JPH03294601A - 蒸気タービンロータ - 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、蒸気タービンロータに係り、特に１２％クロ
ム鋼製タービンロータのスラスト軸受部およびジャーナ
ル軸受部の軸受性能の向上を図るようにしたタービンロ
ータに関する。

（従来の技術） 再熱蒸気タービン技術の発達により、最近では例えば蒸
気条件２４６ｋｇ／ｃｏｇ、５６６℃のような高温高圧
蒸気タービンが実用化されるようになり、高圧ロータに
も中圧ロータにも高温強度の優れた材料の使用が必要と
なっている。これに適した材料として、マルテンサイト
合金系の強靭鋼、例えば１２％クロム系材が使用されて
いるが、この場合ディスク冷却を行なわなくても所望強
度を維持し得るので、ディスク冷却による熱損失を防止
し得るという長所がある反面、この材料は軸受面に擦り
傷を生じ易いという短所がある。

そこで、この短所をカバーするため、マルテンサイト合
金系タービンロータの軸受部には低合金鋼製のスリーブ
を焼きばめすることか一般的に行なわれている。

このように擦り傷を生じにくい低合金鋼製のスリーブを
焼きばめして摺動面を保護する方法は、ロータのラジア
ル方向軸受部には適用できるがスラスト方向の軸受部に
適用することは困難である。

またラジアル方向の軸受部に適用する場合もスリーブを
焼きばめするためにカップリングも焼きばつ めしなければならず、焼きばめ面でのフレッチング疲労
によるタービンロータの損傷の可能性か否定できない等
の問題がある。

従来、例えば高圧タービンと中圧タービンとに分割され
た高温高圧蒸気タービン用の高圧ロータには、クロム−
モリブデン−バナジウム鋼製材料を用い、中圧タービン
ロータに１２％クロム鋼製材料を使用している。

第２図は従来のロータ系の構造の一例を示す図であり、
図中符号１は軸受特性の優れたＩＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼製高
圧ロータであり、２は高温強度に優れたマルテンサイト
合金製の１２Ｃｒ−Ｍ。

Ｖ−Ｎｂ鋼製の中圧ロータである。

ところで、上記高圧ロータ１は上述のように指摘を生じ
にくい材質によって作られているため、この高圧ロータ
１は直接的に第１軸受３と第２軸受４でラジアル方向の
支承が行なわれている。しかし、中圧ロータ２は指摘を
生じ易い材料によって作られているので、軸受部にはス
リーブ材の焼きばめジャーナル５が固着され、その外周
が第３軸受６および第４軸受７でそのラジアル方向の支
承が行なわれている。

また、高圧ロータ１にはフランジ状のスラスト軸受部８
が一体的に設けられており、このスラスト軸受部８を挟
持するようにスラスト軸受９が配設され、このスラスト
軸受９によって高圧ロータ１のスラスト方向の位置決め
が行なわれている。

そして、上記高圧ロータ１と一体に作られた削り出しカ
ップリング１０と中圧ロータ２に固着された焼きばめカ
ップリング１１とをボルト１２で締結することによって
、両ロータか直結されている。

また、上記中圧ロータ２の他端部には焼きばめカップリ
ング１３か設けられており、このカップリング１３と発
電機のロータ１４の一端に形成された削り出しカップリ
ング１５との間にターニング用のリングギヤ１６を介装
して、ボルト１７て締結することによって中圧ロータ２
と発電機のロータ１４とが連結されている。

しかして、この場合、高圧ロータ１は指摘を生じにくい
材料で作られているため、適宜の潤滑を与えることによ
ってスラスト軸受９等との指摘の問題は生じない。

ところが、最近タービン技術の進歩に伴って、主蒸気温
度を５６０℃以上の高温にすることが検討され採用し始
められ、高圧タービンにも１２％クロムタービンロータ
が採用されている。

そして、この場合スラスト受は面における擦り傷発生の
対策として、第３図に示すように、スラストカラー１８
を高圧ロータ１に焼きばめにより取り付ける方法が採用
されている。

しかし、この方法だとカップリング１１の他のスラスト
カラー１８、スリーブ５の３部品を焼きばめすることに
なるため、フレッテング疲労損傷の確率が高くなり、ま
たスラスト力を受けるためスラストカラーの焼きばめ而
の強度も問題となり、信頼性の面で改善か要望されてい
る。

そこで、１２％クロム鋼製タービンロータを使用する場
合において、スラスト軸受部、ジャーナル軸受部を１２
％クロムロータに設けず、完全に切り離した別のロータ
に設けるようにしたものも提案されている。

すなわち、第４図に示すように、高圧ロータ］と中圧ロ
ータ２を１２％クロム鋼製ロータとし、この２本のロー
タをＩＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼で作られた中間ロータ１９によ
って互いに連結し、この中間ロータ１９にスラスト軸受
９を設け、スラスト軸受部の保護を図るようにしである
。

（発明が解決しよとする課題） ところかこのようなものにおいても、スリーブ祠の焼き
ばめジャーナル５および焼きばめカップリング１１とを
設けなければならず、またフレッティング疲労に対して
は十分その問題を解決したものではなく、しかも中間ロ
ータを設けることによって軸系の振動モードか複雑にな
り、この点で別の問題が生ずる。また、中間ロータとい
いながらも重量かあるシャフトであるにもかかわらす全
熱支持されず振動面で非常に不安定になる等の問題があ
り、これらに対する根本的な対策が必要とされる。

本発明はこのような点に鑑み、高圧ロータ、中圧ロータ
に、１２％クロム鋼製ロータを軸受損傷の問題なしに使
用でき、また従来ロータ系と長さも殆ど変らないように
することができるタービンロータを得ることを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は１２％クロム鋼製タービンロータに、クロム−
モリブデン−バナジウム合金等の低合金鋼製のシャフト
をボルト結合し、そのシャフトに軸受面を設けたことを
特徴とする。

（作　用） １２％クロム鋼製タービンロータに連結された低合金鋼
製のシャフトにジャーナル軸受或はスラスト軸受の軸受
面を設けたので、焼きばめスリブを設けたり、スラスト
カラーを焼きばめにより取り付けるような必要性がなく
なり、フレッチング疲労損傷の発生を防止できしかも軸
受面における擦り傷の発生も防止することができる。

（実施例） 以下、第１図を参照して本発明の一実施例について説明
する。

図中、符号１および２はそれぞれ高圧ロータおよび中圧
ロータであって、高圧ロータ１および中圧ロータ２はと
もに１２％クロム鋼によって製造され、その長さはクラ
ンド部までの長さとしである。

上記高圧ロータ］および中圧ロータ２の端部には、それ
ぞれ軸受特性の優れたＩＣｒ−ＭＯ−Ｖ鋼等の低合金製
のシャツ）２０．２１かポルｉ・２２によって固着され
ている。そして、高圧ロータ１に連結されたシャフト２
０にはフランジ状のスラストカラー２３か一体に形成さ
れており、そのスラストカラー２３に対向してスラスト
軸受２４が配設されている。また、上記シャフト２０に
はスラスト軸受部の一側方にジャーナル軸受面が形成さ
れ、そのジャーナル軸受面かジャーナル軸受２５によっ
て軸支されている。

一方、中圧ロータ２の端部に連結されたシャフト２１に
はジャーナル軸受面が形成され、そのジャーナル軸受面
がジャーナル軸受２６によって軸支されている。

そして、上記方シャフト２０，２］の先端部に一体的に
削り出し等によって形成されたカップリング２０ａ、２
１ａが、互いにボルトによって連結され、上記シャフト
２０，２］を介して高圧ロータ１および中圧ロータ２が
互いに同軸的に連結されている。

このように、高圧ロータ１および中圧ロータ２を軸受特
性のよいＩＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼等の低合金鋼製のシャフト
２０．２１によって連結し、このシャフトに各軸受２４
，２５．２６を設けたので、従来のようにスリーブ構造
を設ける必要がなくフレッチング疲労損傷の発生を防止
するとともに、軸受指摘の発生を防止することができる
。

また、高圧ロータ１等に対する低合金鋼製シャフトの連
結については従来のカップリング結合と何等変らず、構
造強度などの信頼性の面で問題が生ずることもない。

さらに、本発明構造においては、高圧ロータと中圧ロー
タとの間を長くとる必要がなく、はぼ従来の長さと同一
にできることから、振動特性が変ることもない。

また、ロータを１２％クロム鋼製とすることによって、
高圧高温の主蒸気条件で運転することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は１２％クロム鋼製タービ
ンロータに、クロム−モリブデン−バナジウム合金′：
Ｌ；の低合金鋼製のシャフトをボルト結合し、そのシャ
フトに軸受面を設けたので、高圧ロータ、中圧ロータを
軸受損傷の問題なしに１２％クロム鋼製とすることがで
き、蒸気条件が高温高圧のものにも対応することができ
る。また従来ロータ系の長さと殆と同じ長さに構成でき
、振動特性が変ることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービンロータの一部縦断側面図
、第２図乃至第４図はそれぞれ従来の蒸気タービンにお
ける高圧ロータおよび中圧ロータ　０ の輔受部を示す図である。 １・・・高圧ロータ、２・・・中圧ロータ、２０．２１
・・・シャフト、２３・・・スラストカラー２４・・・
スラスト軸受、２５．２６・・・ジャーナル軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１２％クロム鋼製タービンロータに、クロム−モリブ
   デン−バナジウム合金等の低合金鋼製のシャフトをボル
   ト結合し、そのシャフトに軸受面を設けたことを特徴と
   する蒸気タービンロータ。