JPH02169802A - タービン羽根レーシングワイヤ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービン等においてタービン羽根に加工さ
れた唐通穴にレーシングワイヤを通して隣接するタービ
ン羽根を連結するタービン羽根レーシングワイヤ構造に
関する。

（従来の技術） 近年の火力発電所および原子力発電所の蒸気タービンは
、低圧段部の蒸気流路面積を増大して、低圧段における
排気損失を減少させることによって蒸気タービンの単機
出力の増大化が図られている。この蒸気流路面積の増大
に伴って低圧段の羽根の長さが長大化しており、タービ
ン運転中における羽根先端部での周速は音速をはるかに
超える高速度に遺している。

一方、大型蒸気タービンの復水器は一般に低圧タービン
ロータの真下に配設されており、低圧最終段を通過した
蒸気は、その流れの方向を軸方向から垂直方向へ方向転
換して復水器へ導かれる。

この転向流によって低圧最終段羽根出口部において周方
向に不均一な静圧分布が生じることから羽根に励振力が
作用する。

一般にタービンの接線方向に蒸気流れの不均一が生じる
場合、いずれかの羽根の固有振動数がタービン回転数の
整数倍に一致すると、共振して大きな励振力を受け、羽
根および羽根に付属する部品が疲労破壊する場合がある
。したがって、羽根の構造設計に当たっては、タービン
回転数の整数倍と羽根の固有振動数との一致を回避する
ために離調設計が行われている。

特に低圧最終段羽根は長大になるため、短羽根に比べて
固有振動数が高いことから励振力を受けた場合、羽根の
固有振動数がタービン回転数の低倍数と一致し易い。し
たがって、励振力を問罪することによって両者の一致を
回避する目的でレーシングワイヤが設置される。

このレーシングワイヤの構造はルーズ形とブレーズド形
に大別される。

ルーズ形レーシングワイヤ構造は、第７図および第８図
に示すように、タービン羽根１に周方向に貫通する貫通
穴２を設け、その貫通穴２に弧状あるいは環状のレーシ
ングワイヤ３を通して、全部で百数十枚におよぶタービ
ン羽根１の隣接する数枚あるいは全数を互いに連結した
構造を有し、タービン運転中においでレーシングワイヤ
３とタービン羽根１とを貫通穴２を介して店動させ、そ
の＋！　［によってタービン羽根１の振動を減衰さゼる
ものである。なお、符号４は抜は止めを示ず。

また、ブレーズド形レーシングワイヤ構造は、第９図お
よび第１０図に示すように、上記ルーズ形し−シングワ
イー７構造と同様に、タービン羽根１△に貫通穴２△を
設け、その貫通穴２Ａに弧状あるいは環状のレーシング
ワイヤ）３Ａを通して隣接するタービン羽根１Ａを互い
に連結し、さらにタービン羽根１Ａとレーシング−ノイ
Ａ７３　Ａとを銀ろう材５により接合させた構造を有し
、タービン運転中においてレーシングワイヤ３Ａと銀ろ
う材５の剛性を利用してタービン羽根１Ａの振動を減衰
させるものである。

（発明が解決しようとする課題） これらのレーシングワイヤ構造の形式やタービン羽根１
．１Ａの綴り数は、タービン羽根１゜１Ａのｔｉｅ特性
を考慮して定められるが、各段落での羽根総本数がター
ビン性能等から制約されるために、同一段落の中でも必
ずしも同じ綴り数になるとは限らない。この場合、ター
ビン回転数とタービン羽根１．１Ａの固有振動数とのＩ
ｌｌ調が十分取れないことになる。

また、レーシングワイヤ３．３八はタービン運転中に回
転半径方向に過大な遠心力および蒸気流による励振力が
重畳して作用することから、離調は十分行われても、レ
ーシングワイヤ３．３Ａの切損が生じるような苛酷な使
用状態にあるといえる。

さらに、隣接する数枚の羽根を１綴りにしていることか
ら、蒸気流の励振力により羽根回転方向、すなわち接線
方向にもタービン羽根１．１Ａがたわむことから、レー
シングワイヤ３，３Ａの苛酷さはさらに助長されること
になる。

そのため、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３．３Ａの切１０の有無を検査
し、もし切損や亀裂が発見された場合には、速やかに補
修されることが要語される。

これらの補修にかなりのＵ、１　／７ｉ１とコストを要
することは明らかであり、ひいては蒸気タービンの信頼
性に影響をおよぼすことになる。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、各ター
ビン羽根群のレーシングワイヤを連結することにより剛
性を高めるとともに、その連結部に羽根振動減衰機能を
備えることによって、タービン羽根ｎＴの共振を防止し
、タービン羽根群やレーシングワイヤ等の損（ｎを未然
に防止することができるタービン羽根レーシングワイＶ
構造を提供することを目的とする。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明は、タービン羽根に加工された１通穴にレーシン
グワイヤを通し、このレーシングワイヤによりタービン
羽根を互いに連結させるタービン羽根レーシングワイψ
構造において、複数のレーシングワイＡ７により多数の
タービン羽根を周方向に複数群に連結し、各タービン羽
根群間のレーシングワイＡフ端部を挿入する補強スリー
ブを設け、この補強スリーブのほぼ中央部を直径方向か
ら貫通するリベットを設け、このリベットをコーキング
して各タービン羽根群のレーシングワイヤを連結したも
のである。

（作用） 本発明は各タービン羽根群のレーシングワイＡ７を補強
スリーブを介して連結したから、同一段落のタービン羽
根が１木のレーシングワイヤで綴られた場合と同等の全
周−群の構造となる。この構造により、蒸気流の励振力
による羽根回転方向、すなわち接線方向へのタービン羽
根のたわみが矯正され、各タービン羽根のレーシングワ
イヤが連結されることから剛性が増加するため、切損が
生じるような苛酷な使用状態に十分に耐えることができ
る。さらに、接線方向の固有振動が低減づることから、
共振との離調が容易となる。

（実施例） 本発明の実施例について添付図面を参照して説明（る。

第１図は本発明に係るタービン羽根レーシングワイヤ構
造の一実施例を備えたタービンの一部を切り欠いて示す
正面図である。第１図において、羽根車１０の外周に多
数のタービン羽根１１が植設され、これら多数のタービ
ン羽根１１は例えば４本のレーシングワイヤ１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ。

１２ｄにより周方向に４つのタービン羽根群に連結され
る。各タービン羽根群のレーシングワイヤ１２ａ〜１２
ｄは、それぞれ補強スリーブ１３ａ。

１３ｂ、１３ｃ、　１３ｃＪを介して連結される。レー
シングワイヤ１２８〜１２ｄの本数は、タービン羽根１
１を羽根車１０へ植設する困難さやレーシングワイヤ１
２ａ〜１２ｄをタービン羽根１１へ挿入する作業上の制
限から決定すればよく、４木に限定する必要はない。

この実施例では第２図および第３図に示すようにルーズ
形レーシングワイヤ構造を採用し、各タービン羽根１１
に確保された貫通穴１４にレーシングワイｒ１２ａ〜１
２ｂが貫通される。各タービン羽根群を連結するレーシ
ングワイヤ１２ａ〜１２ｄの端部はそれぞれ補強スリー
ブ１３８〜１３ｄに挿入され、各レーシングワイヤ１２
ａ〜１２ｄの端部間には間隙１５が形成される。各レー
シングワイヤ１２ａ〜１２ｄの端部を補強スリーブ１３
ａ〜１３ｄに挿入する場合には、各レーシングワイヤ１
２８〜１２ｄを長さ方向にずらし、間隙１５を利用して
、順次各補強スリーブ１３８〜１３ｄを装設する。

補強スリーブ１３８〜１３ｄの長さ方向はぼ中央部には
直径方向に貫通するリベット穴１６が形成され、このリ
ベット穴１６にリベツ］・１７が挿入される。このため
、間隙１５の幅はリベット１７の直径よりもわずかに大
きい程度に形成される。

リベット１７を挿入した後、挿入方向と反対側からリベ
ット１７をコーキングすることにより各レーシングワイ
ヤ１２ａ〜１２ｄｔｆｉｔ結される。この場合、第３図
および第４図に示すように、各レーシングワイｒｌ　２
ａ〜１２ｄの端部に切欠き１８を形成しておくことによ
り、補強スリーブ１３ａ〜１３ｄのリベット穴１６の内
周がコーキングされて切欠き１８の面と接し、連結状態
はいっそう確実なものとなる。

上記タービン羽根レーシングワイヤ構造をブレーズド形
レーシングワイヤ構造へ適用する場合には、レーシング
ワイヤ１２ａ〜１２ｄを長さ方向へずらずことができな
いため、レーシングワイヤ１２ａ〜１２ｄ間の間隙１５
を比較的大きく取り、かつ補強スリーブ１３ａ〜１３ｄ
の内形を大きくすることにより、レーシングワイヤ１２
ａ〜１２ｄをずらすことなく各レーシングワイヤ１２ａ
〜１２ｄの端部を補強スリーブ１３ａ〜１３ｄ内に挿入
する。

このように上記実施例によれば羽根車１０の外周に植設
された多数のタービン羽根１１を４本のレーシングワイ
（ｔ　１２　ａ〜１２ｄによりそれぞれ連結して４つの
タービン羽根群を構成し、各タービン羽根群のレーシン
グワイヤ１２ａ〜１２ｄの端部を補強スリーブ１３ａ〜
１３ｄを介して連結することにより、剛性を増加させ、
蒸気流による励振力に抗することができ、またタービン
羽根回転方向の振動を低減させることにより離調が容易
となる。したがって、タービン羽根１１やレーシングワ
イヤ１２ａ〜１２ｄ等の損傷を未然に防止することがで
き、タービンの稼動率を向上させることができる。

第５図および第６図は本発明の第２実施例を示す断面図
である。この実施例では各レーシングワイヤ１２ａ〜１
２ｄの端部が各補強スリーブ１３ａ〜１３ｄに摺動可能
に挿入され、リベット１７との間にすき間δが形成され
る。これにより各補強スリーブ１３ａ〜１３ｄがレーシ
ングワイＶ１２ａ〜１２ｄの外周をすき間δ分だけｊ３
動することが可能となるから、蒸気流によるタービン羽
根１１への励振によって補強スリーブ１３ａ〜１３ｄが
摺動し、これが振動への減衰力として作用する。この実
旅例はルーズ形レーシングワイヤ構造を採用した場合に
ついて示すが、ブレーズド形レーシングワイヤ構造の場
合でも同様に作用する。

これらの構造と使用する箇所を最適に選択することによ
り、共振からの離調を容易に図ることができる。

なお、前記第１実施例においてリベット１７の材質を変
更することにより、羽根回転方向の固有振動数の値を変
更することができる。すなわち、材質を変更すれば硬さ
が変わり、これにより羽根回転方向の１ｆ！初の減衰の
大きさが変わるのである。

この場合、レーシングワイヤ１２ａ〜１２ｄの本数によ
っても減衰の大きさが変わるから、共振の離調に当たっ
ては、レーシングワイｔ１２ａ〜１２ｄの本数とリベッ
ト１７の材質を変更することによって最適な組み合わせ
を選択することができる。

〔発明の効果］ 本発明に係るタービン羽根レーシングワイヤ構造は、複
数のレーシングワイヤにより多数のタービン羽根を周方
向に複数群に連結し、各タービン羽根群間のレーシング
ワイヤ端部を挿入する補強スリーブを設け、この補強ス
リーブのほぼ中央部を直径方向から貫通するリベットを
設け、このリベットをコーキングして各タービン羽根群
のレーシングワイヤを連結したから、剛性を増加させて
蒸気流による励振力に抗するとともに、羽根回転方向の
振動を低減させることによってｌｌｆ１ｗ４が容易とな
る。したがって、タービン羽根群やレーシングワイヤ等
の損傷を未然に防止することができ、タービンの稼動率
向上を図ることができる。

図１４従来のブレーズド形レーシングワイヤ構造を示す
構成図、第１０図は第９図におけるＸ−Ｘ線で切断して
示す断面図である。

１１・・・タービン羽根、１２ａ〜１２ｄ・・・レーシ
ングワイヤ、１３ａ〜１３ｄ・・・補強スリーブ、１４
・・・Ｌ”５通穴、１７・・・リベット。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービン羽根に加工された貫通穴にレーシングワイヤを
   通し、このレーシングワイヤによりタービン羽根を互い
   に連結させるタービン羽根レーシングワイヤ構造におい
   て、複数のレーシングワイヤにより多数のタービン羽根
   を周方向に複数群に連結し、各タービン羽根群間のレー
   シングワイヤ端部を挿入する補強スリーブを設け、この
   補強スリーブのほぼ中央部を直径方向から貫通するリベ
   ットを設け、このリベットをコーキングして各タービン
   羽根群のレーシングワイヤを連結したことを特徴とする
   タービン羽根レーシングワイヤ構造。