JPH0240003A - 蒸気タービン動翼 - Google Patents
蒸気タービン動翼Info
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- JPH0240003A JPH0240003A JP18843988A JP18843988A JPH0240003A JP H0240003 A JPH0240003 A JP H0240003A JP 18843988 A JP18843988 A JP 18843988A JP 18843988 A JP18843988 A JP 18843988A JP H0240003 A JPH0240003 A JP H0240003A
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
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、１２Ｃｒ系合金及びチタン合金からなるター
ビン動翼に係り、特に、翼母材及び侵食抑止材表面の初
期エロージョン量の低減に好適なタービン動翼に関する
。
ビン動翼に係り、特に、翼母材及び侵食抑止材表面の初
期エロージョン量の低減に好適なタービン動翼に関する
。
近年、蒸気タービンの単機容量のアップと高効率化を達
成するために、最終段翼は増々長翼化の傾向にあり、最
近では軽量で比強度が高く、且つ、耐侵食性に優れたチ
タン合金がタービン動翼として出現し始めている。しか
し、耐侵食性を備えたタービン動翼は、特公昭４６−２
８０５１号公報に開示されている。第３図に、従来翼の
説明図を示す。
成するために、最終段翼は増々長翼化の傾向にあり、最
近では軽量で比強度が高く、且つ、耐侵食性に優れたチ
タン合金がタービン動翼として出現し始めている。しか
し、耐侵食性を備えたタービン動翼は、特公昭４６−２
８０５１号公報に開示されている。第３図に、従来翼の
説明図を示す。
タービン動翼人口背側部に規則的な凹凸表面をもつ耐侵
食板２′を固着することにより、凹部１２に蒸気中の水
滴を貯留して水膜を形成し、緩衝作用により侵食量を低
減している。第４図には、第３図の翼の凹凸部の詳細の
一例を示した。ここで、翼材表面には規則的に深さ８０
μｍ、幅２００μｍと、衝突する水滴と比べれば比較的
大きい寸法で構成しである。
食板２′を固着することにより、凹部１２に蒸気中の水
滴を貯留して水膜を形成し、緩衝作用により侵食量を低
減している。第４図には、第３図の翼の凹凸部の詳細の
一例を示した。ここで、翼材表面には規則的に深さ８０
μｍ、幅２００μｍと、衝突する水滴と比べれば比較的
大きい寸法で構成しである。
前述したように、特公昭４６−２８０５１号公報は、第
３図に示したように、タービン翼の侵食を受は易い個所
の、翼表面に多数の規則的に凹凸を設けた侵食抑止板２
′を固着し、侵食を防止していたが、凹凸の加工法はダ
イスによる塑性加」二と機械加工によって形成される。
３図に示したように、タービン翼の侵食を受は易い個所
の、翼表面に多数の規則的に凹凸を設けた侵食抑止板２
′を固着し、侵食を防止していたが、凹凸の加工法はダ
イスによる塑性加」二と機械加工によって形成される。
しかし、このような方法により溝を加工した翼では、運
転開始と共に翼表面のエロージョンの進行過程は、安定
した領域の状態には完全にはなっておらず、潜伏、加速
領域が存在し、初期のエロージョン量が、まだ、十分に
低減されていないという問題があった。
転開始と共に翼表面のエロージョンの進行過程は、安定
した領域の状態には完全にはなっておらず、潜伏、加速
領域が存在し、初期のエロージョン量が、まだ、十分に
低減されていないという問題があった。
本発明の目的は、タービン翼材の表面に予め水滴の衝突
等によりエロージョンを発生させ、翼表面のエロージョ
ン進行過程が安定域の状態になったタービン動翼を提供
することにある。本発明は発電所におけるタービン動翼
の初期エロージョン量を低減し、侵食抑止板、または、
タービン動翼の交換に至るまでの運転時間を長くするこ
とができ、保守管理費用の低減を図る。
等によりエロージョンを発生させ、翼表面のエロージョ
ン進行過程が安定域の状態になったタービン動翼を提供
することにある。本発明は発電所におけるタービン動翼
の初期エロージョン量を低減し、侵食抑止板、または、
タービン動翼の交換に至るまでの運転時間を長くするこ
とができ、保守管理費用の低減を図る。
通常、湿り蒸気中で運転されるタービン動翼は、第５図
に示すようなエロージョン進行過程によって損傷される
と云われている。すなわち、運転後、エロージョンによ
る減肉量の認められない潜伏期を経て、急激に減肉量が
増加する加速期、さらに、減肉量の時間的変化（エロー
ジョンレート）が減少する減速期を経過して減肉量の変
化が時間的に変らない定常安定期へと達する。
に示すようなエロージョン進行過程によって損傷される
と云われている。すなわち、運転後、エロージョンによ
る減肉量の認められない潜伏期を経て、急激に減肉量が
増加する加速期、さらに、減肉量の時間的変化（エロー
ジョンレート）が減少する減速期を経過して減肉量の変
化が時間的に変らない定常安定期へと達する。
発明者らはエロージョン進行過程を熟慮した上で、翼表
面に水滴の噴射衝突処理、あるいは、化学的腐食処理な
どの表面処理を施すことによって、翼表面形状をエロー
ジョン進行過程の定常安定期（エロージョンによる減肉
量の変化が時間的に変らない）の状態に予め処理した上
で、通常のタービン運転に適用することを試みた。
面に水滴の噴射衝突処理、あるいは、化学的腐食処理な
どの表面処理を施すことによって、翼表面形状をエロー
ジョン進行過程の定常安定期（エロージョンによる減肉
量の変化が時間的に変らない）の状態に予め処理した上
で、通常のタービン運転に適用することを試みた。
蒸気中の水滴によるエロージョン特性は、前述したよう
に、翼表面を安定したエロージョン状態に表面処理する
ことによって、翼表面に衝突した水滴は水膜となって凹
部１２′に貯留し、緩衝効果をもたらしてエロージョン
低減につながる。また、他の理由として針状凸部９で水
滴が砕かれて材料に及ぼす衝突応力が小さくなるためで
あると考えられている。このようなエロージョン処理は
、最近の回転技術、噴霧水技術によって、任意の位置に
、かつ、精度よくできるようになってきており、極めて
実現性の高い処理技術となっている。
に、翼表面を安定したエロージョン状態に表面処理する
ことによって、翼表面に衝突した水滴は水膜となって凹
部１２′に貯留し、緩衝効果をもたらしてエロージョン
低減につながる。また、他の理由として針状凸部９で水
滴が砕かれて材料に及ぼす衝突応力が小さくなるためで
あると考えられている。このようなエロージョン処理は
、最近の回転技術、噴霧水技術によって、任意の位置に
、かつ、精度よくできるようになってきており、極めて
実現性の高い処理技術となっている。
以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第５図、第６
図、第７図を用いて詳細に説明する。第１図は、本発明
を適用した蒸気タービン動翼先端の斜視図を示す。翼母
材１（従来の１２ Ｃｒ−系合金あるいはＴｉ−６ＡＱ
−４Ｖなど）は、侵食抑止材２〔従来のステライトある
いはＴ 」−１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ−３Ａ Ｑ及びＴ
〕−１５Ｍ ｏ−５２ｒなどのチタン製侵食抑止材）
とは、！母材１の翼背面部３及び翼腹面部４とで溶接部
材５，５′によって溶着接合される。
図、第７図を用いて詳細に説明する。第１図は、本発明
を適用した蒸気タービン動翼先端の斜視図を示す。翼母
材１（従来の１２ Ｃｒ−系合金あるいはＴｉ−６ＡＱ
−４Ｖなど）は、侵食抑止材２〔従来のステライトある
いはＴ 」−１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ−３Ａ Ｑ及びＴ
〕−１５Ｍ ｏ−５２ｒなどのチタン製侵食抑止材）
とは、！母材１の翼背面部３及び翼腹面部４とで溶接部
材５，５′によって溶着接合される。
第２図には、第１図翼面のｎ−ｎ矢視断面を示している
が、平均深さで１５０μｍ、針状の凹凸の幅が１００μ
ｍ程度とランダムな形状をしていることが特徴的である
。ここで、表面処理後の翼形状は図中に示した理想的な
翼形とすることばいうまでもない。また、図示はしてい
ないかＢ−Ｂ断面も同様な断面形状となっている。第５
図に、一般的なエロージョン進行過程（経過時間とエロ
ージョン量及び二ロージョンレー１−との関係）を示す
。
が、平均深さで１５０μｍ、針状の凹凸の幅が１００μ
ｍ程度とランダムな形状をしていることが特徴的である
。ここで、表面処理後の翼形状は図中に示した理想的な
翼形とすることばいうまでもない。また、図示はしてい
ないかＢ−Ｂ断面も同様な断面形状となっている。第５
図に、一般的なエロージョン進行過程（経過時間とエロ
ージョン量及び二ロージョンレー１−との関係）を示す
。
エロージョン量（重量減）、二ロージョンレー１〜は、
時間の経過とともに、潜伏、加速、減速、安定期間とい
う過程で進行する。本実施例では、時間Ｔを経過した所
てエロージョンレ−１−が一定となるまで翼表面をエロ
ージョン処理することにより、その後、発電所でのター
ビン動翼として適用すれば、発電所に於ける初期のエロ
ージョン量を低減する効果がある。第６図には、本実施
例を行なうのに用いる表面処理装置の一例を示した。
時間の経過とともに、潜伏、加速、減速、安定期間とい
う過程で進行する。本実施例では、時間Ｔを経過した所
てエロージョンレ−１−が一定となるまで翼表面をエロ
ージョン処理することにより、その後、発電所でのター
ビン動翼として適用すれば、発電所に於ける初期のエロ
ージョン量を低減する効果がある。第６図には、本実施
例を行なうのに用いる表面処理装置の一例を示した。
ここで、圧力容器７の内部条件は実機タービンと、はぼ
、同一の真空状態とし、ノズル８から実機でいわれてい
る水滴径とほぼ同一、数十μｍの水滴６を、４． ＯＯ
−６００ｍ ／ ｓで侵食抑止材２の表面に衝突させる
ことにより、第２図に示したような４状のランダムな凹
凸部を多数、形成することができる。第７図には、表面
処理をしない平滑なものとＶ字形の溝を形成した翼材本
発明による翼表面をエロージョン処理をした翼材につい
て実機条件とほぼ同一の条件でエロージョン試験（加速
試験）した結果（１２Ｃｒ系合金＋、ｌ’ ）を示した
。
、同一の真空状態とし、ノズル８から実機でいわれてい
る水滴径とほぼ同一、数十μｍの水滴６を、４． ＯＯ
−６００ｍ ／ ｓで侵食抑止材２の表面に衝突させる
ことにより、第２図に示したような４状のランダムな凹
凸部を多数、形成することができる。第７図には、表面
処理をしない平滑なものとＶ字形の溝を形成した翼材本
発明による翼表面をエロージョン処理をした翼材につい
て実機条件とほぼ同一の条件でエロージョン試験（加速
試験）した結果（１２Ｃｒ系合金＋、ｌ’ ）を示した
。
翼表面にＶ字形の溝をつけたものと本発明による翼表面
をエロージョン処理したものを比較すれば約１５０時間
経過した所で約１０％程ではあるが重量減少量を低減で
きることが分った。これは翼表面にランダムな針状の凸
部による水滴の砕けることによる衝撃応力緩和作用、四
部におけろ水膜の緩衝効果によるものと考えられる。な
お、表面処理を行なう翼面ば予め大きく」法をとってお
き、エロージョン処理後に、第２図に示した、平均深さ
１１となるような理想的な翼形にすれば、翼形性能、信
頼性の向上が図れる。
をエロージョン処理したものを比較すれば約１５０時間
経過した所で約１０％程ではあるが重量減少量を低減で
きることが分った。これは翼表面にランダムな針状の凸
部による水滴の砕けることによる衝撃応力緩和作用、四
部におけろ水膜の緩衝効果によるものと考えられる。な
お、表面処理を行なう翼面ば予め大きく」法をとってお
き、エロージョン処理後に、第２図に示した、平均深さ
１１となるような理想的な翼形にすれば、翼形性能、信
頼性の向上が図れる。
また、翼面を安定したエロージョン過程の領域まで化学
薬品等をスプレーすることにより翼面を腐食、あるいは
、化学的に溶かし、前述と同様の状態をより短期間のう
ちに形成し、初期エロージヨン量を低減することも可能
である。さらに、表面処理をする翼面に翼材よりも硬質
の針状微細粒を周囲より圧接するか、あるいは、翼材よ
りも硬度の高い材料にあらかじめランダムな凹凸を設け
たものを翼面に圧接することにより、翼表面にランダム
な凹凸を形成し前述と同様の効果を得ることもできる。
薬品等をスプレーすることにより翼面を腐食、あるいは
、化学的に溶かし、前述と同様の状態をより短期間のう
ちに形成し、初期エロージヨン量を低減することも可能
である。さらに、表面処理をする翼面に翼材よりも硬質
の針状微細粒を周囲より圧接するか、あるいは、翼材よ
りも硬度の高い材料にあらかじめランダムな凹凸を設け
たものを翼面に圧接することにより、翼表面にランダム
な凹凸を形成し前述と同様の効果を得ることもできる。
なお、第６図は機械加工によって形成された翼−本の翼
表面を凹凸表面処理をするための一例を示したが、シー
ルド材に上記の凹凸表面処理を施す場合には、シール１
り月の単品をそれぞれ真空容器中に配設し、表面するこ
とも、勿論、可能であり、むしろ、多量処理の観点から
は後者の表面処理法が望ましい。
表面を凹凸表面処理をするための一例を示したが、シー
ルド材に上記の凹凸表面処理を施す場合には、シール１
り月の単品をそれぞれ真空容器中に配設し、表面するこ
とも、勿論、可能であり、むしろ、多量処理の観点から
は後者の表面処理法が望ましい。
また、水滴の噴射衝突処理法は、実機タービンを想定し
た場合、かなり高速の水滴による噴射衝突処理が必要で
あり、蒸気７１−マイズ方式の噴霧ノズルを併用する また、運転経過時間に対するエロージョン深さを小さく
することができ、タービン翼の交換に至るまでの時間を
長くすることが可能となり、保守管理費用の低疾が図れ
る。
た場合、かなり高速の水滴による噴射衝突処理が必要で
あり、蒸気７１−マイズ方式の噴霧ノズルを併用する また、運転経過時間に対するエロージョン深さを小さく
することができ、タービン翼の交換に至るまでの時間を
長くすることが可能となり、保守管理費用の低疾が図れ
る。
本発明によれば、湿り蒸気中で作動する蒸気タービンの
水滴による初期の二ローション量を低減できるタービン
翼を提供することができる。
水滴による初期の二ローション量を低減できるタービン
翼を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すタービン翼の斜視図、
第２図は第１図に示した翼の表面処理した部分の断面図
、第３図は従来例の動翼の斜視図、第４図は、シールド
板の表面の説明図、第５図は一般に示されるエロージョ
ン進行過程の説明図、第６図は本発明を実施するための
装置の説明図、第７図は本発明の効果を検証した説明図
である。 １・・・翼母材、２・・・侵食抑止材、３・翼背面、４
翼腹面、９・・針状凸部。 Ｋ′− 第 第 ろ 区
第２図は第１図に示した翼の表面処理した部分の断面図
、第３図は従来例の動翼の斜視図、第４図は、シールド
板の表面の説明図、第５図は一般に示されるエロージョ
ン進行過程の説明図、第６図は本発明を実施するための
装置の説明図、第７図は本発明の効果を検証した説明図
である。 １・・・翼母材、２・・・侵食抑止材、３・翼背面、４
翼腹面、９・・針状凸部。 Ｋ′− 第 第 ろ 区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、湿り蒸気中で作動する蒸気タービン動翼の水滴によ
つて、エロージヨン損傷を受ける翼面を、予め実機環境
下と同一のふん囲気中で水噴流、あるいは、水滴噴流の
衝突による表面処理を施し、タービン運転前に翼表面の
エロージヨン状態を定常域の状態まで表面処理をしたこ
とを特徴とする蒸気タービン動翼。 ２、特許請求の範囲第１項において、 表面処理後の翼は凹部の平均深さが１５０ μｍ、凹凸のピッチが１００μｍ程度の不規則な粗さ状
態を保持していることを特徴とする蒸気タービン動翼。 ３、特許請求の範囲第１項において、 翼表面処理する水滴の噴霧条件を実機タービン段落内で
発生する水滴の特性とほぼ同一の条件で表面処理したこ
とを特徴とする蒸気タービン動翼。 ４、湿り蒸気中で作動する蒸気タービン動翼の翼母材、
あるいは、エロージヨンシールド材の翼表面を、水滴の
噴射衝突処理、あるいは、化学的腐食処理等によつて翼
表面にランダムな凹凸加工を施すことを特徴とする表面
処理法。 ５、湿り蒸気中で作動するタービン動翼の翼母材に溶接
に合するエロージヨンシールド材の表面形状を、翼母材
に接合する前加工として、予め水滴の噴射衝突処理、あ
るいは、化学的腐食処理あるいはより硬質の材料を溶射
又は圧接処理を施すことによりランダムな凹凸形状処理
を施したエロージヨンシールド材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18843988A JPH0240003A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 蒸気タービン動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18843988A JPH0240003A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 蒸気タービン動翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240003A true JPH0240003A (ja) | 1990-02-08 |
Family
ID=16223700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18843988A Pending JPH0240003A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 蒸気タービン動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240003A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100329884A1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-12-30 | Hitachi, Ltd. | Turbine rotor blade |
| JP2014173582A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービン翼製造方法 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP18843988A patent/JPH0240003A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100329884A1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-12-30 | Hitachi, Ltd. | Turbine rotor blade |
| US8632313B2 (en) * | 2009-06-25 | 2014-01-21 | Hitachi, Ltd. | Turbine rotor blade |
| JP2014173582A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービン翼製造方法 |
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