JPS586042B2 - タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置 - Google Patents
タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置Info
- Publication number
- JPS586042B2 JPS586042B2 JP53056082A JP5608278A JPS586042B2 JP S586042 B2 JPS586042 B2 JP S586042B2 JP 53056082 A JP53056082 A JP 53056082A JP 5608278 A JP5608278 A JP 5608278A JP S586042 B2 JPS586042 B2 JP S586042B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- stress
- temperature
- turbine
- brittle fracture
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D19/00—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
- F01D19/02—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith dependent on temperature of component parts, e.g. of turbine-casing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は蒸気タービン中圧及び低圧ロータ中心孔熱応力
管理方法に関する。
管理方法に関する。
近年、増大する電力需要を効率よく補うために蒸気ター
ビン発電装置は著しく大容量化されている。
ビン発電装置は著しく大容量化されている。
またこれにともなって電力需要の昼夜の差を補うために
、従来ペースロードとして運転されてきた発電装置にも
頻繁な起動停止、負荷変化が要求されてきている。
、従来ペースロードとして運転されてきた発電装置にも
頻繁な起動停止、負荷変化が要求されてきている。
第１図は、４７ロー型の代表的蒸気タービンの蒸気流路
を示す。
を示す。
ボイラーからの蒸気５はまず高圧段落１を通り、再びボ
イラー５１で加熱されて中圧段落２に入る。
イラー５１で加熱されて中圧段落２に入る。
以後、クロスオーバー管３を通って低圧段落４を通過し
コンデンサーへ導かれる。
コンデンサーへ導かれる。
この蒸気タービンにおいて、起動時、停止時または、負
荷変動時に蒸気温度変化によりタービンロータに熱応力
が発生する。
荷変動時に蒸気温度変化によりタービンロータに熱応力
が発生する。
ここで第２図にて、その熱応力発生過程を説明する。
今、冷機起動の場合、すなわちロータ温度はほぼ室温に
等しく、高温の蒸気が流入する場合について説明する。
等しく、高温の蒸気が流入する場合について説明する。
まず、蒸気流入に伴い、破線で示したロータ表面温度７
は上昇し、同じく破線で示したロータ表面応力１０は圧
縮応力を生ずる。
は上昇し、同じく破線で示したロータ表面応力１０は圧
縮応力を生ずる。
ここで一番熱応力が高くなるのは、ディスクのつけ根な
ど応力集中のある部分で、その応力はマイナス降伏点１
２を越え、定常状態では引張りの残留応力１１を生ずる
。
ど応力集中のある部分で、その応力はマイナス降伏点１
２を越え、定常状態では引張りの残留応力１１を生ずる
。
一方、この過程で一点鎖線で示したロータ中心孔温度８
の変化によって、実線で示したロータ表面と逆向きのロ
ータ中心応力９を生ずる。
の変化によって、実線で示したロータ表面と逆向きのロ
ータ中心応力９を生ずる。
タービン停止時は、ロータ温度は高いままで実線で示し
た第１段後蒸気温度６のほうが低くなり、このときはロ
ータ表面応力１０は引張応力を生じ、逆にロー夕中心孔
応力９は圧縮応力となる。
た第１段後蒸気温度６のほうが低くなり、このときはロ
ータ表面応力１０は引張応力を生じ、逆にロー夕中心孔
応力９は圧縮応力となる。
このような、熱応力の発生に対し、従来、ロー夕表面に
ては、第３図に主蒸気Ｓ１、再熱蒸気Ｓ２、高圧段落１
、中圧段落２として示すように、高圧初段ディスク付け
根Ａ及び再熱初段ディスク付け根Ｂでその低サイクル疲
労にて寿命を管理し、ロータ中心孔１４については、熱
応力とクリープ寿命より、その寿命消費を管理していた
。
ては、第３図に主蒸気Ｓ１、再熱蒸気Ｓ２、高圧段落１
、中圧段落２として示すように、高圧初段ディスク付け
根Ａ及び再熱初段ディスク付け根Ｂでその低サイクル疲
労にて寿命を管理し、ロータ中心孔１４については、熱
応力とクリープ寿命より、その寿命消費を管理していた
。
この理由は、第４図にて説明する。
タービンロータ１３には、熱応力１５と遠心応力１６が
作用しその両者の合成は合成応力１７となる。
作用しその両者の合成は合成応力１７となる。
ロータ表面にては、破線で示した起動停止時の熱応力１
５が一点鎖線で示した遠心応力１６に比べ非常に高いた
め、熱応力１５にディスク付け根角部の応力集中を考慮
し、その低サイクル疲労を考えればよく、一方ロー夕中
心孔１４については遠心応力１６によるクリープ寿命、
熱応力１５により低サイクル疲労を考慮すればよいから
である。
５が一点鎖線で示した遠心応力１６に比べ非常に高いた
め、熱応力１５にディスク付け根角部の応力集中を考慮
し、その低サイクル疲労を考えればよく、一方ロー夕中
心孔１４については遠心応力１６によるクリープ寿命、
熱応力１５により低サイクル疲労を考慮すればよいから
である。
しかしながら、従来のロータ応力管理での問題点は、ロ
ー夕の脆性破壊強度を考慮して、熱応力及び遠心応力を
管理していなかった点である。
ー夕の脆性破壊強度を考慮して、熱応力及び遠心応力を
管理していなかった点である。
すなわち、起動回転数上昇時には、中圧低温部に、比較
的温度の低い蒸気が流入し、遠心応力及び熱応力が作用
するが、高中圧ロータ又は中圧ロー夕の低温脆性が悪い
にもかかわらず、脆性強度の面からその温度管理及び、
遠心応力、熱応力管理を行っていず、又、負荷運転中も
高温脆件の悪い低圧ロータを脆性強度の面から温度管理
及び、遠心応力、熱応力管理を行っていなかった為に、
高中圧ロータ或いは低圧ロータの脆性強度限界を越えて
運転される危険性があった。
的温度の低い蒸気が流入し、遠心応力及び熱応力が作用
するが、高中圧ロータ又は中圧ロー夕の低温脆性が悪い
にもかかわらず、脆性強度の面からその温度管理及び、
遠心応力、熱応力管理を行っていず、又、負荷運転中も
高温脆件の悪い低圧ロータを脆性強度の面から温度管理
及び、遠心応力、熱応力管理を行っていなかった為に、
高中圧ロータ或いは低圧ロータの脆性強度限界を越えて
運転される危険性があった。
本発明の目的は、タービンロータの脆性破壊強度を許容
値として該ロータに生じる熱応力及び遠心応力を管理す
る新たなロータ応力管理方法並びにその装置を提供する
ものである。
値として該ロータに生じる熱応力及び遠心応力を管理す
る新たなロータ応力管理方法並びにその装置を提供する
ものである。
次に、本発明の一実施例を図面を参照にして説明する。
第５図に蒸気タービンの１型式を示す。
高中圧ロータ１８及び低圧ロータ１９からなるタービン
において、高中圧ロークの中圧低温部すなわち中圧部最
終段ディスク部Ｃ付近及び低圧ロータは、動翼２０の長
さ及びその平均径も犬となるため、それらの部分のロー
夕の遠心応力１６は大きくなる。
において、高中圧ロークの中圧低温部すなわち中圧部最
終段ディスク部Ｃ付近及び低圧ロータは、動翼２０の長
さ及びその平均径も犬となるため、それらの部分のロー
夕の遠心応力１６は大きくなる。
ここで第６図に示すように一般に温度Ｔが低くなるとそ
の脆性破壊条件２２での応力Ｓは低下する。
の脆性破壊条件２２での応力Ｓは低下する。
すなわち、延性破壊条件２１と脆性破壊条件２２での応
力が同じ値となる温度Ｐ以下では、延性破壊条件２１よ
りも脆性破壊条件２２での破壊応力が下まわるため、脆
性破壊条件で許容応力を管理する必要がある。
力が同じ値となる温度Ｐ以下では、延性破壊条件２１よ
りも脆性破壊条件２２での破壊応力が下まわるため、脆
性破壊条件で許容応力を管理する必要がある。
また、高中圧ロータは特に高温で使用するため高温脆性
強度が高い材料を使用しておりこの為に低温脆性強度は
低くなる。
強度が高い材料を使用しておりこの為に低温脆性強度は
低くなる。
以上述べたように実際のタービンの運転においては、特
にこの高中圧ロータ又は中圧ロータの中圧低温部の温度
を脆性破壊条件２２を考慮して、監視する必要がある。
にこの高中圧ロータ又は中圧ロータの中圧低温部の温度
を脆性破壊条件２２を考慮して、監視する必要がある。
つまり、第７図に示すようにまず第１に、温度がＦＡＴ
Ｔ（遷移温度）以下では、脆性破壊強度は極端に低下す
るため、運転が行なわれないよう温度監視を行なう。
Ｔ（遷移温度）以下では、脆性破壊強度は極端に低下す
るため、運転が行なわれないよう温度監視を行なう。
第２には、たとえ温度がＦＡＴＴ以上であっても、遠心
応力１６が高い中圧低温部においては、熱応力１５を算
出するとともにその両者の応力を考慮し、脆性破壊強度
を許容値として運転される様、温度監視を行なう。
応力１６が高い中圧低温部においては、熱応力１５を算
出するとともにその両者の応力を考慮し、脆性破壊強度
を許容値として運転される様、温度監視を行なう。
一方低圧ロータ材は、低温脆性にすぐれた材料を使用し
ている。
ている。
そのため、もし、高温蒸気が流入すると、高温脆化が生
じ、第７図に示すように脆性破壊条件曲線Ｌは、高温脆
化した脆性破壊条件曲線Ｌ′となり、ＦＡＴＴは、Ｆ点
（ＦＡＴＴ）よりＰ点（高温脆化した材料のＦＡＴＴ）
に上昇する。
じ、第７図に示すように脆性破壊条件曲線Ｌは、高温脆
化した脆性破壊条件曲線Ｌ′となり、ＦＡＴＴは、Ｆ点
（ＦＡＴＴ）よりＰ点（高温脆化した材料のＦＡＴＴ）
に上昇する。
そのため、従来ＦＡＴＴ以上の温度でも使用されていた
と考えられる温度にても、ロータの脆性破壊が生じる可
能性がある。
と考えられる温度にても、ロータの脆性破壊が生じる可
能性がある。
そこで、高温脆化が生じないように、低圧ロータを備え
た低圧段落の低圧蒸気入口蒸気温度を管理するのである
が、脆化を考慮した脆性破壊強度を許容値として該低圧
ロー夕の熱応力と遠心応力を考慮して温度監視を行うも
のである。
た低圧段落の低圧蒸気入口蒸気温度を管理するのである
が、脆化を考慮した脆性破壊強度を許容値として該低圧
ロー夕の熱応力と遠心応力を考慮して温度監視を行うも
のである。
第８図に以上のロータ応力管理をするための温度測定場
所について示す。
所について示す。
高中圧ロータ１８の低温部に関しては、中圧排気室２３
の内壁温度又は排気室内の蒸気温度をサーモカツプル２
６ａにて測定するか或いは、クロスオーバー管３の内壁
温度又はその蒸気温度をサーモカツプル２６ｂにて測定
する。
の内壁温度又は排気室内の蒸気温度をサーモカツプル２
６ａにて測定するか或いは、クロスオーバー管３の内壁
温度又はその蒸気温度をサーモカツプル２６ｂにて測定
する。
また低圧ロータ１９に関しては、クロスオーバー管３で
の内壁温度又は、その蒸気温度か、或いは低圧入口部蒸
気温度をサーモカツプル２６Ｃにて測定する。
の内壁温度又は、その蒸気温度か、或いは低圧入口部蒸
気温度をサーモカツプル２６Ｃにて測定する。
次に、第９図に本発明の一実施例であるロータの応力管
理システムについて説明する。
理システムについて説明する。
この応力管理システムの対象は高中庄ロータ１８と低圧
ロータ１９からなるタービンの例である。
ロータ１９からなるタービンの例である。
第９図において回転数測定機構３２は、各運転時でのロ
ータ回転数を測定する機構である。
ータ回転数を測定する機構である。
中圧ロータ及び低圧ロータ遠心応力計算機構３３Ａ，３
３Ｂでは、あらかじめそのロータの回転数と中心孔遠心
応力σＦ１，σＦ２についてのデータがインプットされ
ており、該回転数測定機構３２で検出した回転数に対し
それぞれのロータの遠心応力σＦｌｔσＦ２を演算する
。
３Ｂでは、あらかじめそのロータの回転数と中心孔遠心
応力σＦ１，σＦ２についてのデータがインプットされ
ており、該回転数測定機構３２で検出した回転数に対し
それぞれのロータの遠心応力σＦｌｔσＦ２を演算する
。
高中圧段落の出口に面した中圧ロータ及び低圧段落の入
口に面した低圧ロータの温度Ｔ，Ｔ２を演算する温度演
算器３４Ａ，３４Ｂ、及びその温度変化ΔＴ１，ΔＴ２
を演算する演算装置３５Ａ，３５Ｂについては中圧排気
室２３、又はクロスオーバ管３、低圧入口のサーモカツ
プル２６ａ，２６ｂ，２６Ｃにて測定されたものから演
算される。
口に面した低圧ロータの温度Ｔ，Ｔ２を演算する温度演
算器３４Ａ，３４Ｂ、及びその温度変化ΔＴ１，ΔＴ２
を演算する演算装置３５Ａ，３５Ｂについては中圧排気
室２３、又はクロスオーバ管３、低圧入口のサーモカツ
プル２６ａ，２６ｂ，２６Ｃにて測定されたものから演
算される。
中圧ロータ温度制限機構３６Ａは、その中圧低温部の温
度Ｔ１がＦＡＴＴ以下にならぬよう制限する機構であり
、低圧ロータ温度制限機構３６Ｂは低圧ロータ入り蒸気
温度Ｔ２が高温脆化を生じない温度に制限する機構であ
る。
度Ｔ１がＦＡＴＴ以下にならぬよう制限する機構であり
、低圧ロータ温度制限機構３６Ｂは低圧ロータ入り蒸気
温度Ｔ２が高温脆化を生じない温度に制限する機構であ
る。
中圧ロータ熱応力計算機構３７Ａ、及び低圧ロータ熱応
力計算機構３７Ｂは、演算装置３５Ａ，３５Ｂにて各々
測定された温度変化ΔＴ１，ΔＴ２から応力σＴｌ，σ
Ｔ２を算出する、たきえは下記式にて熱応力を計算する
装置である。
力計算機構３７Ｂは、演算装置３５Ａ，３５Ｂにて各々
測定された温度変化ΔＴ１，ΔＴ２から応力σＴｌ，σ
Ｔ２を算出する、たきえは下記式にて熱応力を計算する
装置である。
σ；中心孔応力
ν；ポアリン比
Ｅ；ヤング率
ｒｎ；ロータ外表面の半径
ｒＯ；ロー夕中心孔表面の半径
α。
；ロータ材の線膨張係数Ｔ；ロータ各部の温度
ｒ：半径方向距離
Ｔ０；ロータ中心孔表面温度
中圧ロータ及び低圧ロータ脆性破壊強度計算機構３８Ａ
，３８Ｂは、その温度ＴＩ，Ｔ２における脆性破壊強度
に相応する許容応力σ０＋ｔσｏ２を算出するシステム
である。
，３８Ｂは、その温度ＴＩ，Ｔ２における脆性破壊強度
に相応する許容応力σ０＋ｔσｏ２を算出するシステム
である。
特に、低圧ロータ脆性破壊強度計算機構３８Ｂは、高温
脆化が考慮してその許容値σｏ２を定める。
脆化が考慮してその許容値σｏ２を定める。
中圧及び低圧ロータ応力判定機構３９Ａ，３９Ｂは、脆
性破壊許容強度σ。
性破壊許容強度σ。
１，σ。２と熱応力σＴ１，σＴ２＋遠心応力σＦｌｔ
σＦ２の合成応力σ１を比較する機構で、もし、その熱
応力σＴ１，σＴ２＋遠心応力σＦｌ，σＦ２の合成応
力σ１，σ２が許容値であるσｏ１，σｏ２を越えれば
弁調節機構４１に、その弁調節を指示する。
σＦ２の合成応力σ１を比較する機構で、もし、その熱
応力σＴ１，σＴ２＋遠心応力σＦｌ，σＦ２の合成応
力σ１，σ２が許容値であるσｏ１，σｏ２を越えれば
弁調節機構４１に、その弁調節を指示する。
また許容値内であれば継続運転指示４０を出す。
バイパス弁３０又は加減弁２８の調節機構４１では、負
荷制限に対しては、加減弁２８を、回転数制限に対して
は、主塞止弁２９のバイパス弁３０の開閉制御を指示す
る装置である。
荷制限に対しては、加減弁２８を、回転数制限に対して
は、主塞止弁２９のバイパス弁３０の開閉制御を指示す
る装置である。
次に第９図に示したロータ応力管理システムの作用動作
を説明する。
を説明する。
中高圧ロータの低温部については、クロスオーバー管３
或いは中圧排気室２３に設置されたサーモカツプル２６
で測定されたＴ１より温度演算器３４Ａにて高中圧ロー
タ温度Ｔ１を算出し、次に該温度Ｔ１がＦＡＴＴ以下の
温度きなっていないかを中圧ロータ温度制限機構３６Ａ
で判定する。
或いは中圧排気室２３に設置されたサーモカツプル２６
で測定されたＴ１より温度演算器３４Ａにて高中圧ロー
タ温度Ｔ１を算出し、次に該温度Ｔ１がＦＡＴＴ以下の
温度きなっていないかを中圧ロータ温度制限機構３６Ａ
で判定する。
もし回転数上昇時にＴ１がＦＡＴＴ以下の温度であわば
弁調節機構４１にて、ボイラー３１からの駆梨蒸気をバ
イパス弁３０で絞りタービン速度を降下させる。
弁調節機構４１にて、ボイラー３１からの駆梨蒸気をバ
イパス弁３０で絞りタービン速度を降下させる。
また、この温度Ｔ１での脆性破壊許容仙σｏ１を中圧ロ
ータ脆性破壊強度計算機構３８Ａにて求める。
ータ脆性破壊強度計算機構３８Ａにて求める。
一方演算装置３５Ａにて算出された中圧ロータ温度変化
ΔＴ１より、熱応力σＴ１を中圧ロータ熱応力計算機構
３７Ａにて計算する。
ΔＴ１より、熱応力σＴ１を中圧ロータ熱応力計算機構
３７Ａにて計算する。
また回転数測定機構３２より求められた回転数から、中
庄ロータ遠心応力計算機構３３Ａにて遠心応力σＦ１を
計算し、先に計算した熱応力σＴ１との合成応力σ１を
中圧ロータ応力判定機構３９Ａで脆性破壊許容値σｏ１
との比較を行なう。
庄ロータ遠心応力計算機構３３Ａにて遠心応力σＦ１を
計算し、先に計算した熱応力σＴ１との合成応力σ１を
中圧ロータ応力判定機構３９Ａで脆性破壊許容値σｏ１
との比較を行なう。
もしσ１が許容値σ。１以下であれば継続運転指示４０
を行ない、またσ１が許容値σ。
を行ない、またσ１が許容値σ。
１以上であれば、弁調節機構４１を通じてタービン回転
数上昇時には、主塞止弁２９のバイパス弁３０の開度調
節を、負荷変動時には加減弁２８を調節する事により、
遠心応力、熱応力の軽減又は保持を図る。
数上昇時には、主塞止弁２９のバイパス弁３０の開度調
節を、負荷変動時には加減弁２８を調節する事により、
遠心応力、熱応力の軽減又は保持を図る。
一方低圧ロータについても高中圧ロータ低温部と同様な
システムであり、中圧低温部のシステムと違う点は、低
圧ロータ温度制限機構３６Ｂにて低圧ロータ温度Ｔ２の
上限で制限する事及び、低圧ローク脆性破壊強度計算機
構３８Ｂ′にて高温脆化を考慮してその許容値σｏ２を
定める事である。
システムであり、中圧低温部のシステムと違う点は、低
圧ロータ温度制限機構３６Ｂにて低圧ロータ温度Ｔ２の
上限で制限する事及び、低圧ローク脆性破壊強度計算機
構３８Ｂ′にて高温脆化を考慮してその許容値σｏ２を
定める事である。
以上説明したように、本発明のロータ応力管理方法及び
装置によれば、従来管理されていなかった高中圧ロータ
低温部及び、低圧ロータの脆性破壊強度を許容値として
各ロータの熱応力及び遠心応力の管理が可能となり、特
に起動停止、負荷変動の激しいタービンロータの信頼性
、安全性を向上出来るという効果が達成される。
装置によれば、従来管理されていなかった高中圧ロータ
低温部及び、低圧ロータの脆性破壊強度を許容値として
各ロータの熱応力及び遠心応力の管理が可能となり、特
に起動停止、負荷変動の激しいタービンロータの信頼性
、安全性を向上出来るという効果が達成される。
第１図は、４フロー形蒸気タービンを示す概略系統図、
第２図は蒸気温度変動時のロータ応力発生状況を示す説
明図、第３図は、主蒸気及び再熱蒸気入口近傍のロータ
断面図、第４図はタービン冷機起動時のロータ断面応力
分布図、第５図は、高中圧ロータ及び低圧ロータを示す
概略図、第６図は一般的な脆性破壊を示す説明図、第７
図は高温脆化した材料の脆性破壊曲線図、第８図は、本
発明の一実施例であるロータ応力管理システムの温度検
出装置の設置状態を示すタービンの部分断面図、第９図
は、本発明の一実施例であるロータ応力管理システムを
示すブロック図である。 １・・・・・・高圧段落、２・・・・・・中圧段落、３
・・・・・・クロフスオーバー管、４・・・・・・低圧
段落、６・・・・・・第１段后蒸気温度、７・・・・・
田一夕表面温度、８・・・・・・ロータ中心孔温度、９
・・・・・・ロータ中心孔応力、１０・・・・・・ロー
夕表面応力、１１・・・・・・残留応力、１２・・・・
・・マイナス降伏点、１４・・・・・・ロータ中心孔、
１５・・・・・・熱応力、１６・・・・・・遠心応力、
１７・・・・・・合成応力、１８・・・・・・高中圧ロ
ータ、１９・・・・・・低圧ロータ、２１・・・・・・
延性破壊条件、２２・・・・・・脆性破壊条件、２３・
・・・・・中圧排気室、２４・・・・・・高中圧外部ケ
ーシング、２５・・・・・・低圧外部ケーシング、２６
・・・・・・サーモカ；ツプル、２８・・・・・・加減
弁、２９・・・・・・主塞止弁、３０・・・・・・バイ
パス弁、３１・・・・・・ボイラー、３２・・・・・・
回転数測定機構、３３Ａ・・・・・・中圧ロータ遠心応
力計算機構、３３Ｂ・・・・・・低圧ロータ遠心応力計
算機構、３４Ａ・・・・・・中圧ロータ温度演算装置、
３４Ｂ・・・・・・低圧ロータ温度演算装置、３５Ａ・
・・・・・中圧ロータ温度変化演算装置、３５Ｂ・・・
・・・低圧ロータ温度変化演算装置、３６Ａ・・・・・
・中圧ロータ温度制限機構、３６Ｂ・・・・・・低圧ロ
ータ温度制限機構、３７Ａ・・・・・・中圧ロータ熱応
力計算機構、３７Ｂ・・・・・・低圧ロータ熱応力計算
機構、３８Ａ・・・・・・中圧ロータ脆性破壊強度計算
機構、３８Ｂ・・・・・・低圧ロータ脆性破壊強度計算
機構、３９Ａ・・・・・・中庄ロータ応力判定機構、３
９Ｂ・・・・・・低圧ロータ応力判定機構、４０・・・
・・・継続運転指示、４１・・・・・・弁調節機構、Ｐ
・・・・・・脆性破壊が生じる最高温度、Ｌ・・・・・
・脆性破壊条件曲線、Ｌ′・・・・・・高温脆化した脆
性破壊条件曲線、Ｆ・・・・・・ＦＡＴＴ（遷移温度）
、Ｆ′・・・・・・高温脆化した材料のＦＡＴＴｏ
第２図は蒸気温度変動時のロータ応力発生状況を示す説
明図、第３図は、主蒸気及び再熱蒸気入口近傍のロータ
断面図、第４図はタービン冷機起動時のロータ断面応力
分布図、第５図は、高中圧ロータ及び低圧ロータを示す
概略図、第６図は一般的な脆性破壊を示す説明図、第７
図は高温脆化した材料の脆性破壊曲線図、第８図は、本
発明の一実施例であるロータ応力管理システムの温度検
出装置の設置状態を示すタービンの部分断面図、第９図
は、本発明の一実施例であるロータ応力管理システムを
示すブロック図である。 １・・・・・・高圧段落、２・・・・・・中圧段落、３
・・・・・・クロフスオーバー管、４・・・・・・低圧
段落、６・・・・・・第１段后蒸気温度、７・・・・・
田一夕表面温度、８・・・・・・ロータ中心孔温度、９
・・・・・・ロータ中心孔応力、１０・・・・・・ロー
夕表面応力、１１・・・・・・残留応力、１２・・・・
・・マイナス降伏点、１４・・・・・・ロータ中心孔、
１５・・・・・・熱応力、１６・・・・・・遠心応力、
１７・・・・・・合成応力、１８・・・・・・高中圧ロ
ータ、１９・・・・・・低圧ロータ、２１・・・・・・
延性破壊条件、２２・・・・・・脆性破壊条件、２３・
・・・・・中圧排気室、２４・・・・・・高中圧外部ケ
ーシング、２５・・・・・・低圧外部ケーシング、２６
・・・・・・サーモカ；ツプル、２８・・・・・・加減
弁、２９・・・・・・主塞止弁、３０・・・・・・バイ
パス弁、３１・・・・・・ボイラー、３２・・・・・・
回転数測定機構、３３Ａ・・・・・・中圧ロータ遠心応
力計算機構、３３Ｂ・・・・・・低圧ロータ遠心応力計
算機構、３４Ａ・・・・・・中圧ロータ温度演算装置、
３４Ｂ・・・・・・低圧ロータ温度演算装置、３５Ａ・
・・・・・中圧ロータ温度変化演算装置、３５Ｂ・・・
・・・低圧ロータ温度変化演算装置、３６Ａ・・・・・
・中圧ロータ温度制限機構、３６Ｂ・・・・・・低圧ロ
ータ温度制限機構、３７Ａ・・・・・・中圧ロータ熱応
力計算機構、３７Ｂ・・・・・・低圧ロータ熱応力計算
機構、３８Ａ・・・・・・中圧ロータ脆性破壊強度計算
機構、３８Ｂ・・・・・・低圧ロータ脆性破壊強度計算
機構、３９Ａ・・・・・・中庄ロータ応力判定機構、３
９Ｂ・・・・・・低圧ロータ応力判定機構、４０・・・
・・・継続運転指示、４１・・・・・・弁調節機構、Ｐ
・・・・・・脆性破壊が生じる最高温度、Ｌ・・・・・
・脆性破壊条件曲線、Ｌ′・・・・・・高温脆化した脆
性破壊条件曲線、Ｆ・・・・・・ＦＡＴＴ（遷移温度）
、Ｆ′・・・・・・高温脆化した材料のＦＡＴＴｏ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 蒸気タービンの任意個所の測定温度からタービンロ
ータ温度を演算し、該ロータ温度の温度変化からタービ
ンロータの熱応力を演算すると共にタービン回転数から
タービンロータの遠心応力を演算し、次に該ロータ温度
からタービンロータの脆性破壊強度を演算し、この脆性
破壊強度を設定値として前記熱応力と遠心応力との合計
の応力値が該脆性破壊強度を越えないようにタービンの
運転を制御することを特徴とするタービンロータの応力
管理方法。 ２ 前記ロータの熱応力、遠心応力並びにロータの脆性
破壊強度の演算を蒸気タービンの高中圧口−タ及び低圧
ロータのそれぞれについて行い、高中圧ロー夕の脆性破
壊強度を低温脆化を考慮して算出し、低圧ロー夕の脆性
破壊強度を高温脆化を考慮して算出し、これらそれぞれ
のロータについて脆性破壊強度と熱応力及び遠心応力と
の和を比較してタービンの運転を制御するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のタービンロ
ータの応力管理方法。 ３ 蒸気タービンの状態温度からタービンロータ温度を
演算するロータ温度演算装置と、該ロータ温度から温度
変化を算出してロータの熱応力を演算するロータ熱応力
演算装置と、蒸気タービンの回転数を検出する回転数検
出装置と、該回転数からロータの遠心応力を演算するロ
ータ遠心応力演算装置と、前記ロータ温度から該ロータ
における脆性破壊強度を演算するロータ脆性破壊強度演
算装置と、このロータ脆性破壊強度を設定値として前記
ロータの熱応力と遠心応力きの和である応力値と比較す
る判定装置と、該判定装置の出力信号に応じて蒸気ター
ビンへの流入蒸気量或いは回転数を制御する蒸気弁を調
節してタービンの運転を制御することを特徴とするター
ビンロータの応力管理装置。 ４ 前記各装置を高中圧タービンロータ及び低圧タービ
ンロータのそれぞれについて設置し、高中圧タービンロ
ータの脆性破壊強度演算装置は低温脆化を考慮して演算
し、低圧タービンロータの脆性破壊強度演算装置は高温
脆化を考慮して演算するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載のタービンロータの応力管理装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53056082A JPS586042B2 (ja) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置 |
| CA326,683A CA1113589A (en) | 1978-05-10 | 1979-04-30 | Method of and system for controlling stress produced in steam turbine rotor |
| US06/036,985 US4303369A (en) | 1978-05-10 | 1979-05-08 | Method of and system for controlling stress produced in steam turbine rotor |
| MX10072779U MX6620E (es) | 1978-05-10 | 1979-05-09 | Mejoras en sistema para el control de los esfuerzos en un rotor de turbina de vapor de agua |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53056082A JPS586042B2 (ja) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54147305A JPS54147305A (en) | 1979-11-17 |
| JPS586042B2 true JPS586042B2 (ja) | 1983-02-02 |
Family
ID=13017153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53056082A Expired JPS586042B2 (ja) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4303369A (ja) |
| JP (1) | JPS586042B2 (ja) |
| CA (1) | CA1113589A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59128959U (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-30 | 住友金属工業株式会社 | 歯車装置 |
| JPS63170659U (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | ||
| JPH01178273U (ja) * | 1988-06-07 | 1989-12-20 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04287803A (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-13 | Hitachi Ltd | タービン過速度防止装置 |
| US5900555A (en) * | 1997-06-12 | 1999-05-04 | General Electric Co. | Method and apparatus for determining turbine stress |
| US6492924B2 (en) * | 1999-09-07 | 2002-12-10 | Linear Technology Corporation | Circuits, systems, and methods for signal processors that buffer a signal dependent current |
| US6939100B2 (en) * | 2003-10-16 | 2005-09-06 | General Electric Company | Method and apparatus for controlling steam turbine inlet flow to limit shell and rotor thermal stress |
| DE112008002893A5 (de) * | 2007-11-02 | 2010-09-16 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer eines Rotors einer thermisch belastenden Strömungsmaschine |
| US9328633B2 (en) | 2012-06-04 | 2016-05-03 | General Electric Company | Control of steam temperature in combined cycle power plant |
| US10100679B2 (en) * | 2015-08-28 | 2018-10-16 | General Electric Company | Control system for managing steam turbine rotor stress and method of use |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3588265A (en) * | 1968-04-19 | 1971-06-28 | Westinghouse Electric Corp | System and method for providing steam turbine operation with improved dynamics |
| US3891344A (en) * | 1972-10-14 | 1975-06-24 | Westinghouse Electric Corp | Steam turbine system with digital computer position control having improved automatic-manual interaction |
| US3928972A (en) * | 1973-02-13 | 1975-12-30 | Westinghouse Electric Corp | System and method for improved steam turbine operation |
| CH593418A5 (ja) * | 1976-01-28 | 1977-11-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4173869A (en) * | 1978-02-09 | 1979-11-13 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for determining the rotor temperature of a steam turbine |
-
1978
- 1978-05-10 JP JP53056082A patent/JPS586042B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-04-30 CA CA326,683A patent/CA1113589A/en not_active Expired
- 1979-05-08 US US06/036,985 patent/US4303369A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59128959U (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-30 | 住友金属工業株式会社 | 歯車装置 |
| JPS63170659U (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | ||
| JPH01178273U (ja) * | 1988-06-07 | 1989-12-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4303369A (en) | 1981-12-01 |
| JPS54147305A (en) | 1979-11-17 |
| CA1113589A (en) | 1981-12-01 |
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