JPH08121102A - 急速起動蒸気タービン用ロータ - Google Patents
急速起動蒸気タービン用ロータInfo
- Publication number
- JPH08121102A JPH08121102A JP25802794A JP25802794A JPH08121102A JP H08121102 A JPH08121102 A JP H08121102A JP 25802794 A JP25802794 A JP 25802794A JP 25802794 A JP25802794 A JP 25802794A JP H08121102 A JPH08121102 A JP H08121102A
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- bolt
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ＤＳＳ運用又はＷＳＳ運用等がな
され、起動頻度の高い発電プラント等に適用される、急
速起動蒸気タービン用ロータに関する。最高温部になる
ロータの蒸気入口部と、略室温に近いジャーナルシャフ
トの結合部は、起動時に大きい熱応力が発生し、起動時
間の短縮化が難しく、プラントの熱効率の低下を来す不
具合があった。 【構成】 本発明は、ロータの蒸気入口部とこれに結合
するジャーナルシャフトの接合部付近に、大径ボアを設
けて中空薄肉にするとともに、接合部のインロー部に、
インロー円周溝およびインロー嵌合部を設けて、ロータ
の蒸気入口部とジャーナルシャフトをボルト結合するよ
うにした。これにより、熱容量が小さくなり、熱応力が
小さくなるとともに、双方がフレキシブル結合となり、
インロー嵌合部、およびボルトにかかるせん断応力を小
さくすることができ、信頼性の高い、急速起動の行える
蒸気タービンとすることができる。
され、起動頻度の高い発電プラント等に適用される、急
速起動蒸気タービン用ロータに関する。最高温部になる
ロータの蒸気入口部と、略室温に近いジャーナルシャフ
トの結合部は、起動時に大きい熱応力が発生し、起動時
間の短縮化が難しく、プラントの熱効率の低下を来す不
具合があった。 【構成】 本発明は、ロータの蒸気入口部とこれに結合
するジャーナルシャフトの接合部付近に、大径ボアを設
けて中空薄肉にするとともに、接合部のインロー部に、
インロー円周溝およびインロー嵌合部を設けて、ロータ
の蒸気入口部とジャーナルシャフトをボルト結合するよ
うにした。これにより、熱容量が小さくなり、熱応力が
小さくなるとともに、双方がフレキシブル結合となり、
インロー嵌合部、およびボルトにかかるせん断応力を小
さくすることができ、信頼性の高い、急速起動の行える
蒸気タービンとすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として急速起動が要
求される蒸気タービン用ロータに係り、特にロータの蒸
気入口部とジャーナルシャフトの結合部の構造に特徴を
有する急速起動蒸気タービン用ロータに関する。
求される蒸気タービン用ロータに係り、特にロータの蒸
気入口部とジャーナルシャフトの結合部の構造に特徴を
有する急速起動蒸気タービン用ロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電用蒸気タービンは、ＤＳＳ（Da
ily Start and Stop）運用や、ＷＳＳ（Weekly Start a
nd Stop ）運用をする場合が多い。これは、電力需要の
ばらつきに対応するためである。起動頻度が多いと、起
動時の発電に使用されない蒸気消費量が増え、プラント
の熱利用率が低下する。このため、起動時間の短い急速
起動蒸気タービンが要求される。
ily Start and Stop）運用や、ＷＳＳ（Weekly Start a
nd Stop ）運用をする場合が多い。これは、電力需要の
ばらつきに対応するためである。起動頻度が多いと、起
動時の発電に使用されない蒸気消費量が増え、プラント
の熱利用率が低下する。このため、起動時間の短い急速
起動蒸気タービンが要求される。
【０００３】しかし、急速に起動すると、蒸気温度の上
昇に伴ってロータに過渡的な熱応力が発生し、この熱応
力による熱疲労損傷が懸念されるため、起動時間の短縮
には限界があった。
昇に伴ってロータに過渡的な熱応力が発生し、この熱応
力による熱疲労損傷が懸念されるため、起動時間の短縮
には限界があった。
【０００４】また、運転時の温度状況は、ロータの蒸気
入口部では、入口蒸気によって５００℃程度に上昇する
が、蒸気入口部に連結されるジャーナルシャフト側は５
０℃前後で、両軸の温度勾配には、かなりの差があり酷
しい条件となっていた。このため、出願人はこの課題を
解決するために、ロータの蒸気入口部を中空に形成し、
その中空部分で上記ロータを軸方向に分割するととも
に、上記分割されたロータをボルト結合した「蒸気ター
ビンの組立ロータ」を、特願平５−２２１９１２号で提
案した。
入口部では、入口蒸気によって５００℃程度に上昇する
が、蒸気入口部に連結されるジャーナルシャフト側は５
０℃前後で、両軸の温度勾配には、かなりの差があり酷
しい条件となっていた。このため、出願人はこの課題を
解決するために、ロータの蒸気入口部を中空に形成し、
その中空部分で上記ロータを軸方向に分割するととも
に、上記分割されたロータをボルト結合した「蒸気ター
ビンの組立ロータ」を、特願平５−２２１９１２号で提
案した。
【０００５】しかし、ロータの蒸気入口部と接続される
ジャーナルシャフトの結合部は、厚肉ロータに形成され
るか、又は精々内径／外径の比が０．１〜０．３程度の
小径ボアが設けられる程度であった。
ジャーナルシャフトの結合部は、厚肉ロータに形成され
るか、又は精々内径／外径の比が０．１〜０．３程度の
小径ボアが設けられる程度であった。
【０００６】このため、ロータ最高温部の熱容量の減少
が充分でなく、起動時のロータに過渡的な熱応力が依然
として発生し、熱疲労損傷、クリープ強度上に不具合が
発生する懸念が残り、起動時間の短縮には限界があっ
た。また、蒸気入口部ロータ側のフレキシブルは、確保
されるものの、これに結合するジャーナルシャフトは厚
肉で形成されているため、インロー嵌合部、およびボル
ト結合部のフイッティング疲労が発生し、ボルト、およ
びインロー嵌合部に、大きなせん断応力がかかるという
不具合があった。
が充分でなく、起動時のロータに過渡的な熱応力が依然
として発生し、熱疲労損傷、クリープ強度上に不具合が
発生する懸念が残り、起動時間の短縮には限界があっ
た。また、蒸気入口部ロータ側のフレキシブルは、確保
されるものの、これに結合するジャーナルシャフトは厚
肉で形成されているため、インロー嵌合部、およびボル
ト結合部のフイッティング疲労が発生し、ボルト、およ
びインロー嵌合部に、大きなせん断応力がかかるという
不具合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の不具
合を解消し、起動時のロータ熱応力を低下させ、また、
ロータの蒸気入口部とジャーナルシャフトとの連結部を
フレキシブル構造にし、ボルトに大きなせん断応力を発
生しないようにした急速起動蒸気タービン用ロータを提
供することを課題とする。
合を解消し、起動時のロータ熱応力を低下させ、また、
ロータの蒸気入口部とジャーナルシャフトとの連結部を
フレキシブル構造にし、ボルトに大きなせん断応力を発
生しないようにした急速起動蒸気タービン用ロータを提
供することを課題とする。
【０００８】また、本発明はインロー嵌合部、およびボ
ルト結合部のフイッティング疲労を回避し、ボルト及び
インロー嵌合部に大きなせん断応力がかからないように
した急速起動用蒸気タービン用ロータを提供することを
課題とする。
ルト結合部のフイッティング疲労を回避し、ボルト及び
インロー嵌合部に大きなせん断応力がかからないように
した急速起動用蒸気タービン用ロータを提供することを
課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の急速
起動蒸気タービン用ロータは次の手段とした。
起動蒸気タービン用ロータは次の手段とした。
【００１０】（１）ロータの蒸気入口部とジャーナルシ
ャフトとの接続部の両側共を、大径ボアで中空薄肉に形
成し、両側をボルト結合にする。大径ボアで形成される
中空薄肉は、内径／外径の比を０．３〜０．７にするこ
とが好ましい。
ャフトとの接続部の両側共を、大径ボアで中空薄肉に形
成し、両側をボルト結合にする。大径ボアで形成される
中空薄肉は、内径／外径の比を０．３〜０．７にするこ
とが好ましい。
【００１１】また、他の本発明の急速起動蒸気タービン
用ロータは、上記（１）の手段に加え、次の手段とし
た。
用ロータは、上記（１）の手段に加え、次の手段とし
た。
【００１２】（２）中空薄肉に形成された蒸気入口部の
ロータ、及びジャーナルシャフトとのボルト結合部に、
ロータ又はジャーナルシャフトの一方の連結部端面のイ
ンロー部に、インロー円周溝を設け、他方の連結部の内
面に嵌合するインロー嵌合部を長く形成した。
ロータ、及びジャーナルシャフトとのボルト結合部に、
ロータ又はジャーナルシャフトの一方の連結部端面のイ
ンロー部に、インロー円周溝を設け、他方の連結部の内
面に嵌合するインロー嵌合部を長く形成した。
【００１３】
【作用】本発明の急速起動蒸気タービン用ロータは、上
記（１）の手段により （１）ロータ最高温部の熱容量が減少し、起動時のロー
タ熱応力が低下する。また、蒸気入口部のロータとジャ
ーナルシャフトの継手部が、フレキシブルを向上させた
構造となり、継手用ボルトにかかるせん断応力が小さく
なる。
記（１）の手段により （１）ロータ最高温部の熱容量が減少し、起動時のロー
タ熱応力が低下する。また、蒸気入口部のロータとジャ
ーナルシャフトの継手部が、フレキシブルを向上させた
構造となり、継手用ボルトにかかるせん断応力が小さく
なる。
【００１４】また、他の本発明の急速起動蒸気タービン
用ロータは、上記（２）の手段により上記（１）に加え （２）継手インロー部のインロー嵌合部が長くなったこ
とにより、面圧が緩和され、全体として継手インロー部
及びボルト部のフイッティング疲労が回避され、ボルト
及びインロー嵌合部に大きなせん断応力がかからないよ
うになる。
用ロータは、上記（２）の手段により上記（１）に加え （２）継手インロー部のインロー嵌合部が長くなったこ
とにより、面圧が緩和され、全体として継手インロー部
及びボルト部のフイッティング疲労が回避され、ボルト
及びインロー嵌合部に大きなせん断応力がかからないよ
うになる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の急速起動蒸気タービン用ロー
タを、実施例にもとづき説明する。図１は、本発明の急
速起動蒸気タービン用ロータの第一実施例を示す、ロー
タ１の蒸気入口部とジャーナルシャフト２の連結部に設
けられる、ロータボルト結合部の断面図である。ロータ
１の蒸気入口部と、ジャーナルシャフト２との接合部の
両側共に、大径ボアＤで中空に形成されて薄肉構造とな
っている。そして、両側を、それぞれの端部に設けたフ
ランジをボルト３で結合したロータボルト結合部５に
し、連結している。この大径ボアＤで中空薄肉に形成さ
れるロータ１の蒸気入口部は、内径／外径の比が０．３
〜０．７とされている。このロータ１の内径／外径の比
を、０．３〜０．７とするのは、０．３以下では肉厚が
厚くなりすぎ、急速起動時のロータ１の熱応力が高くな
りすぎる。また、０．７以上となると、肉厚が薄くなり
すぎ、クリープ強度が高くなりすぎるからである。
タを、実施例にもとづき説明する。図１は、本発明の急
速起動蒸気タービン用ロータの第一実施例を示す、ロー
タ１の蒸気入口部とジャーナルシャフト２の連結部に設
けられる、ロータボルト結合部の断面図である。ロータ
１の蒸気入口部と、ジャーナルシャフト２との接合部の
両側共に、大径ボアＤで中空に形成されて薄肉構造とな
っている。そして、両側を、それぞれの端部に設けたフ
ランジをボルト３で結合したロータボルト結合部５に
し、連結している。この大径ボアＤで中空薄肉に形成さ
れるロータ１の蒸気入口部は、内径／外径の比が０．３
〜０．７とされている。このロータ１の内径／外径の比
を、０．３〜０．７とするのは、０．３以下では肉厚が
厚くなりすぎ、急速起動時のロータ１の熱応力が高くな
りすぎる。また、０．７以上となると、肉厚が薄くなり
すぎ、クリープ強度が高くなりすぎるからである。
【００１６】さらに、ジャーナルシャフト２のロータボ
ルト結合部５も、ロータ１の蒸気入口部と同様に、大径
ボアＤで中空薄肉に形成されている。しかし、ジャーナ
ルシャフト２側の中空薄肉の形成は、ロータボルト結合
部の近傍に限定されている。
ルト結合部５も、ロータ１の蒸気入口部と同様に、大径
ボアＤで中空薄肉に形成されている。しかし、ジャーナ
ルシャフト２側の中空薄肉の形成は、ロータボルト結合
部の近傍に限定されている。
【００１７】また、ロータボルト結合部５の詳細であ
る、図２に示すように、継手インロー部のロータ１側に
は、軸方向にインロー円周溝Ａを設けて、この円周溝Ａ
の内周側に、インロー嵌合部４を軸方向に長くして設け
て、ジャーナルシャフト２の内周面と嵌合するインロー
嵌合部４の面圧が緩和される構造になっている。
る、図２に示すように、継手インロー部のロータ１側に
は、軸方向にインロー円周溝Ａを設けて、この円周溝Ａ
の内周側に、インロー嵌合部４を軸方向に長くして設け
て、ジャーナルシャフト２の内周面と嵌合するインロー
嵌合部４の面圧が緩和される構造になっている。
【００１８】このように、インロー内周溝Ａ及びインロ
ー嵌込部４を有するロータボルト結合部５が、中空薄肉
のフレキシブルなロータ１、およびジャーナルシャフト
２で連結されているので、ロータボルト結合部５とター
ビンブレードへ蒸気が流入する位置との間のロータ１の
蒸気入口部（ダミー部）、及びジャーナル軸受とロータ
ボルト結合部５と間の外周面に設けたグランド部で発生
する熱応力が、ロータボルト結合部５に大きくかからな
い構造となり、熱応力が大きくなる急速起動蒸気タービ
ン用ロータとしての信用性、信頼性の向上を図ることが
出来る。
ー嵌込部４を有するロータボルト結合部５が、中空薄肉
のフレキシブルなロータ１、およびジャーナルシャフト
２で連結されているので、ロータボルト結合部５とター
ビンブレードへ蒸気が流入する位置との間のロータ１の
蒸気入口部（ダミー部）、及びジャーナル軸受とロータ
ボルト結合部５と間の外周面に設けたグランド部で発生
する熱応力が、ロータボルト結合部５に大きくかからな
い構造となり、熱応力が大きくなる急速起動蒸気タービ
ン用ロータとしての信用性、信頼性の向上を図ることが
出来る。
【００１９】また、継手インロー部のロータ１側に、軸
方向の内周溝Ａを設けて継手インロー部のインロー嵌合
部４が長くしたことにより、この部分の面圧が緩和さ
れ、全体として継手インロー部、及びロータボルト結合
部５のフイッティング疲労が回避され、ボルト３及びイ
ンロー嵌合部４に、大きなせん断応力がかからないよう
になり、この点からも急速起動蒸気タービン用ロータの
信用性、信頼性の向上を図ることができる。
方向の内周溝Ａを設けて継手インロー部のインロー嵌合
部４が長くしたことにより、この部分の面圧が緩和さ
れ、全体として継手インロー部、及びロータボルト結合
部５のフイッティング疲労が回避され、ボルト３及びイ
ンロー嵌合部４に、大きなせん断応力がかからないよう
になり、この点からも急速起動蒸気タービン用ロータの
信用性、信頼性の向上を図ることができる。
【００２０】次に、図３は本発明の第二実施例を示すロ
ータボルト結合部の断面図である。
ータボルト結合部の断面図である。
【００２１】本実施例においては、ジャーナルシャフト
２側のボア径ｄが、ロータ１側ボア径Ｄより少し小さく
形成されていて、軸方向に短いジャーナルシャフト２に
自在性を付与してある点を除き、第一実施例と略同じ構
成となっており、同様の作用、効果を奏する。
２側のボア径ｄが、ロータ１側ボア径Ｄより少し小さく
形成されていて、軸方向に短いジャーナルシャフト２に
自在性を付与してある点を除き、第一実施例と略同じ構
成となっており、同様の作用、効果を奏する。
【００２２】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明の急速起動
蒸気タービン用ロータによれば、特許請求の範囲に示す
構成により、ロータ最高温部の熱容量が減少し、起動時
のロータの熱応力が低下させることができる。
蒸気タービン用ロータによれば、特許請求の範囲に示す
構成により、ロータ最高温部の熱容量が減少し、起動時
のロータの熱応力が低下させることができる。
【００２３】また、蒸気入口部のロータとジャーナルシ
ャフトの継手部がフレキシブルな構造となり、継手用ボ
ルトにかかる、せん断応力が小さくすることができる。
ャフトの継手部がフレキシブルな構造となり、継手用ボ
ルトにかかる、せん断応力が小さくすることができる。
【００２４】さらに継手インロー部のインロー嵌合部が
長くなったことにより、継手嵌合部の面圧が緩和され、
全体として継手嵌合部及びボルトのフイッティング疲労
が回避され、ボルト及びインロー嵌合部に、大きなせん
断応力がかからないようにできる。
長くなったことにより、継手嵌合部の面圧が緩和され、
全体として継手嵌合部及びボルトのフイッティング疲労
が回避され、ボルト及びインロー嵌合部に、大きなせん
断応力がかからないようにできる。
【００２５】これにより、火力発電蒸気タービン等の急
速起動蒸気タービンの起動時間を大幅に短縮することが
でき、ＤＳＳ運転やＷＳＳ運転を行う火力発電プラント
等における、熱利用率を向上させることができる。
速起動蒸気タービンの起動時間を大幅に短縮することが
でき、ＤＳＳ運転やＷＳＳ運転を行う火力発電プラント
等における、熱利用率を向上させることができる。
【図１】本発明の急速起動蒸気タービン用ロータの第一
実施例を示すロータボルト結合部の断面図。
実施例を示すロータボルト結合部の断面図。
【図２】図１に示す実施例の継手インロー部の断面図。
【図３】本発明の第二実施例をロータボルト結合部の断
面図である。
面図である。
１ ロータ ２ ジャーナルシャフト ３ ボルト ４ インロー嵌合部 ５ ロータボルト結合部 ６ 大径ボア Ａ インロー円周溝
Claims (2)
- 【請求項１】 ロータの蒸気入口部と前記蒸気入口部に
接続されるジャーナルシャフトの結合部を大径ボアで中
空薄肉に形成し、前記蒸気入口部と前記ジャーナルシャ
フトの連結をボルト結合にしたことを特徴とする急速起
動蒸気タービン用ロータ。 - 【請求項２】 前記ボルト結合による連結部の、前記蒸
気入口部、若しくはジャーナルシャフトの一方のインロ
ー部にインロー円周溝を設けるとともに、前記インロー
円周溝の内周側に他方の連結部内面と嵌合するインロー
嵌込部を設けたことを特徴とする請求項１の急速起動蒸
気タービン用ロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25802794A JPH08121102A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 急速起動蒸気タービン用ロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25802794A JPH08121102A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 急速起動蒸気タービン用ロータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08121102A true JPH08121102A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17314521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25802794A Withdrawn JPH08121102A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 急速起動蒸気タービン用ロータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08121102A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216094A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンロータ及びその組立方法 |
| WO2012132526A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械のロータ及び回転機械 |
| JP2015025459A (ja) * | 2014-10-28 | 2015-02-05 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンのロータ |
-
1994
- 1994-10-24 JP JP25802794A patent/JPH08121102A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216094A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンロータ及びその組立方法 |
| WO2012132526A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械のロータ及び回転機械 |
| JP2012207594A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転機械のロータ及び回転機械 |
| CN103459773A (zh) * | 2011-03-30 | 2013-12-18 | 三菱重工业株式会社 | 旋转机械的转子及旋转机械 |
| US9657574B2 (en) | 2011-03-30 | 2017-05-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rotor of rotary machine and rotary machine |
| JP2015025459A (ja) * | 2014-10-28 | 2015-02-05 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンのロータ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |