JP6280769B2 - Rotor blade and rotating machine - Google Patents
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Description
本発明は、動翼及び回転機械に関する。 The present invention relates to a moving blade and a rotating machine.
蒸気タービンは、動翼を有するロータと、ロータの周囲に配置され、静翼を有するステータとを備えている。動翼の振動は疲労破壊をもたらす可能性がある。そのため、動翼が振動した場合、その振動を減衰することが望まれる。動翼の振動を減衰する技術として摩擦ダンパが知られている。摩擦ダンパは、部材の摩擦を利用して動翼の振動を減衰する。動翼の先端に設けられたシュラウドの摩擦を利用して動翼の振動を減衰する技術が特許文献1に開示されている。
The steam turbine includes a rotor having moving blades, and a stator disposed around the rotor and having stationary blades. The vibration of the rotor blade can cause fatigue failure. For this reason, when the moving blade vibrates, it is desired to attenuate the vibration. A friction damper is known as a technique for attenuating vibration of a moving blade. The friction damper attenuates the vibration of the moving blade by using the friction of the member.
動翼は励振力の作用により振動する。励振力は、例えば、蒸気の流れ、及びロータの回転速度のような不確定要素に起因する。そのため、摩擦ダンパの構造によっては、振動を十分に減衰できない可能性がある。 The rotor blades vibrate due to the action of the excitation force. The excitation force is due to uncertain factors such as steam flow and rotor rotational speed, for example. Therefore, depending on the structure of the friction damper, there is a possibility that the vibration cannot be sufficiently damped.
本発明の態様は、励振力が変動しても、高いロバスト性で振動を減衰できる動翼及び回転機械を提供することを目的とする。 An object of an aspect of the present invention is to provide a moving blade and a rotating machine that can attenuate vibrations with high robustness even if the excitation force varies.
本発明の第1の態様は、回転軸を中心に回転可能な軸部材に接続される動翼であって、前記軸部材に接続される基端部及び前記回転軸に対する放射方向に関して前記基端部の外側に配置される先端部を有する翼部と、前記翼部の少なくとも一部に設けられ、前記回転軸の周方向に関して一側に配置された第1動翼の第1接触部材と他側に配置された第2動翼の第2接触部材との間に配置される接触部材と、を備え、前記軸部材の回転において、前記接触部材は、第1接触力で前記第1接触部材と接触する第1接触面と、前記第1接触力とは異なる第2接触力で前記第2接触部材と接触する第2接触面と、を有する動翼を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a moving blade connected to a shaft member rotatable about a rotating shaft, wherein the base end is connected to the shaft member and the base end is in a radial direction with respect to the rotating shaft. A wing portion having a tip portion disposed on the outside of the wing portion, a first contact member of the first rotor blade provided on at least a part of the wing portion and disposed on one side with respect to the circumferential direction of the rotating shaft, and the like A contact member disposed between the second moving blade and a second contact member disposed on the side, wherein the contact member is configured to rotate the shaft member with a first contact force. And a second contact surface that contacts the second contact member with a second contact force different from the first contact force.
本発明の第2の態様は、回転軸を中心に回転可能な軸部材と、前記回転軸の周方向に配置され前記軸部材に接続される複数の動翼と、を有するロータと、前記ロータの周囲に配置され、静翼を有するステータと、前記動翼の翼部のそれぞれに設けられた接触部材と、を備え、前記複数の接触部材は、前記回転軸を囲むように配置され、前記複数の接触部材のうち少なくとも一つの接触部材は、前記軸部材の回転において、前記周方向に関して一側に配置された第1接触部材と第1接触力で接触する第1接触面と、他側に配置された第2接触部材と前記第1接触力とは異なる第2接触力で接触する第2接触面と、を有する回転機械を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotor having a shaft member rotatable around a rotating shaft, and a plurality of moving blades arranged in a circumferential direction of the rotating shaft and connected to the shaft member, and the rotor A stator having a stationary blade and a contact member provided on each of the blade portions of the moving blade, wherein the plurality of contact members are disposed so as to surround the rotating shaft, At least one contact member among the plurality of contact members includes a first contact surface that contacts with a first contact member disposed on one side with respect to the circumferential direction with a first contact force in the rotation of the shaft member, and the other side A rotating machine having a second contact member disposed on the second contact member and a second contact surface contacting with a second contact force different from the first contact force is provided.
本発明の態様によれば、励振力が変動しても、高いロバスト性で振動を減衰できる。 According to the aspect of the present invention, vibration can be attenuated with high robustness even if the excitation force varies.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the constituent elements in the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る回転機械1の一例を模式的に示す図である。本実施形態においては、回転機械1が蒸気タービンである例について説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a
図1に示すように、蒸気タービン1は、回転軸AXを中心に回転可能なロータ2と、ロータ2の周囲に配置されるステータ3とを備えている。ロータ2は、回転軸AXを中心に回転可能な軸部材4と、軸部材4に接続される複数の動翼5とを有する。ステータ3は、ケーシング6と、ケーシング6に設けられた静翼7とを有する。
As shown in FIG. 1, the
ロータ2は、軸受8を介してケーシング6に回転可能に支持される。ロータ2の少なくとも一部は、ケーシング6の内側に配置される。動翼5は、ロータディスク9を介して軸部材4と接続される。動翼5は、回転軸AXの周方向に複数配置される。また、動翼5は、回転軸AXと平行な方向に複数段配置される。
The
静翼7は、回転軸AXの周方向に複数配置される。また、静翼7は、回転軸AXと平行な方向に複数段配置される。動翼5は、回転軸AXと平行な方向に関して所定間隔で複数段配置される。静翼7は、回転軸AXと平行な方向に関して動翼5の間に配置されるように複数段配置される。
A plurality of
ケーシング6は、動翼5及び静翼7が配置される蒸気通路10と、蒸気通路10に蒸気を供給する蒸気供給口11と、蒸気通路10の蒸気を排出する蒸気排出口12とを有する。蒸気供給口11から供給された蒸気は、動翼5及び静翼7と接触しながら、蒸気通路10を流れる。蒸気が動翼5と接触すると、ロータ2が中心軸AXを中心に回転する。ロータ2が回転すると、軸部材4と接続された発電機が駆動される。蒸気通路10を流れた蒸気は、蒸気排出口12から排出される。
The casing 6 includes a
以下の説明においては、蒸気によりロータ2が回転している期間を適宜、回転期間、と称し、ロータ2が回転していない期間を適宜、非回転期間、と称する。回転期間は、蒸気タービン1が稼働している運転期間を含む。非回転期間は、蒸気タービン1が稼動していない非運転期間を含む。
In the following description, a period during which the
図2は、本実施形態に係る動翼5の一例を示す斜視図である。図2に示すように、動翼5は、翼部20を有する。翼部20は、軸部材4に接続される基端部21と、回転軸AXに対する放射方向に関して基端部21の外側に配置される先端部22と、回転軸AXに対する放射方向に関して基端部21と先端部22との間に配置される中間部23とを有する。動翼5は、翼部20の基端部21に配置される翼根31と、翼部20の先端部22に配置されるシュラウド32と、翼部20の中間部23に配置されるスタブ33とを備えている。翼部20の基端部21は、翼根31を介して軸部材4に接続される。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
シュラウド32は、翼部20から張り出すように設けられる。スタブ33は、翼部20から張り出すように設けられる。複数の動翼5のそれぞれが、シュラウド32及びスタブ33を有する。シュラウド32及びスタブ33は、ロータ2(軸部材4)の回転期間において、動翼5の振動を減衰する。
The
図3は、回転軸AXの周方向に隣り合う2つの動翼5のシュラウド32の一例を模式的に示す図である。図4は、回転軸AXの周方向に隣り合う2つの動翼5のスタブ33の一例を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of the
ロータ2(軸部材4)が回転すると、複数の動翼5のそれぞれに遠心力が作用する。その遠心力により、動翼5(翼部20)に形成されている捩れを無くす方向の捩りモーメントが翼部20に作用する。図3の矢印R2で示すように、ロータ2が回転すると、翼部20の先端部22(シュラウド32)に捩りモーメントが作用する。図4の矢印R3で示すように、ロータ2が回転すると、翼部20の中間部23(スタブ33)に捩りモーメントが作用する。捩りモーメントの作用により、複数の翼部20のそれぞれは、捩り変形する。
When the rotor 2 (shaft member 4) rotates, centrifugal force acts on each of the plurality of
図5は、回転軸AXの周方向に配置される複数のシュラウド32の一例を模式的に示す図である。図6は、回転軸AXの周方向に配置される複数のスタブ33の一例を模式的に示す図である。複数のシュラウド32は、回転軸AXを囲むように配置される。複数のスタブ33は、回転軸AXを囲むように配置される。ロータ2が回転すると、捩りモーメントにより、翼部20が捩り変形する。図5に示すように、翼部20が捩り変形すると、回転軸AXの周方向に配置された複数のシュラウド32が互いに接触する。ロータ2の回転により、複数のシュラウド32が互いに接触して、回転軸AXを囲む環状構造体を形成する。同様に、図6に示すように、翼部20が捩り変形すると、回転軸AXの周方向に配置された複数のスタブ33が互いに接触する。ロータ2の回転により、複数のスタブ33が互いに接触して、回転軸AXを囲む環状構造体を形成する。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a plurality of
ロータ2の回転期間において、例えば蒸気と動翼5との接触により、動翼5に励振力が作用し、動翼5が振動する可能性がある。シュラウド32とその隣のシュラウド32とが接触した状態で相対移動(摩擦)することにより、動翼5の振動が減衰する。スタブ33とその隣のスタブ33とが接触した状態で相対移動(摩擦)することにより、動翼5の振動が減衰する。以下の説明においては、シュラウド32及びスタブ33を総称して適宜、接触部材30、と称する。
During the rotation period of the
接触部材30は、翼部20から張り出すように、翼部20の少なくとも一部に設けられる。接触部材30は、複数の動翼5の翼部20のそれぞれに設けられる。ロータ2の回転期間において、接触部材30は、隣の動翼5の接触部材30と接触する。ロータ2の非回転期間において、接触部材30は、隣の動翼5の接触部材30と接触しない。すなわち、ロータ2の回転期間においては、隣り合う接触部材30は接触し、ロータ2の非回転期間においては、隣り合う接触部材30の間に間隙が形成される。隣り合う翼部20は、ロータ2の回転期間及び非回転期間の両方で接触しない。
The
図7は、本実施形態に係る接触部材30(シュラウド32)の一例を示す図である。図7に示すように、接触部材30は、回転軸AXの周方向に関して一側に設けられた突起部41及び突起部42と、回転軸AXの周方向に関して他側に設けられた突起部46及び突起部47とを有する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the contact member 30 (the shroud 32) according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the
また、接触部材30は、回転軸AXの周方向に関して一側に設けられた側面43、側面44、及び側面45と、回転軸AXの周方向に関して他側に設けられた側面48、側面49、及び側面50とを有する。側面43、側面44、及び側面45のそれぞれは、異なる方向を向く。側面48、側面49、及び側面50のそれぞれは、異なる方向を向く。
Further, the
また、接触部材30は、突起部41と突起部46とを結ぶように配置された側面51と、突起部42と突起部47とを結ぶように配置された側面52とを有する。
Further, the
回転軸AXの周方向に複数の接触部材30が配置された状態で、接触部材30の側面43とその隣の接触部材30の側面48とが対向し、接触部材30の側面44とその隣の接触部材30の側面49とが対向し、接触部材30の側面45とその隣の接触部材30の側面50とが対向するように、複数の接触部材30が回転軸AXの周方向に配置される。
In a state where a plurality of
図8は、ロータ2(軸部材4)の非回転期間における接触部材30の一例を示す図である。図9は、ロータ2(軸部材4)の回転期間における接触部材30の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the
図8及び図9に示すように、接触部材30が回転軸AXの周方向に関して複数配置される。図8及び図9に示す例において、接触部材30は、接触部材301と、接触部材301とは形状が異なる接触部材302とを含む。接触部材301と接触部材302とは、回転軸AXの周方向に関して交互に配置される。本実施形態において、接触部材301における側面44と側面52との距離Wsと、接触部材302における側面44と側面52との距離Wbとが異なるように、接触部材301及び接触部材302それぞれの形状が定められている。
As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of
回転軸AXの周方向に関して接触部材301の一側及び他側のそれぞれに接触部材302が配置される。以下の説明においては、便宜上、1つの接触部材301を、接触部材30M、と称し、回転軸AXの周方向に関して接触部材30Mの一側に配置された接触部材302を、接触部材30L、と称し、回転軸AXの周方向に関して接触部材30Mの他側に配置された接触部材302を、接触部材30R,と称する。接触部材30Mは、接触部材30Lと接触部材30Rとの間に配置される。
図8に示すように、ロータ2の非回転において、接触部材30Mと接触部材30Lとは接触せず、接触部材30Mと接触部材30Rとは接触しない。ロータ2の非回転において、接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49との間隙Gsの寸法と、接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44との間隙Gbの寸法とは、異なる。本実施形態においては、間隙Gbの寸法は、間隙Gsの寸法よりも大きい。
As shown in FIG. 8, when the
図9に示すように、ロータ2の回転において、複数の動翼5(翼部20)のそれぞれが捩り変形する。本実施形態においては、接触部材30Mを有する動翼5、接触部材30Lを有する動翼5、及び接触部材30Rを有する動翼5のそれぞれが捩り変形することによって、接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とが接触し、接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とが接触する。
As shown in FIG. 9, during the rotation of the
本実施形態においては、接触部材30Mの側面44が、ロータ2の回転において接触部材30Lと接触する第1接触面である。接触部材30Mの側面49が、ロータ2の回転において接触部材30Rと接触する第2接触面である。
In the present embodiment, the
以下の説明においては、接触部材30Mの側面(第1接触面)44と接触部材30Lの側面49との接触部を適宜、第1接触部C1、と称し、接触部材30Mの側面(第2接触面)49と接触部材30Rの側面44との接触部を適宜、第2接触部C2、と称する。
In the following description, the contact portion between the side surface (first contact surface) 44 of the
本実施形態においては、ロータ2の回転において、第1接触部C1における接触力F1と、第2接触部C2における接触力F2とは異なる。第1接触部C1における接触力F1とは、ロータ2の回転期間において、接触部材30Mの側面(第1接触面)44が接触部材30Lと接触したときにその第1接触面44に作用する力を含み、接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とが押し付け合う力(押付荷重)をいう。第2接触部C2における接触力F2とは、ロータ2の回転期間において、接触部材30Mの側面(第2接触面)49が接触部材30Rと接触したときにその第2接触面49に作用する力を含み、接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とが押し付け合う力(押付荷重)をいう。
In the present embodiment, in the rotation of the
本実施形態において、第1接触面44は、接触力F1で接触部材30Lと接触する。第2接触面49は、接触力F1よりも小さい接触力F2で接触部材30Rと接触する。
In the present embodiment, the
図9に示すように、回転軸AXの周方向に関して、接触部材301と接触部材302とが交互に配置され、接触力F1で接触する第1接触部C1と接触力F2で接触する第2接触部C2とが交互に配置される。
As shown in FIG. 9, with respect to the circumferential direction of the rotation axis AX, the
次に、本実施形態に係る蒸気タービン1の動作の一例について説明する。図8を参照して説明したように、蒸気タービン1の非運転期間(ロータ2の非回転期間)においては、隣り合う接触部材30は、非接触状態である。ロータ2の非回転において、翼部20に捩りモーメントは作用しない。ロータ2の非回転状態は、翼部20に捩りモーメントが作用しない翼部20の初期状態を含む。
Next, an example of operation | movement of the
翼部20の初期状態において、間隙Gb及び間隙Gsが形成される。接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とは間隙Gsを介して対向する。接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とは間隙Gbを介して対向する。翼部20の初期状態において、間隙Gbの寸法は、間隙Gsの寸法よりも大きい。
In the initial state of the
蒸気タービン1の運転が開始され、ロータ2(軸部材4)が回転すると、複数の動翼5のそれぞれに遠心力が作用する。その遠心力により、翼部20に形成されている捩れを無くす方向の捩りモーメントが翼部20に作用する。捩りモーメントは、複数の動翼5のそれぞれに作用する。捩りモーメントが作用された翼部20は捩り変形する。ロータ2の回転状態は、翼部20の捩り変形状態を含む。
When the operation of the
図9を参照して説明したように、翼部20の捩り変形により、接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とが接触して第1接触部C1が形成される。また、翼部20の捩り変形により、接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とが接触して第2接触部C2が形成される。すなわち、翼部20の初期状態において形成されていた間隙Gsは、翼部20の捩り変形により、第1接触部C1に変換される。翼部20の初期状態において形成されていた間隙Gbは、翼部20の捩り変形により、第2接触部C2に変換される。翼部20の初期状態において、間隙Gsの寸法は、間隙Gbの寸法よりも小さい。したがって、第1接触部C1の接触力F1は、第2接触部C2の接触力F2よりも大きくなる。
As described with reference to FIG. 9, due to the torsional deformation of the
なお、翼部20の捩れ変形量は、翼部20に作用する遠心力に応じて変化する。遠心力が大きいと、捩れ変形量は大きく、遠心力が小さいと、捩れ変形量は小さい。また、翼部20に作用する遠心力は、ロータ2の回転速度に応じて変化する。ロータ2の回転速度が低いと、遠心力は小さく、ロータ2の回転速度が高いと、遠心力は大きい。したがって、ロータ2の回転速度が低いと、翼部20の捩れ変形量は小さく、ロータ2の回転速度が高いと、翼部20の捩れ変形量は大きい。したがって、ロータ2の回転速度が高いと、接触力C1及び接触力C2は大きくなる。ロータ2の回転速度が低いと、接触力C1及び接触力C2は小さくなる。
Note that the amount of torsional deformation of the
蒸気タービン1の運転期間において、例えば蒸気の流れにより、動翼5に励振力が作用する可能性がある。また、ロータ2の回転により、動翼5に励振力が作用する可能性がある。励振力の作用により、動翼5が振動する可能性がある。本実施形態においては、第1接触部C1及び第2接触部C2において摩擦が発生することにより、励振力に起因する動翼5の振動が減衰される。
During the operation period of the
本実施形態において、第1接触部C1の摩擦とは、接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とが接触した状態で相対移動することをいう。第2接触部C2の摩擦とは、接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とが接触した状態で相対移動することをいう。
In the present embodiment, the friction of the first contact portion C1 refers to relative movement while the
以下の説明においては、相対移動せずに接触状態の接触部材30Mの側面44と接触部材30Lの側面49とが、接触状態を維持したまま相対移動を開始することを適宜、第1接触部C1の摩擦の開始、と称する。また、相対移動せずに接触状態の接触部材30Mの側面49と接触部材30Rの側面44とが、接触状態を維持したまま相対移動を開始することを適宜、第2接触部C2の摩擦の開始、と称する。摩擦の開始を、滑りの開始、と称してもよい。
In the following description, the first contact portion C1 appropriately determines that the
本実施形態においては、蒸気タービン1の運転期間において、接触部材30は、接触力が異なる第1接触部C1及び第2接触部C2を形成する。第1接触部C1の接触力F1と第2接触部C2の接触力F2とが異なるため、動翼5に励振力が作用したとき、第1接触部C1の摩擦開始時点と第2接触部C2の摩擦開始時点とは異なる。
In the present embodiment, during the operation period of the
例えば、第1接触部C1及び第2接触部C2が形成されている状態で、動翼5に第1励振力E1が作用した場合、まず、小さい接触力F2の第2接触部C2において、摩擦(滑り)が開始される。第1励振力E1が小さい場合、第2接触部C2は摩擦を開始するものの、第1接触部C1において摩擦は開始されない。動翼5に第1励振力E1が作用した場合、第2接触部C2において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
For example, when the first excitation force E1 is applied to the moving
第1接触部C1及び第2接触部C2が形成されている状態で、動翼5に第1励振力E1よりも大きい第2励振力E2が作用した場合、第2接触部C2において摩擦が発生している状態で、大きい接触力F1の第1接触部C1において、摩擦(滑り)が開始される。すなわち、第2励振力E2が作用した場合、第2接触部C2における摩擦と並行して、第1接触部C1において摩擦が発生する。第2接触部C2における側面49と側面44との相対移動(相対移動距離及び相対速度の少なくとも一方を含む)は、第1接触部C1における側面44と側面49との相対移動よりも大きい。動翼5に第2励振力E2が作用した場合、第1接触部C1において発生する摩擦及び第2接触部C2において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
In a state where the first contact portion C1 and the second contact portion C2 are formed, when a second excitation force E2 larger than the first excitation force E1 acts on the moving
図10及び図11は、本実施形態に係る接触部材30を有する動翼5の振動特性の一例を示す図である。図10及び図11において、本実施形態に係る動翼5の振動特性は、ラインLaで示す。比較例として、従来構造の動翼5の振動特性をラインLjで示す。従来構造の動翼5とは、回転軸AXの周方向に配置された接触部材30の複数の接触部それぞれの接触力が同一である動翼5をいう。
FIG.10 and FIG.11 is a figure which shows an example of the vibration characteristic of the moving
図10及び図11において、横軸は、接触部材30の接触部の接触力を動翼5に作用する励振力で除した値(接触力/励振力)である。図10及び図11において、横軸の数値が大きいほど励振力が小さく、横軸の数値が小さいほど励振力が大きい。
10 and 11, the horizontal axis represents a value (contact force / excitation force) obtained by dividing the contact force of the contact portion of the
図10において、縦軸は、回転軸AXの周方向に配置される複数の動翼5全体(動翼ユニット)の固有振動数である。励振力が小さい場合、接触部材30の接触部は摩擦せず、接触部材30は環状構造体を形成する。環状構造体を含む動翼ユニットの固有振動数は100Hz程度である。励振力が大きくなり、接触部が摩擦を開始すると、動翼ユニットの固有振動数は低下し、10Hz以下となる。図11において、縦軸は、接触部材30の摩擦による減衰率を対数で示す。
In FIG. 10, the vertical axis represents the natural frequency of the entire plurality of moving blades 5 (moving blade unit) arranged in the circumferential direction of the rotation axis AX. When the excitation force is small, the contact portion of the
上述のように、動翼5に作用する励振力は、例えば、蒸気の流れ、及びロータ2の回転に基づいて発生する。蒸気の流れ、及びロータ2の回転(回転速度)は、機種及び運転条件に応じて変化する。蒸気の流れ、及びロータ2の回転速度のような不確定要素に基づく励振力を正確に予測することは困難である。
As described above, the excitation force acting on the moving
そのため、予測困難な励振力に基づいて摩擦ダンパ(本実施形態においては調整部材)を設計及び製造しても、振動を十分に減衰できない可能性がある。 Therefore, even if a friction damper (adjusting member in the present embodiment) is designed and manufactured based on an excitation force that is difficult to predict, vibrations may not be sufficiently damped.
図11に示すように、従来構造の動翼の場合、ある励振力(接触力/励振力)に対しては高い減衰効果を得られる可能性がある。しかし、予測した励振力が不正確であったり、動翼5に作用する励振力が変動したりすると、所期の減衰効果が得られなくなる。
As shown in FIG. 11, in the case of a moving blade having a conventional structure, there is a possibility that a high damping effect can be obtained for a certain excitation force (contact force / excitation force). However, if the predicted excitation force is inaccurate or the excitation force acting on the moving
本実施形態によれば、接触力F1の第1接触部C1と、接触力F1とは異なる接触力F2の第2接触部C2とが設けられる。第1励振力E1が作用するとき、第2接触部C2において摩擦が発生する。第2励振力E2が作用するとき、第2接触部C2及び第1接触部C1の両方において摩擦が発生する。 According to this embodiment, the 1st contact part C1 of contact force F1 and the 2nd contact part C2 of contact force F2 different from contact force F1 are provided. When the first excitation force E1 is applied, friction is generated at the second contact portion C2. When the second excitation force E2 acts, friction is generated in both the second contact portion C2 and the first contact portion C1.
すなわち、本実施形態においては、複数の励振力(E1、E2)が想定され、いずれの励振力(E1、E2)が作用された場合でも、複数の接触部(C1、C2)のうち、少なくとも一つの接触部において摩擦が発生するように接触部材30が形成される。したがって、仮に励振力が正確に予測できなかったり、動翼5に作用する励振力が変動したりしても、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
That is, in the present embodiment, a plurality of excitation forces (E1, E2) are assumed, and any of the excitation forces (E1, E2) is applied, at least of the plurality of contact portions (C1, C2). The
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる接触力(F1、F2)を有する複数の接触部(C1、C2)を設けたので、予測した励振力が不正確であったり、動翼5に作用する励振力が変動したりしても、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。したがって、動翼5の疲労破壊が抑制され、蒸気タービン1の性能が低下することが抑制される。
As described above, according to the present embodiment, since the plurality of contact portions (C1, C2) having different contact forces (F1, F2) are provided, the predicted excitation force is inaccurate or the moving blade Even if the excitation force acting on the
本実施形態においては、ロータ2の非回転状態(翼部20の初期状態)において、接触部材30の一側に形成される間隙Gsの寸法と他側に形成される間隙Gbの寸法とが異なるように、接触部材30の形状が定められる。これにより、ロータ2の回転(翼部20の捩り変形)を利用して、異なる接触力(F1、F2)を有する複数の接触部(C1、C2)を簡単に設けることができる。
In the present embodiment, the dimension of the gap Gs formed on one side of the
なお、接触部材30の一側に形成される間隙Gsの寸法と他側に形成される間隙Gbの寸法とが異なるように、接触部材30の周囲にスペーサ部材が配置されてもよい。スペーサ部材が接触部材30の側面の少なくとも一部に固定されることによって、間隙の寸法を調整することができる。
A spacer member may be arranged around the
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図12は、本実施形態に係る接触部材30MBの一例を示す図である。図12に示すように、接触部材30MBは、回転軸AXの周方向に関して一側に配置された接触部材30Lと接触可能な第1接触面44Bと、回転軸AXの周方向に関して他側に配置された接触部材30Rと接触可能な第2接触面49Bと、を有する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the contact member 30MB according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the contact member 30MB is disposed on the other side with respect to the
ロータ2の回転において、接触部材30MBの第1接触面44Bと、接触部材30Lの側面49とが接触する。ロータ2の回転において、接触部材30MBの第2接触面49Bと、接触部材30Rの側面44とが接触する。
In the rotation of the
本実施形態においては、ロータ2の回転において、接触部材30Lの側面49に対する接触部材30MBの第1接触面44Bの接触面積と、接触部材30Rの側面44に対する接触部材30MBの第2接触面49Bの接触面積とが異なる。本実施形態において、第2接触面49Bの接触面積は、第1接触面44Bの接触面積よりも小さい。
In this embodiment, in the rotation of the
本実施形態において、第2接触面49Bの表面粗さは、第1接触面44Bの表面粗さよりも大きい。第2接触面49Bに凹凸部が設けられる。第1接触面44Bと接触する接触部材30Lの側面49は平坦面である。第2接触面49Bと接触する接触部材30Rの側面44は平坦面である。
In the present embodiment, the surface roughness of the
第2接触面49Bの接触面積は、第1接触面44Bの接触面積よりも小さいので、ロータ2の回転により、第1接触面44Bと接触部材30Lの側面49とが接触し、第2接触面49Bと接触部材30Rの側面44とが接触した状態において、第2接触面49Bと接触部材30Rの側面44との接触力(摩擦力)F2は、第1接触面44Bと接触部材30Lの側面49との接触力(摩擦力)F1よりも小さい。したがって、動翼5に第1励振力E1が作用したとき、第2接触面49Bと接触部材30Rの側面44との摩擦(滑り)が開始される。動翼5に第2励振力E2が作用したとき、第2接触面49Bと接触部材30Rの側面44とに摩擦(滑り)が発生している状態で、第1接触面44Bと接触部材30Lの側面49との摩擦(滑り)が開始される。
Since the contact area of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力(F1、F2)を有する複数の接触部(C1、C2)が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in this embodiment, since the plurality of contact portions (C1, C2) having different contact forces (F1, F2) are provided, the vibration of the
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図13は、本実施形態に係る接触部材30MCの一例を示す図である。図13に示すように、接触部材30MCは、回転軸AXの周方向に関して一側に配置された接触部材30Lと接触可能な第1接触面44Cと、回転軸AXの周方向に関して他側に配置された接触部材30Rと接触可能な第2接触面49Cと、を有する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the contact member 30MC according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, the contact member 30MC is disposed on the other side with respect to the
ロータ2の回転において、接触部材30MCの第1接触面44Cと、接触部材30Lの側面49とが接触する。ロータ2の回転において、接触部材30MCの第2接触面49Cと、接触部材30Rの側面44とが接触する。
In the rotation of the
本実施形態においては、第1接触面44Cの摩擦係数と第2接触面49Cの摩擦係数とが異なる。本実施形態において、第1接触面44Cを形成する材料と、第2接触面49Cを形成する材料とが異なる。本実施形態において、第2接触面49Cの摩擦係数(静止摩擦係数)は、第1接触面44Cの摩擦係数(静止摩擦係数)よりも小さい。
In the present embodiment, the friction coefficient of the
第2接触面49Cの摩擦係数は、第1接触面44Cの摩擦係数よりも小さいので、ロータ2の回転により、第1接触面44Cと接触部材30Lの側面49とが接触し、第2接触面49Cと接触部材30Rの側面44とが接触した状態において、第2接触面49Cと接触部材30Rの側面44との接触力(摩擦力)F2は、第1接触面44Cと接触部材30Lの側面49との接触力(摩擦力)F1よりも小さい。したがって、動翼5に第1励振力E1が作用したとき、第2接触面49Cと接触部材30Rの側面44との摩擦(滑り)が開始される。動翼5に第2励振力E2が作用したとき、第2接触面49Cと接触部材30Rの側面44とに摩擦(滑り)が発生している状態で、第1接触面44Cと接触部材30Lの側面49との摩擦(滑り)が開始される。
Since the friction coefficient of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力(F1、F2)を有する複数の接触部(C1、C2)が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in this embodiment, since the plurality of contact portions (C1, C2) having different contact forces (F1, F2) are provided, the vibration of the
なお、上述の第1実施形態から第3実施形態においては、接触部材(30など)がシュラウド32である例について主に説明した。接触部材(30など)がスタブ33でもよい。スタブ33において、異なる接触力を有する複数の接触部が設けられることによっても、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
In the first to third embodiments described above, the example in which the contact member (30 or the like) is the
なお、上述の各実施形態において、接触力F1の第1接触部C1と、接触力F2の第2接触部C2とは、回転軸AXの周方向に関して交互に配置されなくてもよい。例えば、第1接触部C1の隣に第1接触部C1が配置されてもよい。換言すれば、1つの接触部材30のうち、回転軸AXの周方向に関して一側の接触部の接触力と、他側の接触部の接触力とが同じでもよい。回転軸AXの周方向に配置される複数の接触部材30のうち、少なくとも一つの接触部材30の第1接触部C1の接触力と第2接触部C2の接触力とが異なればよい。
In each of the above-described embodiments, the first contact portions C1 having the contact force F1 and the second contact portions C2 having the contact force F2 may not be alternately arranged with respect to the circumferential direction of the rotation axis AX. For example, the first contact portion C1 may be disposed next to the first contact portion C1. In other words, in one
なお、回転軸AXの周方向に複数の接触部が設けられる場合、それら接触部の接触力は、2つの値(F1、F2)に限られず、3つ以上の任意の値だけ定められてもよい。例えば、回転軸AXの周方向に、接触力F1の第1接触部と、接触力F1とは異なる接触力F2の第2接触部と、接触力F1及び接触力F2とは異なる接触力F3の第3接触部とが設けられてもよい。 Note that when a plurality of contact portions are provided in the circumferential direction of the rotation axis AX, the contact force of these contact portions is not limited to two values (F1, F2), and may be determined by only three or more arbitrary values. Good. For example, in the circumferential direction of the rotation axis AX, the first contact portion of the contact force F1, the second contact portion of the contact force F2 different from the contact force F1, and the contact force F3 different from the contact force F1 and the contact force F2. A third contact portion may be provided.
なお、上述の実施形態においては、動翼5が蒸気タービン1に適用されることとした。上述の実施形態に係る動翼5は、ガスタービン及び圧縮機のような回転機械に適用されてもよい。
In the above-described embodiment, the moving
1 回転機械
2 ロータ
3 ステータ
4 軸部材
5 動翼
6 ケーシング
7 静翼
8 軸受
9 ロータディスク
10 蒸気通路
11 蒸気供給口
12 蒸気排出口
20 翼部
21 基端部
22 先端部
23 中間部
30 接触部材
30L 接触部材
30M 接触部材
30R 接触部材
31 翼根
32 シュラウド
33 スタブ
41 突起部
42 突起部
43 側面
44 側面
45 側面
46 突起部
47 突起部
48 側面
49 側面
50 側面
51 側面
52 側面
301 接触部材
302 接触部材
AX 回転軸
C1 第1接触部
C2 第2接触部
F1 接触力
F2 接触力
Gb 間隙
Gs 間隙
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記軸部材に接続される基端部及び前記回転軸に対する放射方向に関して前記基端部の外側に配置される先端部を有する翼部と、
前記翼部の少なくとも一部に設けられ、前記回転軸の周方向に関して一側に配置された第1動翼の第1接触部材と他側に配置された第2動翼の第2接触部材との間に配置される接触部材と、を備え、
前記軸部材の回転において、前記接触部材は、第1接触力で前記第1接触部材と接触する第1接触面と、前記第1接触力とは異なる第2接触力で前記第2接触部材と接触する第2接触面と、を有し、
前記第1接触面の表面粗さと前記第2接触面の表面粗さとが異なる動翼。 A rotor blade connected to a shaft member rotatable about a rotating shaft,
A wing portion having a proximal end portion connected to the shaft member and a distal end portion disposed outside the proximal end portion with respect to a radial direction with respect to the rotation shaft;
A first contact member of a first moving blade disposed on one side with respect to a circumferential direction of the rotating shaft, and a second contact member of a second moving blade disposed on the other side, provided on at least a part of the blade portion. A contact member disposed between,
In the rotation of the shaft member, the contact member contacts the first contact surface with the first contact force with a first contact force, and the second contact member with a second contact force different from the first contact force. a second contact surface that contacts and possess,
A moving blade in which the surface roughness of the first contact surface is different from the surface roughness of the second contact surface .
前記軸部材に接続される基端部及び前記回転軸に対する放射方向に関して前記基端部の外側に配置される先端部を有する翼部と、
前記翼部の少なくとも一部に設けられ、前記回転軸の周方向に関して一側に配置された第1動翼の第1接触部材と他側に配置された第2動翼の第2接触部材との間に配置される接触部材と、を備え、
前記軸部材の回転において、前記接触部材は、第1接触力で前記第1接触部材と接触する第1接触面と、前記第1接触力とは異なる第2接触力で前記第2接触部材と接触する第2接触面と、を有し、
前記第1接触面の摩擦係数と前記第2接触面の摩擦係数とが異なる動翼。 A rotor blade connected to a shaft member rotatable about a rotating shaft,
A wing portion having a proximal end portion connected to the shaft member and a distal end portion disposed outside the proximal end portion with respect to a radial direction with respect to the rotation shaft;
A first contact member of a first moving blade disposed on one side with respect to a circumferential direction of the rotating shaft, and a second contact member of a second moving blade disposed on the other side, provided on at least a part of the blade portion. A contact member disposed between,
In the rotation of the shaft member, the contact member contacts the first contact surface with the first contact force with a first contact force, and the second contact member with a second contact force different from the first contact force. a second contact surface that contacts and possess,
The moving blade in which the friction coefficient of the first contact surface and the friction coefficient of the second contact surface are different .
前記ロータの周囲に配置され、静翼を有するステータと、
前記動翼の翼部のそれぞれに設けられた接触部材と、を備え、
前記複数の接触部材は、前記回転軸を囲むように配置され、
前記複数の接触部材のうち少なくとも一つの接触部材は、前記軸部材の回転において、前記周方向に関して一側に配置された第1接触部材と第1接触力で接触する第1接触面と、他側に配置された第2接触部材と前記第1接触力とは異なる第2接触力で接触する第2接触面と、を有し、
前記第1接触面の表面粗さと前記第2接触面の表面粗さとが異なる回転機械。 A rotor having a shaft member rotatable around a rotation shaft, and a plurality of moving blades arranged in a circumferential direction of the rotation shaft and connected to the shaft member;
A stator disposed around the rotor and having stationary vanes;
A contact member provided on each of the blade portions of the moving blade,
The plurality of contact members are arranged so as to surround the rotating shaft,
At least one contact member among the plurality of contact members includes a first contact surface that contacts the first contact member disposed on one side with respect to the circumferential direction with a first contact force in rotation of the shaft member, and the like. have a, a second contact surface in contact with a different second contact force and the second contact member disposed on a side of the first contact force,
A rotating machine in which the surface roughness of the first contact surface is different from the surface roughness of the second contact surface .
前記ロータの周囲に配置され、静翼を有するステータと、
前記動翼の翼部のそれぞれに設けられた接触部材と、を備え、
前記複数の接触部材は、前記回転軸を囲むように配置され、
前記複数の接触部材のうち少なくとも一つの接触部材は、前記軸部材の回転において、前記周方向に関して一側に配置された第1接触部材と第1接触力で接触する第1接触面と、他側に配置された第2接触部材と前記第1接触力とは異なる第2接触力で接触する第2接触面と、を有し、
前記第1接触面の摩擦係数と前記第2接触面の摩擦係数とが異なる回転機械。
A rotor having a shaft member rotatable around a rotation shaft, and a plurality of moving blades arranged in a circumferential direction of the rotation shaft and connected to the shaft member;
A stator disposed around the rotor and having stationary vanes;
A contact member provided on each of the blade portions of the moving blade,
The plurality of contact members are arranged so as to surround the rotating shaft,
At least one contact member among the plurality of contact members includes a first contact surface that contacts the first contact member disposed on one side with respect to the circumferential direction with a first contact force in rotation of the shaft member, and the like. have a, a second contact surface in contact with a different second contact force and the second contact member disposed on a side of the first contact force,
A rotary machine in which a friction coefficient of the first contact surface is different from a friction coefficient of the second contact surface .
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