JPH0494401A - 蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部の安定化方法 - Google Patents
蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部の安定化方法Info
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- JPH0494401A JPH0494401A JP20945290A JP20945290A JPH0494401A JP H0494401 A JPH0494401 A JP H0494401A JP 20945290 A JP20945290 A JP 20945290A JP 20945290 A JP20945290 A JP 20945290A JP H0494401 A JPH0494401 A JP H0494401A
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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、火力発電用大容量高温再熱蒸気タービンの中
圧タービンロータジャーナル部にスリーブを焼嵌めたと
き、該スリーブに座り直しを与えて、その材質を安定化
する方法に関する。
圧タービンロータジャーナル部にスリーブを焼嵌めたと
き、該スリーブに座り直しを与えて、その材質を安定化
する方法に関する。
従来の技術
火力発電用大容量蒸気タービンでは、タービン入口蒸気
圧力を高くして高真空度まで膨脹させると、排気の湿り
度が限度を越すようになっている。
圧力を高くして高真空度まで膨脹させると、排気の湿り
度が限度を越すようになっている。
この現象を防ぐと共にサイクル熱効率を向上させるため
、タービン内で膨脹の途中の蒸気をボイラへ戻し、再熱
器で適当な温度まで再熱し、タービンへ入れて低圧まで
膨脹させている。
、タービン内で膨脹の途中の蒸気をボイラへ戻し、再熱
器で適当な温度まで再熱し、タービンへ入れて低圧まで
膨脹させている。
したがって、再熱蒸気温度は蒸気圧力によって変わり、
５３８℃（１，０００°Ｆ）、５５２℃（１，０２５”
Ｆ）、５６６’Ｃ（１，０５０°Ｆ）、５７９℃（１，
０７５°Ｆ）及び５９３℃（１、１００°Ｆ）が使い分
けられている。再熱には１段再熱と２段再熱とがあるが
、一般に再熱された蒸気は再熱蒸気止め弁とインターセ
プト弁を経て、中圧タービンに導入される。
５３８℃（１，０００°Ｆ）、５５２℃（１，０２５”
Ｆ）、５６６’Ｃ（１，０５０°Ｆ）、５７９℃（１，
０７５°Ｆ）及び５９３℃（１、１００°Ｆ）が使い分
けられている。再熱には１段再熱と２段再熱とがあるが
、一般に再熱された蒸気は再熱蒸気止め弁とインターセ
プト弁を経て、中圧タービンに導入される。
再熱蒸気温度が５７９℃又は５６６℃以下の場合、中圧
タービンのロータ材にはクロム・モリブデン・バナジウ
ム合金鋼が、５９３℃又は５７９℃以上の場合は１２％
クローム鋼がそれぞれ一般に使われている。
タービンのロータ材にはクロム・モリブデン・バナジウ
ム合金鋼が、５９３℃又は５７９℃以上の場合は１２％
クローム鋼がそれぞれ一般に使われている。
これは、１２％クローム鋼がクロム・モリブデン・バナ
ジウム合金鋼に比べて、高温における機械的性質、特に
クリープ特性が優れているためである。
ジウム合金鋼に比べて、高温における機械的性質、特に
クリープ特性が優れているためである。
次に、この種蒸気タービンのジャーナル軸受には球面座
を有する分割軸受が採用され、直径が大きくて回転数か
高いため、軸受面周速は極めて速い。このような場合、
ホワイトメタルがライニングされたジャーナル軸受と油
膜を介して摺動するロータジャーナル部の材料には、な
じみ易いこと、及び焼き付きにくいことが不可欠の条件
となる。
を有する分割軸受が採用され、直径が大きくて回転数か
高いため、軸受面周速は極めて速い。このような場合、
ホワイトメタルがライニングされたジャーナル軸受と油
膜を介して摺動するロータジャーナル部の材料には、な
じみ易いこと、及び焼き付きにくいことが不可欠の条件
となる。
ところが、前記条件において、１２％クローム鋼材はク
ロム・モリブデン・バナジウム合金鋼材に比べて著しく
劣る。
ロム・モリブデン・バナジウム合金鋼材に比べて著しく
劣る。
この和犬れない２つの条件を満足させるため、１２％ク
ローム鋼ロータのジャーナル部にクロム・モリブデン・
バナジウム合金鋼のスリーブを焼嵌めたり、クロム・モ
リブデン・バナジウム合金鋼の肉盛り溶接を行っている
のが現状である。
ローム鋼ロータのジャーナル部にクロム・モリブデン・
バナジウム合金鋼のスリーブを焼嵌めたり、クロム・モ
リブデン・バナジウム合金鋼の肉盛り溶接を行っている
のが現状である。
発明が解決しようとする課題
一般に焼嵌めによって組合せ円筒を形成したときには、
軸方向に残留応力やひずみか発生する。
軸方向に残留応力やひずみか発生する。
これは、焼嵌める円筒の冷却速度が中心部に比べて両端
縁部の方が早いためによるもので、その値は冷却速度の
差、材料の熱膨脹係数の差及び焼嵌める熱容量が大きい
程著しい。なお、半径方向の残留応力は焼嵌め面圧とな
る。
縁部の方が早いためによるもので、その値は冷却速度の
差、材料の熱膨脹係数の差及び焼嵌める熱容量が大きい
程著しい。なお、半径方向の残留応力は焼嵌め面圧とな
る。
前述した１２％クローム鋼ロータのジャーナル部にクロ
ム・モリブデン・バナジウム合金鋼のスリーブを焼嵌め
る場合もこの例外でなく、冷却装置によって温度制御を
行ってもこの現象を避けることかできない。この場合は
スリーブの熱容ｌかロータに比べて極めて大きいため、
残留ひずみは専らスリーブの表面及び表層部に発生する
。
ム・モリブデン・バナジウム合金鋼のスリーブを焼嵌め
る場合もこの例外でなく、冷却装置によって温度制御を
行ってもこの現象を避けることかできない。この場合は
スリーブの熱容ｌかロータに比べて極めて大きいため、
残留ひずみは専らスリーブの表面及び表層部に発生する
。
タービン運転中、ロータの温度はスリーブの温度よりも
高く、スリーブはロータによって引張られる。この引張
力が残存ひずみに相当する軸方向応力値に達するとスリ
ーブに応力リラクゼーションが発生し、突発的にスリー
ブの外径が軸方向に不均一となり、軸受との間に形成さ
れる粘性油膜か不均一かつ不安定となる。
高く、スリーブはロータによって引張られる。この引張
力が残存ひずみに相当する軸方向応力値に達するとスリ
ーブに応力リラクゼーションが発生し、突発的にスリー
ブの外径が軸方向に不均一となり、軸受との間に形成さ
れる粘性油膜か不均一かつ不安定となる。
この現象は多スパン系に成る蒸気タービンロータに振動
を誘起し、甚だ（７いときには軸受を焼損する場合もあ
る。
を誘起し、甚だ（７いときには軸受を焼損する場合もあ
る。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
なされたもので、中圧タービンから発生する多スパン系
タービンロータの振動を防止すると共に、中圧タービン
のジャーナル軸受の焼損を防止することができるように
した蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部
の安定化方法を提供することを目的とする。
なされたもので、中圧タービンから発生する多スパン系
タービンロータの振動を防止すると共に、中圧タービン
のジャーナル軸受の焼損を防止することができるように
した蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部
の安定化方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために、本発明は、特に再熱蒸気
温度が５７９℃を越える火力発電用大容量高温再熱蒸気
タービンの中圧タービンロータにおいて、一対のロータ
ジャーナル部にロータと材質が異なる一対のスリーブを
それぞれ焼嵌めて形成されたタービンロータのジャーナ
ル部を挾んで、少なくとも軸受荷重の１２倍以上であっ
て２０倍以下の荷重によって、タービンロータを押圧す
るようにしたものである。
温度が５７９℃を越える火力発電用大容量高温再熱蒸気
タービンの中圧タービンロータにおいて、一対のロータ
ジャーナル部にロータと材質が異なる一対のスリーブを
それぞれ焼嵌めて形成されたタービンロータのジャーナ
ル部を挾んで、少なくとも軸受荷重の１２倍以上であっ
て２０倍以下の荷重によって、タービンロータを押圧す
るようにしたものである。
作用
上記の手段によれば、蒸気タービンロータのジャーチル
部を挾んで、該ジャーナル部を押圧するときには、ジャ
ーナル部を形成するロータ側か変形し、該ジャーナル部
と焼嵌めによって一体になるスリーブも変形して、焼嵌
め時に発生したスリーブの軸方向引張拘束が緩和される
。このため、スリーブに応力リラクゼーションか発生し
、主としてスリーブ表面及び表層部に残存する焼嵌めに
よる軸方向残留ひずみの殆んどか消滅する。
部を挾んで、該ジャーナル部を押圧するときには、ジャ
ーナル部を形成するロータ側か変形し、該ジャーナル部
と焼嵌めによって一体になるスリーブも変形して、焼嵌
め時に発生したスリーブの軸方向引張拘束が緩和される
。このため、スリーブに応力リラクゼーションか発生し
、主としてスリーブ表面及び表層部に残存する焼嵌めに
よる軸方向残留ひずみの殆んどか消滅する。
実施例
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。
明する。
第１図（ａ）は本発明に係るシュミレーション試験に供
した軸（ロータジャーナル部）とスリーブとの斜視図、
同図（ｂ）は該軸に該スリーブを焼嵌めした状態を示す
図、同図（ｃ）はこの焼嵌したスリーブと軸との構造体
を定盤上に設置した状態を示す図、第２図は荷重試験と
ひすみ測定箇所を示す断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
矢視図、第４図は第２図及び第３図に示した各ひずみ測
定箇所の表面ひずみ量の測定値を示す分布図である。
した軸（ロータジャーナル部）とスリーブとの斜視図、
同図（ｂ）は該軸に該スリーブを焼嵌めした状態を示す
図、同図（ｃ）はこの焼嵌したスリーブと軸との構造体
を定盤上に設置した状態を示す図、第２図は荷重試験と
ひすみ測定箇所を示す断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
矢視図、第４図は第２図及び第３図に示した各ひずみ測
定箇所の表面ひずみ量の測定値を示す分布図である。
まず第１図（ａ）、 （ｂ）において、７０万ｋｗ級高
温再熱蒸気タービンの１２％クロム鋼製中圧タービンの
ジャーナル部と同一寸法で同一材料になる軸１には、実
機と同一寸法で同一材料のクロム・モリブデン・バナジ
ウム合金鋼製のスリーブ２が焼嵌められる。焼嵌め温度
は３００℃である。
温再熱蒸気タービンの１２％クロム鋼製中圧タービンの
ジャーナル部と同一寸法で同一材料になる軸１には、実
機と同一寸法で同一材料のクロム・モリブデン・バナジ
ウム合金鋼製のスリーブ２が焼嵌められる。焼嵌め温度
は３００℃である。
そして、焼嵌め後、第１図（ｃ）に示すように、スリー
ブ２は定盤３上の受台４に当接して載置され、スリーブ
２を挾んで軸１は一対の押付治具５によって押圧される
。
ブ２は定盤３上の受台４に当接して載置され、スリーブ
２を挾んで軸１は一対の押付治具５によって押圧される
。
第２図及び第３図は荷重試験に際してスリーブ２の表面
ひずみを測定した箇所を示し、軸方向にはｒ、ｎ、ｍ、
ｒｖの４断面、円周方向にはａ、 ｂｃ、 ｄ、 ｅ、
ｆ、 ｇ、 ｈの４５°ピッチ８点、合計３２点にわ
たって、ホールドリリング法によって円周方向のひずみ
が測定された。なお、荷重Ｆは軸受荷重の１５倍が採用
されている。
ひずみを測定した箇所を示し、軸方向にはｒ、ｎ、ｍ、
ｒｖの４断面、円周方向にはａ、 ｂｃ、 ｄ、 ｅ、
ｆ、 ｇ、 ｈの４５°ピッチ８点、合計３２点にわ
たって、ホールドリリング法によって円周方向のひずみ
が測定された。なお、荷重Ｆは軸受荷重の１５倍が採用
されている。
第４図にその結果を示す。スリーブ２の端縁側面図■、
■では殆んど表面ひずみの変化かなく、その最大値は＋
１．５／１０００ｍｍにすぎない。なお、＋は引張ひず
み、−は圧縮ひずみである。
■では殆んど表面ひずみの変化かなく、その最大値は＋
１．５／１０００ｍｍにすぎない。なお、＋は引張ひず
み、−は圧縮ひずみである。
また、スリーブ２の中心側断面■、■では、下部側す、
ｃ、 ｄ点で圧縮されており、その最大値は−７／
１０００ｍｍに、一方上部側ｆ、 ｇ、 ｈ点では引張
られており、その最大値は＋７ ／ １０００ｍ＋ｎ
ｌこそれぞれ達している。この値は応力値にして約０．
２５ｋｇｆ／ ｍｍ ”に相当し、弾性変形以内にある
。
ｃ、 ｄ点で圧縮されており、その最大値は−７／
１０００ｍｍに、一方上部側ｆ、 ｇ、 ｈ点では引張
られており、その最大値は＋７ ／ １０００ｍ＋ｎ
ｌこそれぞれ達している。この値は応力値にして約０．
２５ｋｇｆ／ ｍｍ ”に相当し、弾性変形以内にある
。
この試験時最初に荷重を加えた際、座り直しと呼ばれる
軸方向応力リラクゼーションが発生している。これは焼
嵌め時のスリーブ２の軸方向引張拘束か緩和されたもの
で、ひずみ量の最大値は１００／ １０００ｍで、応力
値にして約２．Ｏｋｇｆ／ｗ”に相当する。当然のこと
ながら、応力リラクゼーション後の荷重試験に際しては
、このような突変現象は発生せず、焼嵌めによる残留内
部応力によっては不安定となっていたスリーブ２の材質
は完全に安定域に入ったことが確認されている。
軸方向応力リラクゼーションが発生している。これは焼
嵌め時のスリーブ２の軸方向引張拘束か緩和されたもの
で、ひずみ量の最大値は１００／ １０００ｍで、応力
値にして約２．Ｏｋｇｆ／ｗ”に相当する。当然のこと
ながら、応力リラクゼーション後の荷重試験に際しては
、このような突変現象は発生せず、焼嵌めによる残留内
部応力によっては不安定となっていたスリーブ２の材質
は完全に安定域に入ったことが確認されている。
なお、このとき可聴サイクル域で高周波数の異音が発生
し、計器によることなくしてこの現象を認識することか
できる。
し、計器によることなくしてこの現象を認識することか
できる。
しかし、本スリーブ安定化方法施工に際しては、定量的
な現象把握のため、ひずみ計測を必要とすることは言う
までもない。
な現象把握のため、ひずみ計測を必要とすることは言う
までもない。
大容量再熱蒸気タービンの中圧タービンには一般に２分
流排気形が採用される。したがって、対のジャーナル軸
受にはそれぞれタービンロータの自重の約１７２が軸受
荷重として加わる。このため、一実施例として２４トン
の中圧タービンロータのジャーナル部に軸受荷重の１．
５倍の荷重を印荷するためには１２ｘ １．５−１２＝
６ トンの荷重を加えればよい。
流排気形が採用される。したがって、対のジャーナル軸
受にはそれぞれタービンロータの自重の約１７２が軸受
荷重として加わる。このため、一実施例として２４トン
の中圧タービンロータのジャーナル部に軸受荷重の１．
５倍の荷重を印荷するためには１２ｘ １．５−１２＝
６ トンの荷重を加えればよい。
なお、この荷重か大きすぎるとロータ特にスリーブの塑
性変形を招き、小さすぎるとタービンの運転状態に対応
した座り直しによるロータの安定化を図ることかできな
い。したがって、荷重はタービンの設計仕様によって決
定される。
性変形を招き、小さすぎるとタービンの運転状態に対応
した座り直しによるロータの安定化を図ることかできな
い。したがって、荷重はタービンの設計仕様によって決
定される。
複数回にわたる検証試験から、荷重は軸受荷重の１２倍
乃至２０倍の範囲内にあるべきことが認識されている。
乃至２０倍の範囲内にあるべきことが認識されている。
すなわち、１２倍以上とする理由は、検証試験において
軸方向応力の変化が発生しはじめたのが１６トン（軸受
荷重の１．２倍）負荷した時であることによる。また、
２０倍以下とする理由は、限界ミスアライメントによる
最大軸受荷重は実機の品質の点からみて軸受荷重の２０
倍が良好であると確認されたことによる。
軸方向応力の変化が発生しはじめたのが１６トン（軸受
荷重の１．２倍）負荷した時であることによる。また、
２０倍以下とする理由は、限界ミスアライメントによる
最大軸受荷重は実機の品質の点からみて軸受荷重の２０
倍が良好であると確認されたことによる。
また、スリーブ表面での残留ひずみの周方向バラツキを
考慮して、タービンロータを９０度ずつボジショニング
して、少なくとも４回にわたって荷重を加えることが必
要である。
考慮して、タービンロータを９０度ずつボジショニング
して、少なくとも４回にわたって荷重を加えることが必
要である。
発明の効果
以上述べたように、本発明によれば、一対のロータジャ
ーナル部にロータと材質が異なる一対のスリーブをそれ
ぞれ焼嵌めて形成されたタービンロータのジャーナル部
を挾んで、少なくとも軸受荷重の１２倍以上であって２
０倍以下の荷重によって、タービンロータを押圧するよ
うにしたことにより、焼嵌めに伴うスリーブ材質の不安
定性を除去することができ、これによって中圧タービン
から発生する多スパン系タービンロータの振動を防止で
きると共に、中圧タービンのジャーナル軸受の焼損を防
止することが可能となる。したがって、本発明方法によ
れば、特に大容量高温再熱蒸気タービンの信頼性の向」
−において顕著な効果を奏する。
ーナル部にロータと材質が異なる一対のスリーブをそれ
ぞれ焼嵌めて形成されたタービンロータのジャーナル部
を挾んで、少なくとも軸受荷重の１２倍以上であって２
０倍以下の荷重によって、タービンロータを押圧するよ
うにしたことにより、焼嵌めに伴うスリーブ材質の不安
定性を除去することができ、これによって中圧タービン
から発生する多スパン系タービンロータの振動を防止で
きると共に、中圧タービンのジャーナル軸受の焼損を防
止することが可能となる。したがって、本発明方法によ
れば、特に大容量高温再熱蒸気タービンの信頼性の向」
−において顕著な効果を奏する。
第１図（ａ）は本発明に係るシュミレーション試験に供
１．た軸（ロータジャーナル部）とスリーブとの斜視図
、同図（１））は該軸に該スリーブを焼嵌めＩ７た状態
を示す図、同図（ｃ）はこの焼嵌したスリーブと軸との
構造体を定盤上に設置した状態を示す図、第２図は荷重
試験とひずみ測定箇所を示す断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ矢視図、第４図は第２図及び第３図に示した各ひ
ずみ測定箇所の表面ひずみ量の測定値を示す分布図であ
る。 Ｊ、・・軸（ロータジャーナル部）、２・・スリーブ、
３・・定盤、４・・受台、５・・押付金具。
１．た軸（ロータジャーナル部）とスリーブとの斜視図
、同図（１））は該軸に該スリーブを焼嵌めＩ７た状態
を示す図、同図（ｃ）はこの焼嵌したスリーブと軸との
構造体を定盤上に設置した状態を示す図、第２図は荷重
試験とひずみ測定箇所を示す断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ矢視図、第４図は第２図及び第３図に示した各ひ
ずみ測定箇所の表面ひずみ量の測定値を示す分布図であ
る。 Ｊ、・・軸（ロータジャーナル部）、２・・スリーブ、
３・・定盤、４・・受台、５・・押付金具。
Claims (1)
- 火力発電用大容量高温再熱蒸気タービンの中圧タービン
ロータにおいて、一対のロータジャーナル部にロータと
材質が異なる一対のスリーブをそれぞれ焼嵌めて形成さ
れたタービンロータのジャーナル部を挾んで、少なくと
も軸受荷重の１．２倍以上であって２．０倍以下の荷重
によって、タービンロータを押圧するようにしたことを
特徴とする蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャー
ナル部の安定化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20945290A JPH0494401A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部の安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20945290A JPH0494401A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部の安定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494401A true JPH0494401A (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=16573108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20945290A Pending JPH0494401A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 蒸気タービンロータのスリーブ焼嵌めジャーナル部の安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0494401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8588335B2 (en) | 2009-08-27 | 2013-11-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Radio communication device, radio communication method, and communication system using PADM transmission diversity |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP20945290A patent/JPH0494401A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8588335B2 (en) | 2009-08-27 | 2013-11-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Radio communication device, radio communication method, and communication system using PADM transmission diversity |
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