JPH04231601A - タービンブレードの修理方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンブレードの修
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータ及びステータ上のタービンブレー
ドは、その使用中に摩耗や損傷を受ける。一定期間使用
した後、ロータ及びステータの保守が必要になる。この
ような保守では、しばしば、損傷や腐食した部分を修理
するために、ロータ上のブレードに溶接処理を施すこと
が必要となる。

【０００３】出願人は、既に、ロータにブレードを取付
けたまま常時行なうことのできる修理方法を提案した。 これにより、ブレードを除去する必要がなくなる。とこ
ろが、この方法は、時間がかかるだけでなく、ロータや
ブレードにかなりの損傷を与えることにもなる。そして
、カバーバンド、外套、レーシングワイヤ等を除去する
ことが必要となる。

【０００４】英国特許第　８９１４１５６．８はロータ
を支持するための装置を開示している。この装置は、ま
た、ロータからブレードを外すことなく、ロータ上のブ
レード列のブレードに修理を施すことのできる作業台を
有するものである。

【０００５】このような装置は、非常に優れたものであ
り、迅速かつ正確にブレードに修理を行なうことができ
るものであるが、加工機械、ドリル、切断機等の設置に
多大な時間を必要とする。

【０００６】かなりの時間を必要とする大きな理由は、
ブレードの修理において、レーシングワイヤ、カバーバ
ンド、又は他のブレードの固定手段若しくは減衰手段（
ｄａｍｐｉｎｇ　ｍｅａｎｓ）の除去が必要となり、こ
れによりブレードが使用状態の位置からかなりずれてし
まう（ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄ）ところにある。そして、
単にずれるだけでなく、各ブレードが相対的にもずれる
ものである。

【０００７】このようなずれ（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔ）には種々の原因がある。レーシングワイヤが連続し
ていないと、ブレード群における端部ブレードはその傾
向が強い。端部ブレードは、両側からではなく片側から
固定されているのみであるから、タービンの使用中、ブ
レードは移動または解けるようになり、レーシングワイ
ヤを除去するとこのような解けは顕著になる。

【０００８】さらに、時には、ブレードは粗悪に製造さ
れたり、ロータに固定される場合もある。レーシングワ
イヤの孔は予め穿設されているので、レーシングワイヤ
がブレードと螺合する位置においてブレードは外力を受
ける。従って、ブレードを除去したとき、ブレードは直
ちに歪んだ位置に来る。

【０００９】付根におけるブレードの固定誤差が非常に
僅かなものでも、ブレードが例えば１メートルを越える
ようなかなりの長さのものである場合、その先端は所定
の位置からかなりずれることになる。

【００１０】既に連結されたブレードがその連結状態か
ら解放されると、通常の使用状態にある整列した位置か
らかなりずれた位置になるので、所定の必要な修理をブ
レードに施すために複雑な溶接や加工を行うことが必要
になるときには大きな問題を生じるだけでなく、また、
ブレードを所定の位置に最終的に戻すことが必要である
ので、ブレードを正規の位置に戻すために、大きな外力
、及び、時には修理後、並びに必要であれば、熱処理後
に加熱を行う必要がある。

【００１１】このような外力を作用させること、及び、
熱を加えること、並びにさらに熱処理を行うことは、タ
ービンを全部修理するのに必要な時間を長くする。

【００１２】さらに、レーシングワイヤの穿設加工のよ
うな機械加工を行う場合、ブレードが整列した位置にな
いのであれば、レーシングワイヤをブレードを通じて連
続的に再度穿設するという孔加工は非常に困難になる。

【００１３】本発明の目的は、ロータ上のタービンをそ
の場所で修理することのできる、タービンブレードの改
良された修理方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
ると、次の工程からなる、ロータ上のタービンブレード
の修理方法が提供される。この方法は、１．ロータ上の
タービンブレードの整列位置を決定し；２．ブレードに
施すべき修理操作を行うために、除去の必要な如何なる
ブレード連結具をも外し；３．前記修理操作中における
ブレード切断、機械加工若しくは溶接を行う前に、ずれ
た位置にある如何なるブレードをもその整列位置に戻す
；ことから成るものである。

【００１５】ブレードの切断、機械加工若しくは溶接が
要求される如何なる修理工程の前において、全てのブレ
ードを正規の位置に整列させる工程が不要になるので、
ブレードの修理中は、修理される各々のブレードが正規
の位置に位置付けられ、従って、ブレードの切断、機械
加工及び穿設のための機器を正確に配置でき、修理され
る全てのブレードに同一の修理を正確な位置において行
うことができるという顕著な効果がある。また、必要と
されるこのような加工をコンピュータで制御して行うと
きには、列中のブレードに同一の修理操作を連続して自
動的に行うことができ、また、初期整列操作により、各
々のブレードは列中の他のブレードと同じように正確に
修理が行われる。

【００１６】さらに、例えば、如何なる機械加工若しく
は溶接をも行う前に、ブレードを整列させる工程は、修
理が行われた後において、従来の場合に比べて、最終的
にブレードを整列させる工程をより簡単なものにする。

【００１７】ブレードの一部又は殆どについて同様の又
は同一の修理を必要とするロータの殆どの部分のオーバ
ーホールにおいては、修理中のブレードに生じる変形は
、溶接中にブレードに加えられる熱によって、ある範囲
において防止できる。

【００１８】このような方法は英国特許第　２，１２４
，１２６号公報に開示されている。従って、修理工程が
行われた後、所定の整列位置にブレードを戻すためには
、もしあるとしても、僅かな調整のみがが必要となる。

【００１９】さらに、各々のブレードに行われる前述の
修理は同様のものであるので、各々のブレードの如何な
る変形も同様に似たものである。しかし、予め整列させ
る工程がないと、ブレードは種々の歪んだ位置にあるこ
とになる。

【００２０】ブレードの整列は、外力を加えること、ブ
レードへの熱を加えることによる長時間の変形、若しく
はこれらの組合せによって行われることが好ましい。

【００２１】ブレードがその整列位置への再整列のため
にはかなりの力を必要とするような大きさである場合は
、ブレードの一部に熱を加えて当該部分をより柔軟（ｍ
ａｌｌｅａｂｌｅ）　にしてブレードに加えなければな
らない力を少なくし、ブレードを整列位置に戻しやすく
する。

【００２２】前記方法は、英国特許出願第８９１３１５
６．８　の装置を使用して行われることが好ましい。そ
れは、ロータの基台だけでなく、修理されるブレードに
隣接する作業台を具えたものである。そして、ブレード
を所定の正規位置にするように外力がブレードの他の部
分に加えられている間、整列させられるブレードの一部
を保持するような把持手段が作業台に設けられている。

【００２３】ブレードが整列位置にあることを表示する
整列手段を作業台に取付けることもできる。

【００２４】例えば、ブレードに新しい材料片を溶接す
る間に生じるようなかなりの熱エネルギーの作用を含む
修理工程の間に生じることが予想される変形を妨げるた
めに、各々のブレードを故意に「整列」位置にして、溶
接操作後、ブレードが「使用状態」の整列位置と同じ又
は比較的近接した位置となるように、「使用状態」に戻
すような比較的僅かな量の力を加えて、「使用状態」の
整列位置と異なる整列位置にすることができる。

【００２５】予め定められるブレードの整列位置は製造
仕様によるブレードの位置により選択されることもあり
、異なる整列位置が選択されることもある。そして、こ
のような異なる位置は、ロータブレードの先導端に対す
るステータブレードの関係又は位置によって充分定まる
ものであり、ステータブレード、バケット又はノズルと
先導端の間の間隔及び位置は、タービンの効率に重要で
ある。

【００２６】予め決められた整列位置にブレードを据え
付けるための非常に好ましい方法は、タービンのステー
タからロータを外す前、及び、例えばレーシングワイヤ
やカバーバンドのような如何なる連結部材をも外す前に
、ロータ上のどのブレード又はブレード群が、ロータブ
レードの最適の位置、又は、少なくともそれに近似する
位置であるとされる位置に、ステータブレードに相対的
に整列しているかを見出すことにより達成される。

【００２７】このようなブレードが見つかると、そのブ
レードは基準（ｄａｔｕｍ）ブレードとして使用され、
そのブレードはそのようにマーク付けされる。次いで、
ロータがタービンから外され、英国特許出願第８９１３
１５６．８に開示されるように作業ができるように配置
される。

【００２８】如何なるカバーバンドやレーシングワイヤ
等をも除去する前に、基準ブレードの位置が、作業テー
ブルに対するブレードの位置を正確に検知できるように
、種々のゲージ手段により慎重に記録される。

【００２９】次いで、修理を行うことができるように除
去されなければならない全てのカバーバンドやレーシン
グワイヤ等を除去することが可能となる。そして、基準
位置又は予め決められた整列位置が記録されているので
、ブレードの位置は問題とならない。

【００３０】次いで、各々のブレードを前述の予め決め
られた整列位置に再度整列するように、外力及び必要で
あれば熱により、適切な処理がブレードに行われる。

【００３１】時には、例えば、小型化されたブレードの
ために、所定の補正が必要になる場合がある。しかし、
予め決められた整列位置が記録されると、そのブレード
を可能な限りその位置に移動させることが各々のブレー
ドの操作において可能となる。

【００３２】ブレードを互いに整列させるようなブレー
ドの曲げ加工に加えて、工具を使用して１又は２以上の
個所でブレードを長手方向軸周りに捻ることもある。こ
の場合、ブレードは、必要であれば、他の部分が変形を
受けている間、その所定の部分で維持するように把持さ
れる。

【００３３】好ましくは、如何なる修理又は改造がブレ
ードに行われた後も、ブレードは、コントロールされた
熱により応力解放熱処理を受ける。このことは、ブレー
ドを整列させることが必要とされるときにブレードに熱
を加えなければならない場合、及び／又は、例えば、溶
接や鋳造のような如何なる修理工程中にもブレードに熱
を加えなければならない場合に特に適している。

【００３４】本発明の整列方法は、ロータのブレードに
修理工程を行う時間について、きわめて満足のいく改良
をもたらすことがわかった。さらに、特に予め変形を行
う場合、修理後において、ロータ列のブレードが、如何
なる大きな物理的力をも加えることなく、「使用状態」
の整列位置に比較的迅速かつ簡単に再編成できることが
わかった。このことは、修理が行われた後、ブレードに
殆ど応力が残らないというさらなる効果を奏する。

【００３５】応力解放操作は、如何なる修理操作が行わ
れる前、ブレードの整列が予め決められた整列位置にさ
れた後に、ブレードに行われる。

【００３６】時には、ブレードが非常に変形しており、
そのブレードを所定の位置に戻すためには、かなりの外
力及び恐らくかなりの熱を加えなければならないことも
予想される。

【００３７】ブレードを応力のないように予め決められ
た整列位置にする工程において、応力解放熱処理操作を
施すことが効果的である。

【００３８】必然的に、応力解放熱処理操作は、ブレー
ドを歪み位置と整列位置の中間程度の位置に歪ませる。 しかし、かなりの歪みがあり、修理前に熱処理操作を必
要とする場合には、ブレードに曲げ又は捻りの所定の補
正が行われ、ブレードは歪み位置からその予め決められ
た整列位置を介して正規の位置に移動させられる。応力
解放後、予め決められた応力のない状態になる。

【００３９】予め決められた整列位置において応力のな
い状態で各々のブレードを加工できる効果は、著しく時
間を短縮できることである。その理由は、加工機械を位
置決めする必要がないこと、修理が行われた後において
ブレードを整列位置に戻すための如何なる整列処理をも
必要とすることがないこと、さらに、かなりの熱エネル
ギーの負荷を妨げることが必要な応力解放処理が、例え
ば溶接中において予め決められた整列位置から離れる移
動を生じさせないことである。しかし、整列位置から離
れる移動が例えば溶接操作により生じた場合は、ブレー
ドを整列位置に戻すこともできる。

【００４０】従って、最終的な応力解放の後、列中の各
々のブレードは、事実上、応力解放状態でその整列位置
になるであろう。このことは、ブレードに如何なる外力
をも加えることを必要とせずに、レーシングワイヤを再
穿設することができ、ブレードを整列位置に移動させ、
ロータ全体を使用の理想状態に維持させる。

【００４１】本発明は、以下、添付図面を参照して実施
例により詳細に説明される。

【００４２】

【実施例】図１乃至図３において、ロータは符号１０で
示されている。ロータ１０は、シャフト１１と、多数の
ブレード列を有してなる。これらのブレードは、例えば
、符号１２及び１３で示されている。

【００４３】シャフト１１は、長手方向軸１５の周りを
回動できるように取付けられており、全体が符号１６及
び１７で示されているベアリングにより支持されている
。

【００４４】ベアリング１６は、ロータ１０の軸１５に
沿った望ましくない移動を防止するためにスラストベア
リング１８を有する。

【００４５】ベアリング１７及び１８は、主となる基台
部材２１及び補助基台部材２２，２３，２４，２５に夫
々取付けられた支柱１９，２０に支持されている。

【００４６】補助支柱２６，２７，３３，３４は、支柱
１９を、基台部材２１〜２５と全体が符号２９及び３０
で示される作業用プラットホームに連結している。夫々
の作業用プラットホームは、支持スタンドの各々の側に
配置されている。

【００４７】同様の補助支柱が、支柱２０を基台部材及
び作業用プラットホームに連結するように設けられてい
る。

【００４８】作業用プラットホーム２９，３０は、全体
が夫々符号３１，３２で示される作業台を具えている。

【００４９】ベアリング１７が図２において概略的に示
されており、ロータ全体がその軸１５の周りで回転でき
るように、シャフト１１がローラ部材３５，３６で支持
されている。他方のベアリング１６も、符号３５，３６
で示されるものと同じローラを具えている。

【００５０】本発明によるロータのブレードの修理及び
整列方法を行うためには、列中にある各々のブレードが
順次、作業台と一致するように、ロータを非常にゆっく
りと回転させることだけが要求される。

【００５１】作業台３１，３２はそれに適したものであ
ればどのようなものでも構わないし、作業台３２におい
て符号４５，４６で示されるような１つの細長い作業面
の形態のものでも構わない。また、作業台３１において
符号４７で示されるようなＵ字状の作業面を有するもの
からなるものでもよい。

【００５２】ここで、図４乃至図６には、符号１２で示
されたタービンブレード列が詳細に示されている。ブレ
ード列は、例えば、６０，６１，６２，６３等で示され
る多数のブレードを有してなる。

【００５３】ブレードは、ブレード６０において符号６
５で示されるほぞ（ｔｅｎｏｎｓ）を有するように示さ
れており、このほぞは、一部が符号６６で示されるカバ
ーバンドにまで延びている。

【００５４】ブレードは、先導端（ｌｅａｄｉｎｇ　ｅ
ｄｇｅｓ）の外側端部において腐食損傷を生じたように
示されている。 この種の損傷は、蒸気タービンの低圧側において生じや
すい。修理を行うためには、損傷部分を切断してそれを
新しい材料に交換するか、溶接パス（ｐａｓｓ）を製作
してそれを元の位置に溶接することが必要である。

【００５５】修理を行うためには、まず、タービンブレ
ードの端部周囲から外套（ｓｈｒｏｕｄ）６６を外し、
次いで、符号６７で示されるレーシングワイヤを外すこ
とが望ましい。

【００５６】レーシングワイヤ６７及びカバーバンド６
６を外す前は、ブレードの歪みは僅かなものであろうが
、外套及びレーシングワイヤを外した途端、ブレードは
図５に示されるように歪んだ位置に反れようとするであ
ろう。

【００５７】符号６０で示されるブレードのような各々
のブレードを整列させるために、作業台７０を基準にし
てブレード６０を把持（クランプ）するような把持手段
６８，６９が設けられており、ブレードに外力が加えら
れる。

【００５８】外力は適切なものであればどのような手段
によって加えられてもよいし、時には、作業者が適用な
強さでブレードを整列位置に引っ張ったり捻ったりする
手作業により加えられてもよい。ときには工具が必要に
なることもある。また、レバーを使用することもある。 この場合、作業台にレバーの支点を提供する手段が設け
られる。そして、油圧ラム（ｒａｍ　）のような種々の
工具を、ブレードを整列位置に捻ったり曲げたりするの
に使用することができる。

【００５９】ブレード自身、その長さ及びその強度の特
性、並びに変形量によって、ブレード位置を所定に変更
するにはどのような工具を必要とするかが定まる。

【００６０】図５では、ブレード６０を整列位置に修正
するために加えられなければならない力の方向を矢印Ａ
，Ｂが示している。

【００６１】前述のように、タービンからロータを外す
前に、基準となるブレードの位置を念入りに記録してお
くことにより、整列位置を定めておくことが好ましい。 このようにすることにより、連結具又は減衰手段を外し
た後でも、列中の全てのブレードは基準位置に整列させ
られる。

【００６２】所望であれば、例えば、符号７１で示され
るブロートーチや、電気的に動力を与えられる加熱手段
及び適切な制御手段を使用したコントロール熱のように
、正確な整列位置に矯正するように、ブレードを曲げた
り、捻ったり又は変形させたりできるように、ブレード
の種々の部分に熱を加えることができる。

【００６３】次いで、列中の各々のブレードは、それら
が所定の整列位置となるように、同様の方法で処理され
る。その整列位置は、作業台７０に固定され、符号７２
，７３，７４，７５で示されるような整列手段を使用し
て検査される。そして、整列位置を検査するために、す
きまゲージが、ロッド７２，７５の間で使用される。

【００６４】ブレードの全てが整列した位置になると、
例えば損傷部分を除去するという修理工程が行われる。 ブレードの全てが同じ位置になるので、自動的に作動す
る加工装置を使用することができる。ブレードは整列し
た位置にあるので、その装置は、各々のブレードから同
じ大きさの材料片を正確に除去することができる。

【００６５】図面及び前述の説明で示されたような支持
装置は、修理の前においてブレードを整列させることに
かなりの助けとなるであろう。次いで、１つのブレード
を他のブレードに対して固定するために、他の把持手段
を設けることができる。この把持手段は、ブレードが所
定の整列位置になるように他の部分に外力が加えられて
いる間、ブレードの少なくとも一部を強固に支持する。

【００６６】前述の説明、添付図面に開示され、特定の
実施態様又は望ましい作用を発揮する文言若しくは意味
で表現された特徴、又は、開示された結果を得るための
方法若しくはプロセスは、これらの特徴と分割又は組み
合わせて、種々の態様で本発明を実施するために利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基台上にあるタービンロータの概略図である。

【図２】図１に示されたロータ及び基台の右側面図であ
る。

【図３】図１に示された装置の平面図である。

【図４】単列のタービンブレードを示す斜視図である。

【図５】外套及びレーシングワイヤを除去した後の図４
のブレードの斜視図である。

【図６】整列した列のブレードの斜視図である。

【符号の説明】

１０　　ロータ １１　　シャフト １２，１３　　ブレード ２９，３０　　作業用プラットホーム ３１，３２　　作業台

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１．ロータ上のタービンブレードの整
   列位置を決定し； ２．前記ブレードに施すべき修理操作を行うために、除
   去の必要な如何なるブレード連結具をも外し；３．前記
   修理操作中におけるブレード切断、機械加工若しくは溶
   接を行う前に、ずれた位置にある如何なるブレードをも
   その整列位置に戻すことを特徴とする、ロータ上のター
   ビンブレードの修理方法。
2. 【請求項２】　　前記ロータの除去前、如何なるブレー
   ド連結具又は減衰手段をも除去する前に、基準ブレード
   を使用して整列位置となるように、ブレードが最適位置
   又は該最適位置に近接する位置に位置付けられる、請求
   項１記載のロータ上のタービンブレードの修理方法。
3. 【請求項３】　　前記ロータは、前記タービンから除去
   後に作業台に配置され、如何なるブレード連結具をも除
   去前に、前記作業台に対する前記基準ブレードの位置が
   検知及び記録される、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　整列位置からずれた位置にある如何な
   るブレードの整列も、ブレードに外力を加えることによ
   り行われる、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の修
   理方法。
5. 【請求項５】　　ずれた位置から整列位置へのブレード
   の再整列を容易にするため、前記ブレードの少なくとも
   一部分に熱を加える工程を有する、請求項１乃至４のい
   ずれか１つに記載のタービンブレードの修理方法。
6. 【請求項６】　　１．タービンからロータを除去し；２
   ．基台に前記ロータを据え付け； ３．ロータ上の少なくとも１つのブレードの側方に作業
   台を配置し； ４．前記作業台に対する前記ロータの移動を阻止する手
   段を設け； ５．前記ロータ上の前記タービンブレードの整列位置を
   決定し； ６．前記ブレードに修理を行うために除去の必要な如何
   なる連結具をも除去し； ７．予め定められた整列位置からずれている各々のブレ
   ードを整列位置に戻すように各ブレードを動かすことを
   特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のタ
   ービンブレードの修理方法。
7. 【請求項７】　　歪み位置から予め定められた整列位置
   に前記ブレードを移動させるために実質的外力が必要で
   ある場合、各々のブレードに熱処理操作を施す工程を含
   む、請求項６記載の修理方法。
8. 【請求項８】　　ブレードの加工操作を行う工程、隣接
   する他のブレードを前記作業台に合わせるために前記ロ
   ータを回転させる工程、及び、前記他のブレードに修理
   作業を行う工程を有する、請求項６記載の修理方法。
9. 【請求項９】　　前記作業台は前記ブレードの少なくと
   も一部分に係合するようになっている手段を有し、該手
   段に係合するブレードの一部が前記作業台に対する移動
   を阻止されるようになっており、前記ブレードの他の部
   分に外力又は熱を作用させている間、前記ブレードを整
   列位置に合わせるように、前記係合手段により係合され
   た前記ブレードの一部の変形又は移動が阻止されるよう
   になっている、請求項６乃至８のいずれか１つに記載の
   タービンブレードの修理方法。
10. 【請求項１０】　　前記整列位置は使用状態の整列位置
    と異なり、修理工程後において前記ブレードが使用状態
    整列位置に近似するように、修理工程が行われている間
    に生じるであろう変形を考慮して決定される、請求項１
    乃至９のいずれか１つに記載のタービンブレードの修理
    方法。
11. 【請求項１１】　　前記修理工程は前記タービンブレー
    ドの先導端に追加金属を固定する工程を有する、請求項
    １乃至１０のいずれか１つに記載のタービンブレードの
    修理方法。
12. 【請求項１２】　　応力解放熱処理操作が修理操作後に
    前記ブレードに行われる、請求項１乃至１１のいずれか
    １つに記載のタービンブレードの修理方法。