JPH0227102A - 蒸気タービン・シリンダの静翼の再生利用方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に蒸気タービンに関し、特に（シリンダ
交換の際に蒸気タービンの静翼を回収して利用する方法
に関する。

〔従来の技術〕

発電用蒸気タービン・システムでは、単一の動力出力を
得るため、低圧タービンと、中圧タービンと高圧タービ
ンの両方又は何れか一方とを互いに連結して組み合わせ
ることが通例となっている。

茶気タービンはそれぞれ、複数の回転翼を列をなす状態
で取付けたロータを有し、所定の列中の回転翼は互いに
同一である。列中の回転翼はロータの外面から半径方向
外方へ延び、回転翼列はロタの横断方向対称面の両側で
対をなした状態で互いに離隔している。蒸気がロータの
中心部から互いに逆の方向で外方に流れるので、列の対
（以下、「列対」という）の回転翼は実質的に同一であ
るが互いに逆方向へ向いている。１つの列対の回転翼は
形状が他の列対のものとは異なっているが、最も顕著な
相違点として、各列対、即ち、各段の回転翼は、横断方
向対称面からロータに沿って遠去かるにつれ徐々に長く
なる傾向がある。

列の状態になっていることとは無関係に、回転翼はそれ
ぞれ、ロータから半径方向外方へ延びる翼形部と、回転
翼をロータに取付けるための基部とを有する。基部は、
各列に対応して形成された環状取付は溝に嵌入される根
元部と、翼形部の内情に位置したプラットホームとを有
する。大形部は外端に翼端を有し、翼形部の内端から外
端まで捩しれている。

静止状態にあるシリンダがロータの周りに同軸状に支持
され、複数の静翼がシリンダの内面に取付けられている
。静翼は、列をなした状態で配列され、シリンダとロー
タを組み合わせると、回転翼列と交互に並ぶ。静翼列は
、ロータの横断方向対称面と同一平面上にあるシリンダ
の横断方向対称面の両側で、間隔を置いた対をなす状態
でシリンダの内面に沿い同軸状に配置されている。回転
翼と同様、列対の静翼は互いに実質的に同一であるが逆
方向に向いている。静翼は全て翼形部と、根元部及びプ
ラットホームを備えた基部とを有するが、一つの列対の
静翼は他の列のものとは異なる形状になっている。列中
の隣合う静翼のプラットホームは互いに衝合し、翼形部
の翼端は一連のシュラウドにより互いに連結される。一
つのシュラウドは通常、４本又は５木の静翼を相互に連
結する。静翼のシュラウド連結状態にある翼端は、隨合
う回転翼の間でロータに設けられた蒙気漏止め装置と接
触状態にある。同様に、回転翼の翼端は、隣合う静翼の
間でロータに設けられた茶気漏止め装置と接触状態にあ
る。

列中の静翼の根元部は、シリンダに形成された環状取付
は溝に嵌入されている。静翼列のための典型的な環状取
付は溝は、対向する側壁及び底壁を有する。環状の四部
が、環状取付は溝の側壁のうちの一方の中へ軸方向に延
びる状態で底壁に設けられている。各静翼の根元部は、
これを溝内に嵌入させると環状四部と整列する側部切欠
きを備えている。側部切欠きと環状凹部は一緒になって
、シリンダと根元部の両方に共通な空間を画定する。

この空間にコーキング材を詰め込むと、シリンダと根元
部は互いに定着状態又はキー締め状態になる。コーキン
グ材は、コーキング用工具で詰め込まれる軟質金属であ
り、静翼を取付は溝に嵌入させると、−片のコーキング
材を根元部の端から上記空間内に挿入し、次に変形させ
て空間を埋め、それにより根元部とシリンダとの間にキ
ーを形成する。コーキング後、翼をシュラウドで互いに
連結して群の状態にする。

〔発明が解決しようとする課題〕

あらゆる蒸気タービンのシリンダは熱応力を受けるが、
この熱応力は時間の経過によりシリンダの状態を、交換
が必要な程度まで劣化させることになる。シリンダ交換
のための現行の保守作業では、シリンダをロータから分
離し、この古いシリンダを、これに連結されている静翼
と一緒に廃棄し、未だ使用されていない静翼を有する新
しいシリンダを据え付ける。組み立て及び分解を容易に
するため、シリンダは、互いにボルト締めされる２つの
同軸状の割り半部の状態に形成されている。

シリンダの交換保守作業は、頻繁に行う必要は無いけれ
ども、費用がかかる。一つのシリンダ、には１．２００
本以上の静翼が取付けられているので、静翼の費用が交
換用シリンダの総費用のかなりの部分を占める。シリン
ダの交換が必要になった場合でも、通常、静翼は依然と
して使用可能な状態にある。

本発明の主目的は、古いシリンダから静翼を回収して蒸
気タービンの新しい交換用シリンダで再使用できるよう
にする方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に鑑みて、本発明の要旨は、ロータの周りに同
軸状に配置された蒸気タービン・シリンダの静翼が複数
の列をなした状態で配列され、列の静翼がそれぞれ根元
部、プラットホーム及び翼形部を有し、列の静翼は、シ
ュラウドにより翼形部の翼端で互いに連結されて群をな
すと共に根元部が各列に対応してシリンダに形成された
環状溝に嵌入しているが、このような状態にある前記静
翼を再生利用する方法であって、ロータからのシリンダ
の取外し後、各列中のシュラウドで連結された状態の群
の隣合う静翼をそれらの根元部近傍で相互に結合し、シ
リンダを各列中の静翼の根元部に隣接した領域で切断し
て静翼をシリンダから分離し、静翼の根元部を新しいシ
リンダに嵌入させることを特徴とする方法にある。

新しいシリンダは複数の環状取付は溝を備え、該環状取
付は溝のそれぞれの側壁には環状の凹部が配設されてい
る。好ましくは、シリンダは、各取付は溝の環状凹部の
近傍へ収斂する傾斜面を有する。各静翼の根元部及びプ
ラットホームを、古いシリンダからの分離後、タック溶
接部とは反対の側に対し切削加工を施して根元部とプラ
ットホームの一部の厚さを滅しると共に肩部を根元部の
底部から上方へ間隔を置いた状態に形成する。切削加工
により肩部から上方へ間隔を置いた傾斜面も形成する。

シリンダの傾斜面と各静翼の切削面との間に形成された
空間を利用すると、片側から一片のコーキング材及びコ
ーキング用工具を挿入できる。コーキング用工具を用い
てコーキング材を変形させると、各翼根元部と新しいシ
リンダとの間にキーが形成される。

本発明の内容は、添付の図面を参照して例示的に行われ
る好ましい実施例の説明を読むと一層容易に明らかにな
ろう。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、シリンダ１４と同軸状の水平に向
いたロータ１８を有する公知の蒸気タービン１０を示し
ている。蒸気は、シリンダ１４の底部１６に流入し、シ
リンダ１４の中心部を通過して側部に向かって外方へ流
れ、次いで、方向を示す矢印Ａに従い、復水器（図示せ
ず）に向かって下方へ流れる。ロータ１８は、別の蒸気
タービン（図示せず）と関連のある隣接ロータ２０に結
合されている。蒸気タービン１０は低圧タービンであり
、隣接のロータ２０は中圧タービン又は高圧タービンに
連携している。ロータ１８とロータ２０との結合のため
カップリング２２が用いられる。軸受２４．２６により
ロータ１８は回転自在に支持される。ケーシング２８が
、ロータ１８及びシリンダ１４の周りに配置されていて
、蒸気を復水器（図示せず）へ差し向ける。蒸気の漏洩
防止のため、漏止め装置３０．３２がロータ１８の両側
に設けられている。

回転翼３４．３６．３８，４０．４２．４４゜４６が半
径方向に延びる列をなした状態でロータ１８の嵌着部分
１２に取付けられている。回転翼３４以外の全ては、嵌
着部分１２に形成された溝に嵌入される根元部を有する
。回転翼３４．３６３８　４０．４２．４４．４６は、
蒸気入口空洞４８の反対側に在る対応する列と対をなし
ている。

図面では、ロータ１８及びシリンダ１４は横断面で示さ
れているが、翼は立面図で示されている。

第２図は、蒸気入口空洞４８の周りの領域の拡大図であ
り、回転翼列４７が、どのような状態で静翼列４９と交
互に並んでいるかを示している。

第３図は、第２図に示すのと同一のシリンダ部分及び静
翼を示しているが、ロータ１８及び回転翼は省いである
。シリンダ１４は締結具（図示せず）により互いに接合
される２つの軸方向割り半部で構成されているので、ロ
ータ１８からのシリンダ１４の分離が可能となる。シリ
ンダ１４の外形は幾分円筒形であるが、内面は、蒸気入
口空洞４８から遠去かるにつれ段々長くなる翼を収納で
きるよう鼓形の形状を有している。

静翼５０，５２，５４．５６は、抽気通路６２゜６４が
設けられるため、静翼５８，６０とは異なる形式の基部
を有している。静翼５０．５２゜５４．５６，５８．６
０はこれらと同数の対応する静翼６６．６８．７０，７
２．７４．７６とそれぞれ対をなしている。所定の列中
の翼は全てツユラウドにより互いに連結されて群の状態
になっているが、静翼５０，６６の列４９は共通のシュ
ラウドを有し、このシュラウドは蒸気入口空洞４８の上
に位置した状態で熱遮蔽体７８としての役目も果たす。

第１図〜第３図に示す翼はそれぞれ、各列の一本の翼を
代表するものとして示されており、実際には各列は７０
本〜９５本の同様な翼で構成されていることは言うまで
もない。第３ａ図は、列４９１７）静翼５ｏの群分けさ
れた代表的なセグメント５０ａを示している。

第４図は、静翼５０，５２の横断面詳細図である。静翼
は全て同一の基本形構造を有しているので、静翼５０に
ついてのみ詳細に説明する。翼５０は、基部８４と、翼
端８ｏを備えた翼形部８２とを有する。基部８４は、根
元部８６と、翼形部８２を支持したプラットホーム８８
とを有する。根元部８６は、シュラウド１４に形成され
た環状の取付は溝９０に嵌入される基部８４の一部であ
る。ブラットホーム８８は、根元部８６と一体形成され
た状態で、環状の四部９２を有する満９０の上で外方に
延びている。根元部８６は切欠き９４を備えており、こ
の切欠き９４は取付は溝９０の環状凹部９２と一緒にな
って、コーキング用工具（図示せず）によって根元部８
６の端から送り込まれるコーキング材９６で充填される
空間を画定する。列中の静翼５０をそれぞれ、取付は溝
９０に嵌着させると、コーキングを行う。コーキング材
９６は軟質金属、例えば、鉛と銅の混合物であり、従来
型コーキング用工具で充分な衝撃を与えると変形し得る
。コーキング材９６を一旦変形させて空間を埋めると、
根元部８６はシュラウド１４に対し定着状態又はキー締
め状態になる。

静翼５０の翼端８０は、列中の翼の取付は後、シュラウ
ド１００に形成されている穴に嵌入されるシャンク９８
を備えている。しかる後、シュラウド１００とシュラウ
ド９８を、リベット締め又は、２つの部品を互い連結す
るその他適当な手法により互いに結合する。シュラウド
１００はそれぞれ環状シュラウド組立体の弧状部分であ
り、４本の静翼の４つの翼端に連結される。第４図では
、一対の環状溝１０２，１０４が、静翼５０，５２の互
いに隣接した列４９の間、さらにその信金ての隣合う静
翼の間で、シリンダ１４の表面に配設されている。ロー
タ１８の回転翼に接触する蒸気漏止め装！１０６，１０
８が溝１０２．１０４内にそれぞれ対応関係で設けられ
ている。

第５図及び第６図では、上記溝１０２．１０４と類似し
た一対の環状溝１０７．１０９が、隣合う静翼列４９ａ
の間で、新しい、即ち新品のシリンダ１１４の表面に配
設されている。ロータ１８の回転翼に対応接触する蒸気
漏止め装ａｔ　１１１　。

１１３が溝１０７，１０９内にそれぞれ設けられている
。

シリンダ１４の交換が必要になると、蒸気タービンを分
解し、シリンダ１４を２つの軸方向割り半部に分離して
ロータ１８から分離する。次いで、シリンダ１４を各静
翼の根元部の周りで切断し、シリンダの領域１１０から
金属の壊食（エロージョン）を行う。その目的は、静翼
をシリンダから取り外すことにある。既設のコーキング
材を除去すると静翼の取り外しが容易になる。なお、静
翼の取外しに当たり、シリンダ１４を切断することが好
ましい方法である。

静翼の翼端８０はシュラウドにより連結されているので
、シュラウド連結群の４本又は５本の静翼は、−旦シリ
ンダ１４から分離されると、基部８４のところで弛んで
ばらばらになる傾向があり、かくして静翼が不整列状態
になる。本発明の好ましい実施例では、シュラウド連結
群の各板の基部８４、特にプラットホーム８８をタック
溶接し、互いに衝合状態にあるプラットホームを接合す
る。

その結果、特定の群の静翼は、タック溶接部１１２によ
りプラットホーム８８のところで、シュラウド１００に
より翼端８０のところで互いに接合される。タック溶接
部１１２を、公知の種々のタック溶接法のうち任意の方
法を用いて施し、２つの互いに衝合したプラットホーム
の間のシームのところで該プラットホームの露出側に形
成する。タック溶接後、シリンダ１４をトーチで切断し
、或いは根元部８６の周りを壊食させて静翼をシリンダ
１４から分離するのが良い。

第５図に特に示す交換用の、即ち新品のシリンダ１１４
は取付は溝の領域を除き元のシリンダ１４と実質的に同
一である。取付は溝１１６１１８は、それらの底部１１
６ａ、１１８ａから上方に間隔を置いた種々の位置で、
且つ傾斜面１２４．１２６が形成されている側壁１１７
１１９のうちの一方に環状凹部１２０．１２２をそれぞ
れ備えている。傾斜面１２４．１２６はそれぞれ、破線
で示す領域１２Ｂに相当する材料を切削加工により除去
して形成される。傾斜側壁１２４．１２６は、元のシリ
ンダについては必要ではなく、元々使用していた静翼を
新しいシリンダ１１４内に再度コーキングするのを容易
にする特定の意図を持っている。

今、第６図を参照すると、静翼列の翼５０゜５２はそれ
ぞれ基部が、傾斜面１２４，１２６に対面すると共にタ
ック溶接部とは反対の側において切削加工され、傾斜面
と静翼基部の切削面が一緒になって、各静翼の片側から
一片のコーキング材を挿入すると共に、各静翼の前記片
側からコーキング材を変形させるコーキング用工具を挿
入するための通路１３０．１３１を画定している。静翼
はそれぞれ、根元部の底部がさらに切削されていて、コ
ーキング材１３８．１３９が詰め込まれるＵ字形環状凹
部１３２，１３３が形成されている。

所定の列の静翼基部８４の切削加工後であってタック溶
接後、所定の列のシュラウド連結静翼群をそれぞれ、対
応するシリンダ取付は溝に嵌入させる。次に、コーキン
グ材片１３４，１３５を片側から通路１３０．１３１を
通して挿入しコーキング用工具で変形させて各列中の静
翼のそれぞれの根元部がシリンダに対しキー締め状態又
は定着状態になるようにする。

第７図は、新しいシリンダ１１４への静翼５０の根元部
８６の再取付けに必要な相互連結の実施に用いられるコ
ーキング段階及び切削面をより詳細に示している。取付
は溝１１Ｂは、この時点では新しいシリンダ１１４と根
元部８６との間に何も入っていない空間を画定する切欠
き部分９４を除き、形状において根元部８６の側壁及び
底壁と一致した対向した側壁１１９，１２１及び底壁１
１８ａを有する。静翼５ｏに対して実施される切削加工
では、根元部８６及びプラットホーム８８の一部をタッ
ク溶接部１１２と反対の側で除去する。この切削加工に
より、傾斜した壁１４０、垂直壁１４２及び水平壁１４
４が形成される。水平壁１４４は環状凹部１２２の側壁
１４６と実質的に同一平面上にある。側壁１４６と対向
関係にある環状凹部１２２の側壁１４８は、シリンダ１
１４の垂直壁１５０を備えた段部又は肩部１２３を形成
している。根元部８６及びプラットホーム８８の垂直壁
１４２及び水平壁１４４は、環状凹部１２２によりシリ
ンダに形成された肩部１２３と斜め向かいに位置した肩
部１３６を形成している。シリンダ１１４の傾斜側壁１
２６と、静翼５０の根元部８６及びプラットホーム８８
の片側に形成されている切削面１４０，１４２．１４４
との間の空間で画定される通路１３０内ヘコ一キング材
片１３４を差し込み、これにコーキング用工具１５２で
衝撃を与えて下方へ打ち込む。公知のコーキング用工具
のうち、上記空間内へ挿入でき軟質金属を変形できるも
のであれば形式は問わない。コーキング用工具１５２に
よりコーキング材１３４を矢印の方向に下方へ打ち込み
、半径方向外方へ移動させて環状凹部１２２内に押し込
む。

結局は、コーキング材１３４は横断面がほぼＬ字形とな
り、それにより、シリンダ１１４の段部１２３と根元部
８６の肩部１３６はＬ字形コーキング材１３４を介して
衝合的な関係で相互に結合される。

コーキング用工具１５２を用いて片側からコーキングを
行った後、コーキングをもう一度実施するが、この第２
のコーキングでは、根元部８６の端からコーキング材を
導入してＵ字形四部１３２に詰め込む。領域１３２内の
コーキング材（第７図では示していない）は、先のコー
キング段階で得られたシリンダ１４４と根元部８６の相
互結合状態を強化する傾向がある。

翼５０を取り外してこれを新しいシリンダ１１４に再取
付けする上述の手順及び構造は、翼５２の取外し及び取
付けにほぼそのまま適用できる。異なる点は、翼５２の
根元部を嵌入させる満１１６が図面に示すように僅かに
異なる環状四部１２０を有することである。静翼は列毎
に形状が異なっているので、異なる列の取付は溝には僅
かなばらつきのあることが予想される。但し、Ｎ５ｏに
っいての取付は溝は対応関係にある静翼６６の取付は溝
（第３図参照）と同一である。取付は溝が、その底部か
ら間隔を置いた段部を形成するように環状の四部、例え
ば環状四部１２０を有すること、静翼の根元部８６を切
削加工して肩部を形成し、−片のコーキング材が段部と
肩部との間の空間を埋め、それによりシリンダ１１４と
静翼根元部８６を、段部と肩部により当接・キー締め状
態で結合できるようにすることが要件として課されるに
過ぎない。

静翼をシュラウドで互いに連結して群の状態にしている
ので、コーキング材片１３４が、互いにシュラウドで連
結状態にある４本の静翼の側部に沿ってコーキングする
のに必要な半径方向長さを有することは理解されるべき
である。但し、別個のコーキング材を連続的に端と端と
を突き合わせた状態で用いても良い。Ｕ字形凹部１３２
を埋めるコーキング材を、シュラウド連結群の最後の静
翼の端から凹部内に挿入する。次に、コーキング用工具
を、最後のシュラウド付きの静翼のＵ字形四部に挿入し
、コーキング材を打ち込んで必要程度変形させる。

古いシリンダから取り外した静翼を全て新しいシリンダ
に嵌着させた後、タック溶接部を除去せず、隣合う静翼
のプラットホームに残したままにする。その理由は、こ
れらタック溶接部は性能にそれほど悪影響を及ぼさない
からである。タック溶接部の形成位置は、タック溶接で
生じる熱が翼形部表面に悪影響を及ぼさないよう各板の
翼形部から離隔している必要がある。根元部とプラット
ホーム上の翼形部との間のほぼ中間箇所にタック溶接部
を形成することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を採用できる公知の低圧蒸気タ
ービンの部分縦断面図である。 第２図は、第１図の一部の部分詳細縦断面図であり、交
互に並んだ回転翼と静翼がロータ及びシリンダとどのよ
うに連携しているかを示す図である。 第３図は、回転翼付きのロータから分離した第２図のシ
リンダ及び静翼の部分縦断面図である。 第３ａ図は、第３図に示す列の一部の軸方向断面図であ
る。 第４図は、第３図に示すシリンダ及び第１の２つの静翼
列の部分詳細縦断面図である。 第５図は、第４図に示す元のシリンダと同一の部分と対
応した交換用シリンダの一部の部分詳細縦断面図である
。 第６図は、本発明の方法を用いて第４図に示すシリンダ
の静翼を回収した後の第５図に示すシリンダ部分の部分
詳細縦断面図である。 第７図は、第６図に示す静翼をコーキングする本発明の
方法のコーキング段階を示す部分詳細縦断面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 １０・・・蒸気タービン、１４・・・シリンダ、１８・
・・ロータ、２０・・・隣接のロータ、３４，３６．３
Ｂ。 ４０．４２．４４．４６・・・回転翼、４９・・・列、
５０．５２，５４．５６−・・静翼へ８０−・−翼端、
８２・・・翼形部、８４・・・基部、８６・・・根元部
、８８・・・プラットホーム、９２．１２０．１２２・
・・環状凹部、１００・・・シュラウド、１１２・・・
タック溶接部、＋１４・・・新しいシリンダ、１１８・
・・取付は溝、１２３・・・段部、１３０，１３１・・
・通路、１３４・〜・コーキング材、１３６・・・肩部
、１２４，１２６・・・傾斜面、１５２・・・コーキン
グ用工具。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリンク・コ
ーポレーション 代 理 人：加藤　紘一部（外１名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータの周りに同軸状に配置された蒸気タービン
   ・シリンダの静翼が複数の列をなした状態で配列され、
   列の静翼がそれぞれ根元部、プラットホーム及び翼形部
   を有し、列の静翼は、シュラウドにより翼形部の翼端で
   互いに連結されて群をなすと共に根元部が各列に対応し
   てシリンダに形成された環状溝に嵌入しており、このよ
   うな状態にある前記静翼を再生利用する方法であって、
   ロータからのシリンダの取外し後、各列中のシュラウド
   で連結された状態の群の隣合う静翼をそれらの根元部近
   傍で相互に結合し、シリンダを各列中の静翼の根元部に
   隣接した領域で切断して静翼をシリンダから分離し、静
   翼の根元部を新しいシリンダに嵌入させることを特徴と
   する方法。
2. （２）列中の隣合う静翼は衝合するプラットホームを有
   し、シュラウドで連結された状態の群の隣合う静翼の衝
   合する前記プラットホームを、タック溶接して相互に結
   合することを特徴とする請求項第（１）項記載の方法。
3. （３）静翼列のそれぞれに対応して、環状取付け溝を新
   しいシリンダに形成し、環状取付け溝はそれぞれ、２つ
   の対向した側壁と、底壁と、２つの側壁のうち一方に形
   成された環状の凹部とを有し、静翼の片側の側壁は、各
   環状取付け溝の環状凹部の外部に位置した傾斜面を備え
   ていることを特徴とする請求項第（２）項記載の方法。
4. （４）列中の静翼の根元部及びプラットホームの側部を
   切削加工して厚みを減じ、肩部が根元部の端から間隔を
   置いた箇所で根元部に形成されるようにすると共に静翼
   根元部の表面を全て切削加工し、さらに、シュラウドに
   より連結された状態の静翼群の根元部を対応した環状取
   付け溝に嵌入させ、根元部の切削面とシリンダとの間に
   コーキングを施すことを特徴とする請求項第（３）項記
   載の方法。