間調整片と前記弾性変形部との間の少なくとも一方に、凹凸嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の回転機械翼。
- 前記翼本体は、長手方向の両端が支持され、
前記調整部材は、翼本体の長さ方向に間隔をおいて少なくとも一つが設けられ、少なくとも前記翼本体の中央部に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の回転機械翼。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の回転機械翼が、ロータ軸の周方向に所定の間隔をあけて配列されていることを特徴とする蒸気タービン。
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