JPH07150903A - タービン動翼の全数交換方法 - Google Patents
タービン動翼の全数交換方法Info
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- JPH07150903A JPH07150903A JP5329699A JP32969993A JPH07150903A JP H07150903 A JPH07150903 A JP H07150903A JP 5329699 A JP5329699 A JP 5329699A JP 32969993 A JP32969993 A JP 32969993A JP H07150903 A JPH07150903 A JP H07150903A
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- Japan
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- turbine
- phase
- blades
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 全分解を行ってバランス調整を行うこと無
く、分解前のバランス状態を保持してタービン動翼の全
数を交換できるタービン動翼の全数交換方法を提供する
こと。 【構成】 交換前の組立状態のときのタービン動翼のア
ンバランス量Ｎと位相Θとを求めておき、交換する各タ
ービン動翼のアンバランス量と回転軸に対する取付位相
との積のベクトル和の大きさと位相が交換前とほぼ一致
するようになる各タービン動翼の回転軸への取付位置を
計算で求めるようにする。この取付位置で交換すること
でバランス調整を行うこと無く交換前と同様のバランス
状態を保持できるようになる。
く、分解前のバランス状態を保持してタービン動翼の全
数を交換できるタービン動翼の全数交換方法を提供する
こと。 【構成】 交換前の組立状態のときのタービン動翼のア
ンバランス量Ｎと位相Θとを求めておき、交換する各タ
ービン動翼のアンバランス量と回転軸に対する取付位相
との積のベクトル和の大きさと位相が交換前とほぼ一致
するようになる各タービン動翼の回転軸への取付位置を
計算で求めるようにする。この取付位置で交換すること
でバランス調整を行うこと無く交換前と同様のバランス
状態を保持できるようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コンプレッサやポン
プ等を駆動するタービンの動翼の全てを交換する方法に
関し、タービン全体を分解してバランス調整を行うこと
無く交換前と同じバランス状態に保つことができるよう
にしたものである。
プ等を駆動するタービンの動翼の全てを交換する方法に
関し、タービン全体を分解してバランス調整を行うこと
無く交換前と同じバランス状態に保つことができるよう
にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】タービンを原動機として駆動される航空
用エンジンのコンプレッサやロケット用エンジンのポン
プなどは、高速回転にともなう軸振動などが生じないよ
うバランス調整を行ないながら組立られる。
用エンジンのコンプレッサやロケット用エンジンのポン
プなどは、高速回転にともなう軸振動などが生じないよ
うバランス調整を行ないながら組立られる。
【０００３】たとえば、ロケット用エンジンを構成する
液体水素用のターボポンプでは、その断面構造を図３に
示すように、回転軸１の一端部に２段のポンプインペラ
２，３が取付けられ、回転軸１の他端部には、これを駆
動する１段のタービン４を取付けるが、組立に際して
は、バランス調整を行いながら組立が進められ、最終的
な組立完了状態では、アンバランス量が所定の許容量以
内となるように調整している。
液体水素用のターボポンプでは、その断面構造を図３に
示すように、回転軸１の一端部に２段のポンプインペラ
２，３が取付けられ、回転軸１の他端部には、これを駆
動する１段のタービン４を取付けるが、組立に際して
は、バランス調整を行いながら組立が進められ、最終的
な組立完了状態では、アンバランス量が所定の許容量以
内となるように調整している。
【０００４】このようなターボポンプでは、運転状態の
異常や、開発段階での種々の実験条件での運転によって
タービン動翼が破損したり、溶損する場合があり、さら
に、誤ってタービン動翼の固有振動数付近での運転が行
われると、振動による疲労寿命の問題が生じてこのまま
運転を続けることが出来ず、タービン動翼の全数を交換
しなければならない。
異常や、開発段階での種々の実験条件での運転によって
タービン動翼が破損したり、溶損する場合があり、さら
に、誤ってタービン動翼の固有振動数付近での運転が行
われると、振動による疲労寿命の問題が生じてこのまま
運転を続けることが出来ず、タービン動翼の全数を交換
しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなタービン動
翼の全数を交換する場合には、バランス調整が必要であ
り、これまではターボポンプ全体を分解してタービン動
翼を交換し、バランス調整を行った後、再組立しなけれ
ばならず、多大な時間を要していた。
翼の全数を交換する場合には、バランス調整が必要であ
り、これまではターボポンプ全体を分解してタービン動
翼を交換し、バランス調整を行った後、再組立しなけれ
ばならず、多大な時間を要していた。
【０００６】この発明はかかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、全分解を行ってバランス調整を行う
こと無く、分解前のバランス状態を保持してタービン動
翼の全数を交換することができるタービン動翼の全数交
換方法を提供しようとするものである。
てなされたもので、全分解を行ってバランス調整を行う
こと無く、分解前のバランス状態を保持してタービン動
翼の全数を交換することができるタービン動翼の全数交
換方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めこの発明のタービン動翼の全数交換方法は、予めアン
バランス量と回転系に対する位相が求められてバランス
状態に組み立てられた回転系のタービン動翼の全数をバ
ランス調整すること無くバランス状態に交換するに際
し、各タービン動翼の重量と回転系への取付位置の位相
との積からアンバランス量のベクトル和を求め、このア
ンバランス量のベクトル和の大きさと位相とが交換前と
ほぼ一致するように各タービン動翼の回転系への取付位
置を定めて交換するようにしたことを特徴とするもので
ある。
めこの発明のタービン動翼の全数交換方法は、予めアン
バランス量と回転系に対する位相が求められてバランス
状態に組み立てられた回転系のタービン動翼の全数をバ
ランス調整すること無くバランス状態に交換するに際
し、各タービン動翼の重量と回転系への取付位置の位相
との積からアンバランス量のベクトル和を求め、このア
ンバランス量のベクトル和の大きさと位相とが交換前と
ほぼ一致するように各タービン動翼の回転系への取付位
置を定めて交換するようにしたことを特徴とするもので
ある。
【０００８】
【作用】このタービン動翼の全数交換方法によれば、交
換前の組立状態のときのタービン動翼のアンバランス量
と位相とを求めておき、交換する各タービン動翼のアン
バランス量と回転軸に対する取付位相との積のベクトル
和の大きさと位相が交換前とほぼ一致するようになる各
タービン動翼の回転軸への取付位置を計算で求めるよう
にしており、この取付位置で交換することでバランス調
整を行うこと無く交換前と同様のバランス状態を保持で
きるようになる。
換前の組立状態のときのタービン動翼のアンバランス量
と位相とを求めておき、交換する各タービン動翼のアン
バランス量と回転軸に対する取付位相との積のベクトル
和の大きさと位相が交換前とほぼ一致するようになる各
タービン動翼の回転軸への取付位置を計算で求めるよう
にしており、この取付位置で交換することでバランス調
整を行うこと無く交換前と同様のバランス状態を保持で
きるようになる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら詳細に説明する。図１および図２はこの発明のター
ビン動翼の全数交換方法の一実施例にかかり、図１は工
程を示すフローチャート、図２はタービン動翼の配置お
よびアンバランス量および位相の説明図である。
がら詳細に説明する。図１および図２はこの発明のター
ビン動翼の全数交換方法の一実施例にかかり、図１は工
程を示すフローチャート、図２はタービン動翼の配置お
よびアンバランス量および位相の説明図である。
【００１０】このタービン動翼の全数交換方法では、最
初のロータの組立の際、バランス調整を行っておき、バ
ランス状態となるようにしてあり、この時のタービン動
翼部分のアンバランス量ベクトルＮとアンバランス位相
Θが求められて既知となっている。すなわち、図２
（ａ）に示すように、タービンディスク１１の外周に等
間隔で各タービン動翼１２が取付けられているタービン
の回転中心を、同図（ｂ）に示すように、ｘ−ｙ座標の
原点としてｙ軸から各タービン動翼の取付中心までの角
度を位相とすると、バランス調整後のアンバランス量Ｎ
と位相Θを同図（ｂ）のように表すことができ、これら
ベクトルＮおよび位相Θの値が予め分かっていることに
なる。
初のロータの組立の際、バランス調整を行っておき、バ
ランス状態となるようにしてあり、この時のタービン動
翼部分のアンバランス量ベクトルＮとアンバランス位相
Θが求められて既知となっている。すなわち、図２
（ａ）に示すように、タービンディスク１１の外周に等
間隔で各タービン動翼１２が取付けられているタービン
の回転中心を、同図（ｂ）に示すように、ｘ−ｙ座標の
原点としてｙ軸から各タービン動翼の取付中心までの角
度を位相とすると、バランス調整後のアンバランス量Ｎ
と位相Θを同図（ｂ）のように表すことができ、これら
ベクトルＮおよび位相Θの値が予め分かっていることに
なる。
【００１１】このタービン動翼１２のタービンディスク
１１への取付けに際しては、たとえば各タービン動翼１
２の重さを測定し、その結果に基づいて一定の規則性を
与えて配置し、アンバランス量が最少となるようにする
ことが行われ、さらにロータとして全体のアンバランス
量が許容値以下となるように調整する。
１１への取付けに際しては、たとえば各タービン動翼１
２の重さを測定し、その結果に基づいて一定の規則性を
与えて配置し、アンバランス量が最少となるようにする
ことが行われ、さらにロータとして全体のアンバランス
量が許容値以下となるように調整する。
【００１２】タービン動翼１２の全数を交換する場合に
も、同様の手法により、各タービン動翼１２の重量を計
測し、その結果に基づいて一定の規則性を与えてタービ
ンディスクに取付けるようにするが、その際、規則性に
したがって配置する各タービン動翼１２-1〜１２-n
（ｎ：タービンを構成するタービン動翼の数）の取付位
置、すなわち位相Θ-1〜Θ-nを仮定する。
も、同様の手法により、各タービン動翼１２の重量を計
測し、その結果に基づいて一定の規則性を与えてタービ
ンディスクに取付けるようにするが、その際、規則性に
したがって配置する各タービン動翼１２-1〜１２-n
（ｎ：タービンを構成するタービン動翼の数）の取付位
置、すなわち位相Θ-1〜Θ-nを仮定する。
【００１３】そして、各タービン動翼１２-1〜１２-nの
重量からそれぞれの遠心力ベクトルＭ-1〜Ｍ-nを求める
（図２（ｂ）参照）。
重量からそれぞれの遠心力ベクトルＭ-1〜Ｍ-nを求める
（図２（ｂ）参照）。
【００１４】こうして求められた各タービン動翼１２-1
〜１２-nの遠心力ベクトルＭ-1〜Ｍ-nのｘ方向の成分ｘ
-nおよびｙ方向の成分ｙ-nを次式にしたがって求める。
〜１２-nの遠心力ベクトルＭ-1〜Ｍ-nのｘ方向の成分ｘ
-nおよびｙ方向の成分ｙ-nを次式にしたがって求める。
【００１５】ｘ-n＝Ｍ-n×sin Θ-n ｙ-n＝Ｍ-n×cos Θ-n これらのｘ方向成分の総和Σｘ-nおよびｙ方向成分の総
和Σｙ-nを求める。
和Σｙ-nを求める。
【００１６】この結果、交換するタービン動翼全体のア
ンバランス量が求まり、そのｘ方向成分とｙ方向成分が
求まる。
ンバランス量が求まり、そのｘ方向成分とｙ方向成分が
求まる。
【００１７】そこで、この交換するために用意したター
ビン動翼のアンバランス量の総和のｘ方向成分とｙ方向
成分を交換して取り外すタービン動翼の既知のアンバラ
ンス量のｘ方向成分Ｘとｙ方向成分Ｙを次の式で求めて
比較する。
ビン動翼のアンバランス量の総和のｘ方向成分とｙ方向
成分を交換して取り外すタービン動翼の既知のアンバラ
ンス量のｘ方向成分Ｘとｙ方向成分Ｙを次の式で求めて
比較する。
【００１８】Ｘ＝Ｎ×sin Θ Ｙ＝Ｎ×cos Θ この比較によってアンバラン量（Σｘ-nとＸ，Σｙ-nと
Ｙ）と位相（Θ同志）がほぼ一致すれば、予め仮定した
各タービン動翼の取付位置Θ-1〜Θ-nにしたがって各タ
ービン動翼１２-1〜１２-nをタービンディスク１１に取
付けるように交換すれば良いことになる。
Ｙ）と位相（Θ同志）がほぼ一致すれば、予め仮定した
各タービン動翼の取付位置Θ-1〜Θ-nにしたがって各タ
ービン動翼１２-1〜１２-nをタービンディスク１１に取
付けるように交換すれば良いことになる。
【００１９】これらアンバランス量および位相が一致し
ない場合には、各タービン動翼の取付位置の仮定を変え
て同様の計算を行うことを繰り返し、これらの値がほぼ
一致するようにし、そのときに仮定した取付位置に各タ
ービン動翼を取付ける。
ない場合には、各タービン動翼の取付位置の仮定を変え
て同様の計算を行うことを繰り返し、これらの値がほぼ
一致するようにし、そのときに仮定した取付位置に各タ
ービン動翼を取付ける。
【００２０】このようなタービン動翼の全数交換方法に
よれば、組立時の状態と同一のアンバランス量および位
相で交換する新たなタービン動翼の全数を取付けるの
で、バランス調整を行うこと無く、元の状態と同じよう
に運転することができる。
よれば、組立時の状態と同一のアンバランス量および位
相で交換する新たなタービン動翼の全数を取付けるの
で、バランス調整を行うこと無く、元の状態と同じよう
に運転することができる。
【００２１】なお、このタービン動翼の全数交換方法を
適用して交換したロータについて実験を行い、バランス
状態が保たれていることを確認している。
適用して交換したロータについて実験を行い、バランス
状態が保たれていることを確認している。
【００２２】したがって、全分解を行ってタービン動翼
を交換する場合に比べて運転再開までに必要な時間を大
巾に短縮することができる。
を交換する場合に比べて運転再開までに必要な時間を大
巾に短縮することができる。
【００２３】なお、上記実施例では、液体酸素・液体水
素用のターボポンプのタービンに適用する場合を例に説
明したが、これに限らず他のタービンにも広く適用する
ことができる。
素用のターボポンプのタービンに適用する場合を例に説
明したが、これに限らず他のタービンにも広く適用する
ことができる。
【００２４】さらに、この発明は、上記実施例に限定す
るものでなく、この発明の要旨を変更しない範囲で各構
成要素に変更を加えるようにしても良い。
るものでなく、この発明の要旨を変更しない範囲で各構
成要素に変更を加えるようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明のタービン動翼の全数交換方法によれ
ば、交換前の組立状態のときのタービン動翼のアンバラ
ンス量と位相とを求めておき、交換する各タービン動翼
のアンバランス量と回転軸に対する取付位相との積のベ
クトル和の大きさと位相が交換前とほぼ一致するように
なる各タービン動翼の回転軸への取付位置を計算で求め
るようにしたので、この取付位置で交換することでバラ
ンス調整を行うこと無く交換前と同様のバランス状態を
保持することができる。
たようにこの発明のタービン動翼の全数交換方法によれ
ば、交換前の組立状態のときのタービン動翼のアンバラ
ンス量と位相とを求めておき、交換する各タービン動翼
のアンバランス量と回転軸に対する取付位相との積のベ
クトル和の大きさと位相が交換前とほぼ一致するように
なる各タービン動翼の回転軸への取付位置を計算で求め
るようにしたので、この取付位置で交換することでバラ
ンス調整を行うこと無く交換前と同様のバランス状態を
保持することができる。
【００２６】これにより、タービン動翼の全数の交換時
間を大巾に短縮することができ、航空エンジンやロケッ
トエンジン等の開発に有効である。
間を大巾に短縮することができ、航空エンジンやロケッ
トエンジン等の開発に有効である。
【図１】この発明のタービン動翼の全数交換方法の一実
施例にかかる工程を示すフローチャートである。
施例にかかる工程を示すフローチャートである。
【図２】この発明のタービン動翼の全数交換方法の一実
施例にかかるタービン動翼の配置およびアンバランス量
および位相の説明図である。
施例にかかるタービン動翼の配置およびアンバランス量
および位相の説明図である。
【図３】この発明の適用対象の一例の液体酸素・液体水
素用のターボポンプの部分断面図である。
素用のターボポンプの部分断面図である。
１ 回転軸 ２ ポンプインペラ ３ ポンプインペラ ４ タービン １１ タービンディスク １２ タービン動翼 Ｎ 組立時のアンバランス量（ベクトル） Θ 組立時のアンバランス位相 Ｍ-1〜Ｍ-n 各タービン動翼の遠心力ベクトル Θ-1〜Θ-n 各タービン動翼の位相（取付位置）
Claims (1)
- 【請求項１】 予めアンバランス量と回転系に対する位
相が求められてバランス状態に組み立てられた回転系の
タービン動翼の全数をバランス調整すること無くバラン
ス状態に交換するに際し、各タービン動翼の重量と回転
系への取付位置の位相との積からアンバランス量のベク
トル和を求め、このアンバランス量のベクトル和の大き
さと位相とが交換前とほぼ一致するように各タービン動
翼の回転系への取付位置を定めて交換するようにしたこ
とを特徴とするタービン動翼の全数交換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5329699A JPH07150903A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | タービン動翼の全数交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5329699A JPH07150903A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | タービン動翼の全数交換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150903A true JPH07150903A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=18224284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5329699A Pending JPH07150903A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | タービン動翼の全数交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07150903A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329187A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Snecma | ロータの周囲に取り付けられるべき部品の質量の較正方法 |
| CN111173570A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 中国南方航空股份有限公司 | 一种涡轮叶片的更换方法 |
| CN112012966A (zh) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 平衡组件、转子系统、燃气轮机以及平衡方法 |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP5329699A patent/JPH07150903A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329187A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Snecma | ロータの周囲に取り付けられるべき部品の質量の較正方法 |
| CN112012966A (zh) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 平衡组件、转子系统、燃气轮机以及平衡方法 |
| CN112012966B (zh) * | 2019-05-29 | 2022-05-31 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 平衡组件、转子系统、燃气轮机以及平衡方法 |
| CN111173570A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 中国南方航空股份有限公司 | 一种涡轮叶片的更换方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060221 |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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