JPH0676762B2 - レ−シングワイヤ切損部の補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、蒸気タービン等において、隣接するタービ
ン動翼を連結するレーシングワイヤが切断した場合にお
けるレーシングワイヤ切損部の補修方法に関する。

（従来の技術） 最近建設される火力発電所および原子力発電所において
は、蒸気タービン低圧段部の蒸気流量面積を増大させて
低圧段の排気損失を減少させることにより、蒸気タービ
ンの単機出力を増大している。したがって、低圧段の動
翼長さが長大になり、タービン運転中における動翼先端
部の周速は音速を遥かに超える高速度に達する。

一方、大型蒸気タービンの復水器は、一般に低圧タービ
ンロータの直下に配設されており、低圧最終段を通過し
た蒸気は、その流れの方向が軸方向から直角方向へ転向
されて復水器へ導かれる。この転向流のため、低圧最終
段出口部においてタービン周方向に不均一な静圧分布が
生じ、これにより動翼は励振力を受ける。

一般に、蒸気の流れがタービン周方向に一様でないとき
には、いずれかの動翼は、その固有振動数が回転数の整
数倍に一致すると共振し、大きな励振力を受け、その結
果、動翼が破壊する場合がある。特に、低圧最終段の動
翼は長大であるため、その固有振動数は回転数の低倍数
と一致し易い。したがって、動翼の構造設計に当って
は、回転数の整数倍と動翼の固有振動数とが一致しない
ように離調設計が施される。

すなわち、第５図および第６図に示すように、離調設計
は、全数で百数十枚に及ぶ動翼のうち、隣接する数枚例
えば４枚の動翼１を１本のレーシングワイヤ３で連結し
て剛性の高い動翼群５を形成し、この動翼群５をタービ
ンロータの周方向に沿って数十群配設した構造である。
また、他の例では、動翼の全数を１本のレーシングワイ
ヤ３で連結した構造のものもある。いずれの場合も、レ
ーシングワイヤ３は、隣接する数枚の動翼１に穿設され
た貫通孔７に挿通された後に、ロウ付け溶接等によって
動翼１に固定される。図中符号９は、ロウ付け溶接によ
る溶接接合部である。

ところが、タービン回転時においてレーシングワイヤ３
および動翼１には回転半径方向に遠心力が作用し、レー
シングワイヤ３は隣接する２枚の動翼によって両端を支
持される梁に相当する荷重を受ける。したがって、レー
シングワイヤ３の両端部位において最大の曲げ応力が作
用するため、この部分が切損し易い。さらに、レーシン
グワイヤ３と動翼１が一体的に固定されているため、動
翼１に作用する励振力はレーシングワイヤ３にも作用す
る。このように、レーシングワイヤ３には遠心力および
励振力が重複して作用するため、強度上非常に苛酷な使
用状態におかれる。そこで、所定期間運転後、タービン
内部を定期的に開放してレーシングワイヤ３の切損の有
無を検査し、もし切損または亀裂が発見された場合に
は、速やかに補修することが要請されている。

次に、従来のレーシングワイヤ切損部の補修方法を第７
図から第９図を参照して説明する。

まず、低圧最終段のように動翼１が長大となる羽根は、
第８図および第９図に示すように、動翼１と回転円板10
とがフォーク形状を有し、それらが互いに嵌合し、その
嵌合部を貫通するように止めピン穴11に止めピン13が挿
入される。この構造により動翼１と回転円板10は一体的
に結合され、動翼１に作用する回転半径方向の遠心力に
抗する。また、隣接する４枚の動翼１を固定して１つの
動翼群５を構成する１本のレーシングワイヤは、この動
翼群５に隣接する他の動翼群５のレーシングワイヤ３に
対し周方向に間隙を有して構成される。この間隙は、動
翼１が励振しても、レーシングワイヤ３同士が接触しな
い程度の間隙である。また、この場合のレーシングワイ
ヤ３は中空形状である。

さて、第７図において、レーシングワイヤ３の切損部
は、２枚の動翼１のほぼ中間に発生する場合（第２図切
損部15a参照）と、レーシングワイヤ３と動翼１との溶
接接合部９近傍に発生する場合（第４図切損部15b参
照）とがある。いずれの場合にも、切損したレーシング
ワイヤ３によって連結されていた４枚の動翼１を回転円
板10から取り外すために、これらに対応する止めピン13
を抜き取る。次に、動翼１を回転円板10から取り外した
状態で、溶接接合部９を加熱溶解し、切損したレーシン
グワイヤ３を４枚の動翼１から抜き取り、新しいレーシ
ングワイヤ３を４枚の動翼に挿入する。新しいレーシン
グワイヤ３が挿入された状態で、４枚の動翼１を回転円
板10に嵌合する。この嵌合後、止めピン13を止めピン穴
11に挿入し、次にレーシングワイヤ３と動翼１をロウ付
け溶接する。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、動翼１および回転円板10の止めピン穴11並び
に止めピン13は、動翼１の遠心力に抗する機能を有し、
かつ回転円板10と動翼１とのがたつきがないように設計
されるため、加工精度が非常に高い。例えば、止めピン
13と止めピン穴11との間隙は直径で1/100mm程度と非常
に小さい。また、一度運用されると止めピン穴11はミク
ロ的に僅かながら塑性変形することがある。これらのこ
とから、止めピンを抜く場合強制的に抜かざるを得ず、
止めピン穴11を傷付けてしまう。そのために、動翼１を
回転円板10に再嵌合する場合、止めピン穴11の径を当初
の径より僅かに大きく再加工し、その径に見合った止め
ピン13を挿入することになる。

したがって、従来のレーシングワイヤ切損部の補修方法
は、レーシングワイヤ３の切損した動翼群５を、止めピ
ン13を抜き取って回転円板10から外す工程；動翼１とレ
ーシングワイヤ３との溶接接合部９を加熱溶融してレー
シングワイヤ３を新しいものと取り換える工程；新しい
レーシングワイヤ３が取り付けられた動翼群５を回転円
板10へ嵌挿する工程；止めピン穴11を再加工し、止めピ
ン13を挿入する工程；新しいレーシングワイヤ３と動翼
１とをロウ付けする工程とから成る。したがって、補修
工程数が多く、補修に多大な時間とコストを要する。

また、止めピン穴11の再加工では、ピン穴径が大とな
り、動翼１の嵌合部と回転円板10の嵌合部との接触面積
が減少する。つまり、動翼１の遠心力に抗する部分の断
面積が減少することになる。その結果、動翼１と回転円
板10との結合部の強度が低下して、タービン信頼性が損
われるおそれがある。

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
補修工程数を削減して補修作業を短時間かつ低コストで
実施することができるとともに、タービン信頼性を確保
することができるレーシングワイヤ切損部の補修方法を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、切損した中空レーシングワイヤのレーシン
グワイヤ切損エレメントに溶接開先を形成し、上記レー
シングワイヤ切損エレメントの上記溶接開先に溶接用裏
当てスリーブを挿入し、この裏当てスリーブが軸方向に
対向するレーシングワイヤエレメントの溶接開先間にわ
たるようにセットして上記溶接開先を溶接するレーシン
グワイヤ切損部の補修方法にある。

（作用） したがって、この発明に係るレーシングワイヤ切損部の
補修方法は、切損したレーシングワイヤを新しいレーシ
ングワイヤとそっくり交換するのではなく、切損したレ
ーシングワイヤの切損エレメントの全部または一部をそ
のまま利用して、レーシングワイヤの補修を行なうもの
である。そのため、動翼を回転円板から取り外し、再び
取り付ける工程がなくなり、また切損したレーシングワ
イヤとこのレーシングワイヤに溶接されていた全ての動
翼とを、加熱溶解により分離する必要がないようにした
ものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明に係るレーシングワイヤ切損部の補修
方法における一実施例または他の実施例に用いられる補
強スリーブの取付状態を示す断面図、第２図は一実施例
における補強スリーブ挿入時の施行要領を示す図、第４
図は他の実施例における補強スリーブ挿入時の施行要領
を示す図である。これらの実施例において、従来と同様
な部分は同一の符号を付すことにより説明を省略する。
また、これらの両実施例では、切損したレーシングワイ
ヤ３の一方のレーシングワイヤ切損エレメント3aに１枚
の動翼１が、他のレーシングワイヤ切損エレメント3bに
３枚の動翼１がそれぞれ溶接されているものとする。

（Ｉ）レーシングワイヤ３が、隣接する動翼１のほぼ中
央位置で切損し、切損部15aが発生する場合（第２図の
一実施例の場合） まず、動翼１の数が少ないレーシングワイヤ切損エレメ
ント3aとその動翼１との溶接接合部９を加熱溶解して、
レーシングワイヤ切損エレメント3aを図における左方に
軸方向移動させる。この移動は、１つの動翼群５のレー
シングワイヤ３が隣接した他の動翼群５のレーシングワ
イヤ３と一定の間隙を有しているために可能となる。

このレーシングワイヤ切損エレメント3aの移動後、切損
部15aおよび15bを平坦に加工し、これら切損部15aおよ
び15bに第３図に示すような角度αの溶接開先17a,17bを
整形する。ここに角度αは約30゜〜45゜である。また、
切損部15aおよび15bを平坦に加工した際にはレーシング
ワイヤ切損エレメント3aおよび3bが短くなるが、一般に
は微々たるものであり、レーシングワイヤ３の機能上問
題はない。

次に、溶接開先17aおよび17bの間隙部から溶接用裏当て
スリーブとしての補強スリーブ19を挿入し、レーシング
ワイヤ切損エレメント3aをレーシングワイヤ切損エレメ
ント3bに当接するように移動する。補強スリーブ19は、
第１図に示すように、補強スリーブ19の軸方向中央位置
が溶接開先17aおよび17bに対応するように設定される。

その後、当接された溶接開先17aおよび17bの全外周を溶
接し、余盛除去を行なう。そして、レーシングワイヤ切
損エレメント3aと動翼１との溶接接合部４をロウ付け溶
接を行なうことにより修復する。

この一実施例の場合には、従来のように止めピン13を抜
き取って動翼群５を回転円板10から取り外す工程や取り
付ける工程がない。また、溶接接合部９の加熱溶解もレ
ーシングワイヤ切損エレメント3aに形成された溶接接合
部９に対してのみ実施すればよい。したがって、補修工
程数を大幅に削減でき、補修作業を短時間かつ低コスト
で実施することができる。

さらに、止めピン13を抜き取って動翼群５を回転円板10
から取り外す工程がなく、したがって再加工により大径
の止めピン13を挿入する必要がないことから、動翼１の
遠心力に抗する部分の断面積が減少することもない。そ
の結果、動翼１と回転円板10との結合部の強度を維持す
ることができ、タービンの信頼性を確保することができ
る。

また、固定された動翼の数が少ない、または同数のレー
シングワイヤ切損エレメント3aにおける溶接接合部９を
加熱溶解することから、従来のようにレーシングワイヤ
３と動翼１との全ての溶接接合部９を加熱溶解する場合
に比べ、動翼１全体に対する熱的影響が少ない。したが
って、動翼１等の熱変形による材質劣化を防止すること
ができ、このことからもタービンの信頼性を確保するこ
とができる。

（II）レーシングワイヤ３が、レーシングワイヤ３と動
翼１との溶接接合部９近傍で切損し、切損部15bが発生
する場合（第４図の他の実施例の場合） この場合には、まず、切損部15bの近傍でかつこの切損
部15bを挟む２枚の動翼１間のほぼ中央位置で、レーシ
ングワイヤ切損エレメント3bを切断する。この切断部21
を形成するのは、切損部15bが動翼１に非常に接近して
いるので、レーシングワイヤ切損エレメント3aに溶接開
先17aを整形できないからである。ここに、切損部15bと
切断部21とで囲まれた部分をレーシングワイヤ切断エレ
メント22と称する。

次に、レーシングワイヤ切損エレメント3aと動翼１との
溶接接合部９を加熱溶解してレーシングワイヤ切損エレ
メント3aを動翼１から取り外す。同時にレーシングワイ
ヤ切断エレメント22も除去する。そして、レーシングワ
イヤ切損エレメント3bの切断部21に、第３図に示すよう
な溶接開先17bを整形する。

その後、この溶接開先17bの整形された切断部21に補強
スリーブ19を挿入する。これと並行して、新しいレーシ
ングワイヤエレメント23に第３図に示すような溶接開先
17aを整形する。新しいレーシングワイヤエレメント23
は、レーシングワイヤ切損エレメント3aとレーシングワ
イヤ切断エレメント22とを軸方向に接合した長さとほぼ
同一である。そして、この新しいレーシングワイヤエレ
メント23を動翼１の貫通孔７に挿通させ、溶接開先17a
と17bとを当接させる。このとき、溶接開先17aおよび17
bの当接面は、前述の実施例と同様第１図に示す補強ス
リーブ19のほぼ中央位置にくるよう設けられる。

次に、溶接開先17aおよび17bの全周に亘って溶接肉盛を
施し、余盛を除去する。そして、新しいレーシングワイ
ヤエレメント23と動翼１とをロウ付け溶接し、溶接接合
部を形成する。

この実施例の場合にも、前述の実施例と同様、動翼群５
の回転円板10からの取外し取付工程がなく、加熱溶解す
る溶接接合部９の数も少ないことから、補修工程数が削
減され、補修作業を短時間かつ低コストで行なうことが
できる。また、動翼１と回転円板10との結合部の強度を
維持でき、動翼１の熱変形による材質劣化も防止できる
ので、タービンの信頼性を確保することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るレーシングワイヤ切損部
の補修方法によれば、切損した中空レーシングワイヤの
レーシングワイヤ切損エレメントに溶接開先を形成し、
上記レーシングワイヤ切損エレメントの上記溶接開先に
溶接用裏当てスリーブを挿入し、この裏当てスリーブが
軸方向に対向するレーシングワイヤエレメントの溶接開
先間にわたるようにセットして上記溶接開先を溶接する
レーシングワイヤ切損部の補修方法であるから、切損し
たレーシングワイヤのレーシングワイヤ切損エレメント
を利用できるので補修工程数を削減して補修作業を短時
間かつ低コストで実施できるとともに、タービンの信頼
性を確保することができる。

また、この発明のレーシングワイヤ切損部の補修方法で
は、レーシングワイヤの補修前後においてレーシングワ
イヤの外形・寸法形状を変えることなく修理でき、ター
ビン蒸気等の流体の流れを変化させることがないので、
励振力も変化せず、信頼性を向上させることができる。

さらに、この発明のレーシングワイヤ切損部の補修方法
では、レーシングワイヤ切損エレメントに溶接用裏当て
スリーブを挿入し、この裏当てスリーブが軸方向に対向
するレーシングワイヤエレメントの溶接開先間にわたる
ようにセットして溶接開先を溶接したので、裏当てスリ
ーブが中空レーシングワイヤに内接する裏当て金とし使
用でき、完全溶込み溶接が可能となり、溶接強度や溶接
の信頼性の面から信頼性が一層向上する等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るレーシングワイヤ切損部の補修
方法の一実施例または他の実施例に用いられる補強スリ
ーブの取付状態を示す断面図、第２図は一実施例におけ
る補強スリーブの施工要領を示す図、第３図は第２図の
III部詳細断面図、第４図は他の実施例における補強ス
リーブの施工要領を示す図、第５図はレーシングワイヤ
による動翼の連結状態を示す動翼群の斜視図、第６図は
第５図のVI−VI線に沿う断面図、第７図はレーシングワ
イヤに発生する切損部を示す断面図、第８図は回転円板
と動翼との嵌合状態を示す斜視図、第９図は第８図のIX
−IX線に沿う断面図である。 １……動翼、３……レーシングワイヤ、3a,3b……レー
シングワイヤ切損エレメント、５……動翼群、９……溶
接接合部、15a,15b……切損部、17a,17b……溶接開先、
19……補強スリーブ、23……新しいレーシングワイヤエ
レメント。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切損した中空レーシングワイヤのレーシン
   グワイヤ切損エレメントに溶接開先を形成し、上記レー
   シングワイヤ切損エレメントの上記溶接開先に溶接用裏
   当てスリーブを挿入し、この裏当てスリーブが軸方向に
   対向するレーシングワイヤエレメントの溶接開先間にわ
   たるようにセットして上記溶接開先を溶接することを特
   徴とするレーシングワイヤ切損部の補修方法。
2. 【請求項２】溶接開先を、切損したレーシングワイヤの
   レーシングワイヤ切損エレメント双方に形成する特許請
   求の範囲第１項記載のレーシングワイヤ切損部の補修方
   法。
3. 【請求項３】レーシングワイヤ切損エレメント双方の溶
   接開先は、レーシングワイヤ切損エレメントの一方とこ
   れに溶接された動翼との溶接接合部を加熱溶解し、上記
   一方のレーシングワイヤ切損エレメントをその軸方向に
   移動させた後形成する特許請求の範囲第２項記載のレー
   シングワイヤ切損部の補修方法。
4. 【請求項４】溶接開先は切損したレーシングワイヤのレ
   ーシングワイヤ切損エレメントの一方に形成し、他のレ
   ーシングワイヤ切損エレメントは溶接開先の形成された
   新たなレーシングワイヤエレメントと交換され、これら
   レーシングワイヤ切損エレメントおよび新たなレーシン
   グワイヤエレメントの溶接開先に溶接用裏当てスリーブ
   を挿設する特許請求の範囲第１項記載のレーシングワイ
   ヤ切損部の補修方法。
5. 【請求項５】レーシングワイヤ切損エレメントの一方に
   整形される溶接開先は、他方のレーシングワイヤ切損エ
   レメントとこれに溶接された動翼との溶接接合部を加熱
   溶解して、この他方のレーシングワイヤ切損エレメント
   を動翼から取り外した後形成する特許請求の範囲第４項
   記載のレーシングワイヤ切損部の補修方法。