JPH01237304A - 蒸気タービン動翼押上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービン動翼の植込部に設ける蒸気ター
ビン動翼押上装置の改良に関する。

（従来の技術） 蒸気タービンプラントにおいて、タービン動翼の振動管
理は安全な運転を行ううえで重要である。

なぜならば、蒸気タービン動翼には、タービンロータの
不釣合振動によって引き起こされる回転数の整数倍の周
波数を有する励振力および動翼がノズルより出た蒸気流
を横切る時に発生する励振力などが働き、これらの励振
力の周波数とタービン動翼の固有撮動数が合致した場合
、タービン動翼か共振する。このときにタービン動翼に
生じる応力が大きくなり、タービン動翼にクラックが発
生する原因のひとつとなる。最悪の場合には、タービン
動翼の飛散という大事故になる場合がおる。

したがってタービン動翼の設計時および組立時には、動
翼の固有振動数を前述した励振力の周波数から離脱させ
ることに注意が払われている。

しかしながら、タービン動翼の固有振動数は、材料の不
均一性、製作時の誤差ならびに植込部の固定状態によっ
て設計時に予想した振動数と異なる場合がおる。そのた
め、タービン静止時にタービン動翼を打撃してその時の
振動を周波数分析して静止時の固有振動数を測定し、こ
の測定した振動数から定格回転時の固有振動数を予測し
ており、この静止時の固有振動数測定値は重要なデータ
で必る。

しかしながら、前述した植込部の固定状態により動翼の
静止時固有振動数が変化する現象があり、定格回転時の
振動数の予測精度を落している。この現象を防止するた
め、例えば特公昭５９−１１０８０４号公報で述べられ
ているような植込部に接着剤を注入して動翼を固定する
方法や油圧ジヤツキにより動翼を押し上げ固定する方法
、特公昭５９−９３９０１号公報のように植込部にネジ
を切りボルト締めにより動翼と固定する方法、また第７
図に示すように動翼］の底部４とロータ側植込部５の間
に押上ばね８を入れた構造のものも実用化されている。

（発明が解決しようとする課題） 前述した植込部の固定状態により動翼の静止時固有振動
数が変化する現象を防止する方法のうち、植込部に接着
剤を注入する方法は、接着剤の注入状態の管理が難しく
、接着剤の硬化するまで測定ができず準備に費やす時間
が長くなる欠点かあった。

また油圧ジヤツキで動翼を押し上げる方法は動翼固定状
態の管理および固定効果は比較的良好であるが、−度に
数本の動翼しか押し上げられないため計測時間がかかる
。さらにロータ側植込部、特に長翼の植込部では、ター
ビン運転時に発生する動翼の遠心力を負担するために、
大ぎな応力と複雑な応力分布状態となる。このために新
たに油圧ジヤツキ挿入用の溝を加工することは得策では
ない。同様の理由により、植込部にネジ穴を設はボルト
締めにより動翼を固定する方法も得策とは言いがたい。

また第７図に示した動翼］の底部４とロータ植込部５の
間に押上ばね８を入れる方法は、比較的簡単な構造であ
るため通常用いられる方法であるが強力で充分な押上ス
トロークを有するばねを用いれば目的とする動翼固定状
態を一様に保つことか可能である。しかしながら、強力
な押上ばねを用いた場合には、ロータ側溝へ動翼を植込
む作業が困難となるため、ばねの押上刃はおのずと制限
される。この押上ばねを用いて組み立てた長翼を見ると
、はとんどその効果が見られないのが現実。

である。

本発明の目的は、簡単な構造で充分な動翼押上刃を有し
、動翼固定状態を一定にして静止時のタービン動翼の固
有振動数計測精度を向上させ、ひいては定格回転時のタ
ービン動翼固有振動数を正確に予測することを可能とし
たタービン動翼押上装置を提供することにある。

し発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明の蒸気タービン動翼押上装置は、動翼植込部底部
に形状記憶合金の性質を利用した動翼押上装置を設けた
ことを特徴とするものである。

く作　用） 本発明の蒸気タービン動翼押上装置（こおいては、動翼
植込み時に形状記憶合金で作られた動翼押上ばねを加熱
して、あらかじめ記憶させてあいた動翼植込みの際に支
障とならない形状に変形させてからロータに動翼を植込
むため、蒸気タービンの動翼植込み作業に押上ばねが全
く支障とならず、植込み終了後、動翼押上ばねの温度か
下がると加熱変形前の形状に戻るという形状記憶合金の
性質を利用して動翼を押し上げて動翼の植込固定状態を
一様にする。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。第
１図はアキシャルエントリータイプのクリスマスツリー
形植込部を有する蒸気タービン動翼１に本発明の蒸気タ
ービン動翼押上装置、すなわち形状記憶合金製の動翼押
上ばね２を取り付けてロータ側植込溝３へ植込んだ状態
を示している。

第２図は前述した本発明の一実施例をタービンディスク
の接線方向から見た断面図である。動翼１の植込み底部
には、押上ばね２を収納する溝４が設けである。

第１図および第２図ともに破線で示した押上ばね２の形
状は、あらかじめ形状記憶させておいた押上ばね２を加
熱した時にみられる動翼植込み直後の形状であり、実線
で示した押上ばね２の形状は常温の状態すなわち動翼植
込みが完了してから時間が経過した時の形状である。

ここで動翼植込み手順にしたがい本実施例を説明すると
、第３図のように動翼１の底部に設けた押上ばね収納溝
４に収まる形状に記憶させた押上ばね２を動翼植込み作
業の直前に加熱して、植込み作業の支障にならぬように
してから動翼１をロータ側植込み溝３へ挿入する。従来
方式の押上ばね８では植込み作業時にも押上ばね８の押
上刃が働くため動翼の植込み作業がスムーズに行えない
ことか多い。このため植込み部での動翼１とロータ側と
のクリアランスを当初の設計値より多めに取り、結果的
に植込部での動翼固定状態のばらつく可能性を高めてし
まう場合がおるか、本実施例では押上ばねの影響は皆無
であり植込み作業もスムースに行える。

動翼植込み終了後、押上ばね２の温度が徐々に下がり形
状記憶合金の変形温度まで下がると押上ばね２は第１図
、第２図の実線形状のごとく加熱前の形状に戻りはじめ
、第１図および第２図のへ方向へ動翼１を押し上げる。

ただし、形状記憶合金には一方向性と呼ばれ低温度変形
した合金を加熱するともとの形に戻るが、これを再び低
温にしても加熱前の形状に戻らないタイプと、二方向性
と呼ばれ、低温での形状と高温での形状にその時の温度
で形状変化を繰り返すタイプがあり、本実施例で形状記
憶合金と呼したものは後者のタイプである。

この二方向性の形状記憶合金は現在のところＮ、−Ｔ：
系合金とＣ伐−Ｚｎ　　Ａｌ系合金の二種類に代表され
ているが、形状回復時に動翼押上刃があれば、その他の
二方向性の形状記憶合金でおってもなんら差し支えない
。ただし二方向性の形状記憶合金は一方向性のものと比
較すると合金組成および形状記憶のための熱処理条件の
違いにより変形の形状２寸法２発生力のばらつきが激し
いために各々の押上ばね２の押し上げ力を一定とするた
めには同一のロットの合金から製作する注意が必要であ
る。

ここで、形状記憶合金の変形開始温度すなわち変態温度
は合金の組成を調整することによりおおむね一１００’
Ｃから＋１００℃の間で調整することが可能である。し
たがって本実施例において、変態温度を４０℃〜５０’
Ｃの間に設定すれば、動翼植込み作業前の押上ばね２の
加熱時間が短くて済み、植込み作業者の火傷等の不安も
なく、植込み作業中に押上ばね２の変形が始まる可能性
も低くなる。以上の理由から本実施例における押上ばね
２の変態温度を４０°Ｃ〜５０°Ｃの間に設定すること
を推奨する。

また、本実施例においては、リング状の押上ばね２を使
用しているが、リングの内径寸法すなわち肉厚を変化さ
せるか、押上ばね収納溝４に収まる範囲内においてリン
グ外径寸法を変化させることにより押上ばね２の押上刃
を容易に調整することが可能である。

以上のように本発明によれば非常に簡単な構造により動
翼植込み作業終了後の動翼押上刃が働き動翼の植込み固
定状態が一定となるため正確な動翼静止時開有振動計測
データが得られ、このデータより予測する定格回転での
固有振動数の精度が向上し、適切な振動管理が可能とな
る。また動翼植込み作業をスムーズに行うことも可能で
おる。

次に本発明の他の実施例について説明する。第４図は他
の実施例の組み立て状態をタービン軸方向からみた部分
断面図であり本実施例は前述した実施例のリング状押上
ばね２にかわり動翼植込み底部の軸方向に可能な限り長
い溝７を設け、この長溝７に形状記憶合金製のパイプ状
押上ばね６を収納したもので、本実施例では押上ばね６
の軸方向寸法をリング状押上ばね２より長くできるため
さらに強力な押上刃が期待できる。

第５図に示す他の実施例は押上ばね収納溝４に設けた場
合のタービンディスク接線方向から見た断面図であり、
本実施例も前述した動翼底部に押上ばね収納溝を設けた
実施例と同様の効果が期待できる。また第６図も伯の実
施例の組み立て状態をタービン軸方向からみた部分断面
図であり、この実施例ではロータ側植込み溝に押上ばね
収納溝にかわり、押上ばね収納穴９を設け、押上ばねに
形状記憶合金製コイルスプリング１０を用いている。

またこの場合も押上用コイルスプリング１０を動翼側に
収納しても前述の実施例と同様の効果が期待できる。

以上の各実施例は全てアキシャルエントリータイプのク
リスマスツリー形植込み部の図で説明したが、本発明は
この仙のアキシャルエントリータイプのＴ形植込み部や
タイジエンシャルエントリータイプの植込み部にも適用
可能である。

［発明の効果〕 以上述べたように本発明による蒸気タービン動翼押上装
置を適用することにより、タービン動翼の植込み固定状
態が一様になり静止時のタービン固有振動数計測精度が
向上し、ひいては定格回転時のタービン動翼固有振動数
を正確に予測することが可能となる。これによりタービ
ン動翼の励振源となる周波数から動翼の固有振動数の離
脱がタービン動翼組み立て時に確認できるので確実な振
動管理か可能となるため、以後タービン動翼の共（辰現
象およびそれによって引き起こされる動翼飛散事故を防
止してタービンプラントの安全かつスムーズな長期運転
か期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービン動画押上装置の一実施例
を示す部分断面図、第２図は第１図をロータディスクの
接線方向から見た断面図、第３図は本発明の組み立て直
前の状態をロータディスクの接線方向から児た断面図、
第４図は本発明の他の実施例の組み立て状態をタービン
軸方向から見た部分断面図、第５図は本発明の他の実施
例の組み立て状態をロータディスクの接線方向から見た
断面図、第６図は本発明の他の実施例の組み立て状態を
タービン軸方向から見た部分断面図、第７図は従来の押
上ばねを使用したタービン動翼植込部をロータディスク
の接線方向から児た断面図である。 １・・・蒸気タービン動翼 ２・・・形状記憶合金製押上ばね ３・・・ロータ側植込溝 ４・・・押上ばね収納溝 ５・・・ロータディスク ６・・・パイプ状押上ばね ７・・・パイプ状押上ばね収納用長溝 Ｓ・・・従来の押上ばね ９・・・押上ばね収納穴 １０・・・押上用コイルスプリング 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 Ｎ′を 一デ ぐ　　　　（へ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タービンディスクに動翼植込用の溝を加工し、この溝
   形状と同じ形状の溝を加工した動翼をはめ合いにより結
   合する形式の植込部を有する蒸気タービン動翼において
   、タービンロータ静止時に前記動翼をタービンの遠心力
   方向に押し上げる装置に形状記憶合金を用いたことを特
   徴とする蒸気タービン動翼押上装置。