JPH06137106A - Vibrationproof device for team turbine blade - Google Patents

Vibrationproof device for team turbine blade

Info

Publication number
JPH06137106A
JPH06137106A JP30923692A JP30923692A JPH06137106A JP H06137106 A JPH06137106 A JP H06137106A JP 30923692 A JP30923692 A JP 30923692A JP 30923692 A JP30923692 A JP 30923692A JP H06137106 A JPH06137106 A JP H06137106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine blade
blade
vibration
turbine
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP30923692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2909329B2 (en
Inventor
Masataka Mase
正隆 間瀬
Masakatsu Harada
正勝 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP30923692A priority Critical patent/JP2909329B2/en
Publication of JPH06137106A publication Critical patent/JPH06137106A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2909329B2 publication Critical patent/JP2909329B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To prevent increase of turbine vibration due to resonance of the turbine blade in the final stage when a large-sized steam turbine is operated at low load and small flow. CONSTITUTION:This vibrationproofing device of a steam turbine blade is constituted of a pressure sensor 6 to detect pressure variation on the tip part of a turbine blade 1, processing devices (7,8,9) to obtain the vibration component comformed to the blade frequency from the detected vibration variation, a seal ring 5 which is circumferentially provided inside a turbine casing 2, opposite to the tip part of the turbine blade and movable in the radial direction, and an actuator 10 to move the seal ring 5 in the radial direction according to magnitude of the vibration component.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大型蒸気タービンの回
転動翼の長大ブレードの振動を防止する装置に関し、ガ
スタービンやコンプレッサ等の長大ブレードの振動防止
にも適用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for preventing vibration of a long blade of a rotary moving blade of a large steam turbine, and can be applied to prevent vibration of a long blade of a gas turbine or a compressor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の蒸気タービンの最終段落付近にお
けるブレードとタービンケーシングとの関係を図3に示
す。図中、符号1はタービンブレード、2はタービン車
室、3はタービンロータ、4はシールフィンを示してい
る。
2. Description of the Related Art The relationship between a blade and a turbine casing in the vicinity of the final stage of a conventional steam turbine is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 is a turbine blade, 2 is a turbine casing, 3 is a turbine rotor, and 4 is a seal fin.

【0003】タービンブレード1とタービン車室2との
間は気密性を保つため接触しない程度にできるだけ間隔
を小さくしてあり、その気密をより完全にするためター
ビン車室2の内側には各タービンブレード1の先端部に
対面した位置にそれぞれシールフィン4が周設されてい
る。
The turbine blade 1 and the turbine casing 2 are kept as tight as possible so as not to contact each other in order to maintain airtightness, and in order to make the airtightness more complete, each turbine is provided inside the turbine casing 2. Seal fins 4 are circumferentially provided at positions facing the tip of the blade 1.

【0004】タービンブレード1は高圧段落から低圧段
落にかけてその長さが長くなっており、特に大型蒸気タ
ービンにおいては最終段落のタービンブレード1は長大
なものとなっている。
The length of the turbine blade 1 increases from the high pressure stage to the low pressure stage, and particularly in a large steam turbine, the turbine blade 1 in the final stage is long.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】蒸気タービンが低負
荷、低流量で運転される状態では、最終段落にあるター
ビンブレードの先端部付近に蒸気流れが偏流することが
通常である。このとき、タービンブレードの先端部付近
には、その偏流により渦流が発生し、小さな圧力変動を
生じる。この圧力変動は長大なタービンブレードの励振
力となり、タービンブレードを振動させることになる。
When the steam turbine is operated at a low load and a low flow rate, the steam flow is usually lopsided near the tip of the turbine blade in the final paragraph. At this time, a vortex is generated near the tip of the turbine blade due to the uneven flow, and a small pressure fluctuation is generated. This pressure fluctuation becomes a large exciting force of the turbine blade, and vibrates the turbine blade.

【0006】タービンブレードは固有振動数を有してい
るので、圧力変動による振動数がブレード振動数に一致
する成分を含んでいると、その振動数で共振が生じ、タ
ービンブレードの振動が増大することになる。このよう
な共振現象が続くと、タービンブレードは疲労によって
切損に到ることがある。
Since the turbine blade has a natural frequency, if the frequency due to pressure fluctuation contains a component that matches the blade frequency, resonance occurs at that frequency and the turbine blade vibration increases. It will be. If such a resonance phenomenon continues, the turbine blade may be cut due to fatigue.

【0007】本発明は、上記事情にかんがみてなされた
もので、特に蒸気タービンが低負荷、低流量で運転時に
発生し易いタービンブレードの共振を防止することがで
きる蒸気タービンブレードの振動防止装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, an apparatus for preventing vibration of a steam turbine blade which can prevent resonance of the turbine blade, which tends to occur during operation of the steam turbine under a low load and a low flow rate. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的に対し、本発明
によれば、タービンブレードの先端部における蒸気流れ
の圧力変化を検出するセンサと、このセンサによる検出
信号を処理してブレード振動数と一致した振動成分を分
析する処理装置と、前記タービンブレードの先端部に対
面して車室の内側に半径方向に移動自在に周設されたシ
ールリングと、前記処理装置にて分析された振動成分の
大きさに応じて前記シールリングを半径方向に移動させ
るアクチュエータとを備えていることを特徴とする蒸気
タービンブレードの振動防止装置が提供される。
To solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a sensor for detecting a pressure change of a steam flow at a tip portion of a turbine blade and a blade vibration frequency by processing a detection signal by the sensor. A processing device for analyzing the matched vibration component, a seal ring facing the tip of the turbine blade and radially movably provided inside the vehicle interior, and a vibration component analyzed by the processing device. And an actuator that moves the seal ring in a radial direction according to the size of the vibration prevention device.

【0009】[0009]

【作用】上記手段によれば、センサ及び処理装置にてブ
レード振動数と一致した振動成分を取り出し、この振動
成分が一定値以上となった場合にシールリングを移動さ
せてタービンブレードの先端部と車室との間隔を変え、
その先端部付近の偏流による圧力変動の振動数を変化さ
せ、ブレード振動数と一致した振動成分を減少させる。
According to the above means, the sensor and the processing device take out the vibration component that matches the blade vibration frequency, and when the vibration component exceeds a certain value, move the seal ring to move the tip end of the turbine blade. Change the distance to the passenger compartment,
The frequency of pressure fluctuation due to drift near the tip is changed to reduce the vibration component that matches the blade frequency.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明による蒸気タービンブレードの
振動防止装置の一例を示す構成図である。図中、図3に
示したものと同一の部分については同一の符号を付して
ある。図1において、符号5はシールフィン4を担持す
るシールリング、6はタービンブレード1の先端の外周
側のタービン車室2に少なくとも1個設けられた圧力セ
ンサ、7は予め判明しているタービンブレード1の振動
数のみを通過させるバンドパスフィルタ、8はバンドパ
スフィルタ7を通過した信号の周波数成分を分析する周
波数分析器、9は分析された周波数成分を記録するとと
もにそのレベルに応じて作動信号を出力するコンピュー
タ、10はその作動信号に基づいてシールリング5を半
径方向に移動させるアクチュエータを示している。ここ
で、バンドパスフィルタ7、周波数分析器8及びコンピ
ュータ9は処理装置を構成している。
1 is a block diagram showing an example of a vibration preventing device for a steam turbine blade according to the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. In FIG. 1, reference numeral 5 is a seal ring carrying a seal fin 4, reference numeral 6 is at least one pressure sensor provided in the turbine casing 2 on the outer peripheral side of the tip of the turbine blade 1, and reference numeral 7 is a turbine blade which is known in advance. A band-pass filter that passes only the frequency of 1; 8 is a frequency analyzer that analyzes the frequency components of the signal that has passed through the band-pass filter 7; 9 is an operation signal that records the analyzed frequency components and that corresponds to its level. The computer 10 that outputs the signal indicates an actuator that moves the seal ring 5 in the radial direction based on the operation signal. Here, the band pass filter 7, the frequency analyzer 8 and the computer 9 constitute a processing device.

【0011】シールリング5はたとえば8個に分割され
て円周方向に配設されており、好ましくは各シールリン
グ毎にアクチュエータ10が連結されて、コンピュータ
9によりタービンブレード1の先端部とシールフィン4
との間隔cを同時に制御するようにしている。
The seal ring 5 is divided into, for example, eight pieces and is arranged in the circumferential direction. Preferably, an actuator 10 is connected to each seal ring, and a computer 9 connects the tip portion of the turbine blade 1 and the seal fin. Four
The distance c between and is controlled at the same time.

【0012】蒸気タービンが低負荷、低流量で運転され
ている場合には、タービンブレード1が長大故に低い固
有振動数を有することから、低流量の偏流にて発生する
圧力変動は振動数がそのブレード振動数に近い低い振動
数成分を含む。発生した圧力変動の振動数がブレード振
動数に等しくなければ共振状態になり、その圧力変動は
増大し、タービンブレード1への加振力も増大すること
になる。
When the steam turbine is operated at a low load and a low flow rate, the turbine blade 1 has a low natural frequency because of its long size. It contains a low frequency component close to the blade frequency. If the frequency of the generated pressure fluctuation is not equal to the blade frequency, a resonance state occurs, the pressure fluctuation increases, and the vibration force on the turbine blade 1 also increases.

【0013】この圧力変動の振動レベルは圧力センサ6
にて検出され、バンドパスフィルタ7によりブレード振
動数付近の成分のみが抽出され、周波数分析器8にて詳
細波形が分析され、振動数及び振動レベルが求められ
る。これらの分析された振動数及び振動レベルの成分は
コンピュータ9にて記録され、それらの成分の評価が行
われる。すなわち、振動レベルが予め設定したレベル以
下にあれば、アクチュエータ10に対して何ら作動信号
を出力せずに今までの運転状態を続け、設定レベル以上
になった場合には、アクチュエータ作動信号を出力し、
シールリング5を半径方向外方へ移動させて間隔cを拡
大させる。このため、タービンブレード先端部に流れる
蒸気量が減少し、渦の発生量が減少し、タービンブレー
ド1への加振力が減少する。これにより、圧力センサ6
にて検出される圧力変動の振動レベルが低下し、設定レ
ベル以下になるとアクチュエータ10の作動が停止され
る。
The vibration level of this pressure fluctuation is measured by the pressure sensor 6.
And the band pass filter 7 extracts only the components near the blade vibration frequency, and the frequency analyzer 8 analyzes the detailed waveform to obtain the vibration frequency and vibration level. The analyzed components of the frequency and the vibration level are recorded by the computer 9 and the components are evaluated. That is, if the vibration level is below the preset level, the operating state is continued without outputting any operation signal to the actuator 10, and if it exceeds the set level, the actuator operation signal is output. Then
The seal ring 5 is moved outward in the radial direction to increase the distance c. Therefore, the amount of steam flowing to the tip of the turbine blade is reduced, the amount of vortex generation is reduced, and the vibration force on the turbine blade 1 is reduced. As a result, the pressure sensor 6
When the vibration level of the pressure fluctuation detected at 1 is lowered to the set level or less, the operation of the actuator 10 is stopped.

【0014】アクチュエータ10によって作動されたシ
ールリング5の移動位置は蒸気タービンの運転状態が変
化されると元の位置まで戻され、再びその運転状態にて
タービンブレード先端部における圧力変動のモニタが開
始される。
The moving position of the seal ring 5 operated by the actuator 10 is returned to the original position when the operating condition of the steam turbine is changed, and the monitoring of the pressure fluctuation at the tip of the turbine blade is started again in the operating condition. To be done.

【0015】図2はブレード振動発生における発生振動
応力とシールフィン移動量との関係を示したものであ
る。図2によれば、シールリングを移動してタービンブ
レード先端部とシールフィンとの間隔を拡大することに
より、発生振動応力は急速に減少することが確認され
た。
FIG. 2 shows the relationship between the generated vibration stress and the amount of movement of the seal fin when the blade vibration is generated. According to FIG. 2, it was confirmed that the generated vibration stress is rapidly reduced by moving the seal ring to increase the distance between the turbine blade tip and the seal fin.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、タービンブレード先端
部付近の蒸気流れの偏流による圧力変動がブレード振動
数と一致する振動数成分を含んでいてブレードの振動が
増大する場合に、タービンブレード先端部とシールフィ
ンとの間隔を変えることで圧力変動の振動成分を変化さ
せ、振動レベルを所定値以上にならないようにしたの
で、ブレード切損に到るような過大なブレード振動の発
生を防止することができる。
According to the present invention, when the pressure fluctuation due to the uneven flow of the steam flow near the turbine blade tip includes a frequency component that matches the blade frequency and the blade vibration increases, the turbine blade tip increases. The vibration component of the pressure fluctuation is changed by changing the interval between the section and the seal fin so that the vibration level does not exceed a predetermined value, so that excessive blade vibration that may cause blade cutout is prevented. be able to.

【0017】また、本発明の振動防止装置によれば、タ
ービンブレード先端部とシールフィンとの間隔を制御変
更できる機構を有しているので、蒸気タービンの通常運
転時はシールフィンを限界までタービンブレードに近づ
けることが可能となり、これによって異常振動発生時以
外のシール損失を最小にすることができ、タービンの効
率を向上させることができる。
Further, according to the vibration preventing apparatus of the present invention, since the mechanism for controlling the gap between the tip of the turbine blade and the seal fin is provided, during normal operation of the steam turbine, the seal fin reaches the limit of the turbine. It is possible to bring the blade closer to the blade, which can minimize the seal loss except when abnormal vibration occurs, and improve the efficiency of the turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による蒸気タービンブレードの振動防止
装置の構成例を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a vibration preventing device for a steam turbine blade according to the present invention.

【図2】本発明の蒸気タービンブレードの振動防止装置
による試験結果を示した発生振動応力対シールフィン移
動量の関係図である。
FIG. 2 is a relational diagram of generated vibration stress versus movement amount of seal fin, showing a test result by the vibration preventing device for a steam turbine blade of the present invention.

【図3】従来の蒸気タービンのタービンブレード先端部
付近の概念的形状を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conceptual shape near a turbine blade tip portion of a conventional steam turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タービンブレード 2 タービン車室 4 シールフィン 5 シールリング 6 圧力センサ 7 バンドパスフィルタ 8 周波数分析器 9 コンピュータ 10 アクチュエータ 1 Turbine Blade 2 Turbine Cabin 4 Seal Fin 5 Seal Ring 6 Pressure Sensor 7 Band Pass Filter 8 Frequency Analyzer 9 Computer 10 Actuator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】タービンブレードの先端部における蒸気流
れの圧力変化を検出するセンサと、このセンサによる検
出信号を処理してブレード振動数と一致した振動成分を
分析する処理装置と、前記タービンブレードの先端部に
対面して車室の内側に半径方向に移動自在に周設された
シールリングと、前記処理装置にて分析された振動成分
の大きさに応じて前記シールリングを半径方向に移動さ
せるアクチュエータとを備えていることを特徴とする蒸
気タービンブレードの振動防止装置。
1. A sensor for detecting a pressure change of a steam flow at a tip portion of a turbine blade, a processing device for processing a detection signal by the sensor to analyze a vibration component matching a blade frequency, and a turbine blade of the turbine blade. A seal ring, which faces the front end portion, is provided around the inside of the vehicle compartment so as to be movable in the radial direction, and the seal ring is moved in the radial direction according to the magnitude of the vibration component analyzed by the processing device. A vibration preventing device for a steam turbine blade, comprising: an actuator.
JP30923692A 1992-10-23 1992-10-23 Steam turbine blade vibration control system Expired - Fee Related JP2909329B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30923692A JP2909329B2 (en) 1992-10-23 1992-10-23 Steam turbine blade vibration control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30923692A JP2909329B2 (en) 1992-10-23 1992-10-23 Steam turbine blade vibration control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06137106A true JPH06137106A (en) 1994-05-17
JP2909329B2 JP2909329B2 (en) 1999-06-23

Family

ID=17990572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30923692A Expired - Fee Related JP2909329B2 (en) 1992-10-23 1992-10-23 Steam turbine blade vibration control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2909329B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7201556B2 (en) * 2002-12-20 2007-04-10 Rolls-Royce Plc Displacement casing
JP2008517235A (en) * 2004-10-22 2008-05-22 ブルクハルト コンプレッション アーゲー Dry run piston rod seal device and method for sealing a piston rod with dry run piston rod seal device
CN110242361A (en) * 2018-03-09 2019-09-17 三菱重工业株式会社 Rotating machinery
CN114251135A (en) * 2020-09-23 2022-03-29 上海电气电站设备有限公司 Low-flow low-load operation method of steam seal system of steam supplementing type steam turbine unit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3086756B1 (en) * 2018-09-28 2020-09-04 Safran Aircraft Engines TURBOMACHINE TEST BENCH

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7201556B2 (en) * 2002-12-20 2007-04-10 Rolls-Royce Plc Displacement casing
JP2008517235A (en) * 2004-10-22 2008-05-22 ブルクハルト コンプレッション アーゲー Dry run piston rod seal device and method for sealing a piston rod with dry run piston rod seal device
CN110242361A (en) * 2018-03-09 2019-09-17 三菱重工业株式会社 Rotating machinery
CN114251135A (en) * 2020-09-23 2022-03-29 上海电气电站设备有限公司 Low-flow low-load operation method of steam seal system of steam supplementing type steam turbine unit
CN114251135B (en) * 2020-09-23 2024-03-19 上海电气电站设备有限公司 Low-flow low-load operation method of steam seal system of steam supplementing turbine unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2909329B2 (en) 1999-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3936217A (en) Inspection port for turbines
EP0654163B1 (en) Process and device for monitoring vibrational excitation of an axial compressor
US3868625A (en) Surge indicator for turbine engines
US8396689B2 (en) Method for analysis of the operation of a gas turbine
US7003426B2 (en) Method and system for detecting precursors to compressor stall and surge
US20020184951A1 (en) Method and apparatus for compressor control and operation via detection of stall precursors using frequency demodulation of acoustic signatures
US7758301B2 (en) Arrangement for detection of a shaft break in a gas turbine as well as gas turbine
JP2007155734A (en) Multi-range distance measuring system and method for operating the same
KR950703180A (en) Apparatus and processes for controlling and monitoring compressors
JPS6314167B2 (en)
JP7158875B2 (en) System and method for predicting compressor anomalies
JPH06137106A (en) Vibrationproof device for team turbine blade
US20170184472A1 (en) Sensor arrangement and measurement method for a turbomachine
KR20010109111A (en) Sensors and methodology for improved turbine exhaust gas temperature measurements
US3938319A (en) Method of and apparatus for preventing compressor stall in a gas turbine engine
JP4113728B2 (en) Flame-out detection method, flame-out detection apparatus, and gas turbine engine
US5079910A (en) Device for sealing inspection apertures
EP0777828B1 (en) Compressor stall avoidance
JPH06193470A (en) Method of retraining combustion vibration and device therefor
US11054340B2 (en) Parametric trending architecture concept and design
Bright et al. Rotating pip detection and stall warning in high-speed compressors using structure function
CA2720172A1 (en) Gas turbine compressor
JP2003293793A (en) Combustion vibration sign detector, gas turbine system, and combustion vibration sign detection method
Scheidler et al. Active stability control of the compression system in a twin-spool turbofan engine by air injection
JP2001132685A (en) Surging avoiding system in turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990302

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080402

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees