JPS61234207A - タ−ビン羽根の抜き取り方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はタービン羽根の扱き取り方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、蒸気タービン等におけるタービン羽根車におい
ては、ロータ円盤の外周に半径方向に単段あるいは複数
段に渡って形成された円周方向溝に、羽根の根元（以下
植込部と称す）を係合させてその半径方向の移動を規制
するようにしたものが使用されている。

即ち第３図はタービン羽根車の分解部分図であり、ロー
タ円盤１の外周には前後両面に延びる複数段のｒＩｉ２
が形成されており、このロータ円盤１の外周部には羽根
３の植込部３′がくら状に嵌合せしめられ、当該植込部
３′の対向内面に形成された突条部４が上記ロータ円盤
１の溝２に係合されている。

ところで、上記ロータ円盤１の溝２の形成部には、半径
方向に延びると共に、植込部３′の厚さとほぼ等しい幅
の切欠部５が円周上に１個あるいは複数個形成されてお
り、当該切欠部５から羽根３の植込部３′を半径方向に
挿入した後、円周方向に摺動させて、ロータ円盤１の外
周部に結合させることにより、羽根３の半径方向の移動
が規υ１されるようにしである。

このようにして所定数の羽根３が円周方向に圧接せしめ
られ、環状体に取り付けられる。そしてその最終段階に
おいて、上記切欠部５には、第４図に示すような当該切
込部形状に一致づる溝状部６を有する止め羽根７が係合
される。

この止め羽根７の溝６とタービン円盤１の切欠部５の係
合は羽根３の場合とは異なって、単純な嵌合であり、ロ
ータ円盤１に対する半径方向の移動規制が行なわれない
ため、止め羽根７は第５図あるいは第６図に示すように
止め羽根７とこれに隣接する羽根３ａ　、３ｂあるいは
更にそれに隣接する羽根３ｃ　、３ｄの植込部の接合面
に、ロータ円盤１の厚さ方向のビン孔８を設けて、これ
にビン９を圧入すると共に止め羽根７とこれに嵌合プる
切欠部５に、これらを貫通するビン孔１０を設けてピン
１１を圧入するという方法をとっている。

一方、第３図において羽根３の先端には羽根３から一体
に削り出された突起（以下テノンと称す）１２が設けら
れており、当該テノン１２を通して囲い輪（以下シュラ
ウドと称す）１３が圧接せしめられ、環状体に組み立て
られた羽根群を第５図の如く数枚をひとつの群として、
周方向にいくつかの群に分割固定して、蒸気力を始めと
したいろいろな励振源に抗し得るようにしている。

第７図は当該シュラウド１３の羽根３との接合部を示す
拡大図であって、テノン１２を偏平状のかしめ部１２′
になるまでコーキングすることによってシュラウド１３
が羽根３に固定されている。

このテノン１２とテノンかしめ部１２′により、シュラ
ウド１３に作用する蒸気力と高遠心力とに抗している。

このようなタービン羽根車の頂部、更に具体的にはシュ
ラウド１３あるいはテノン１２．１２′に損傷が発生し
た場合、又焼き嵌め円盤を使用した蒸気タービンにおい
て焼き嵌め円盤に損傷が生じた場合等には、羽根を円盤
から扱きとり、前者の場合には損傷部位を補修して、後
者の場合は、取り外した時に損傷を受けた箇所を補修し
て、新しく取付けられた焼き嵌め円盤に再び組み込んで
使用する。

特に後者の焼き嵌め円盤構造について、後に述べる発明
の内容を理解し易くするために予めここでその構造につ
いて説明を加えておく。一般に発電用の大型蒸気タービ
ンの低圧ロータ等においては、大口の蒸気を流すために
平均直径が大きくかつ長大な羽根が用いられている。こ
のような巨大なロータにおいては製造技術的問題、経済
的問題を解決するため、各段落の羽根を植込む円盤をシ
ャフトと別体で製作し、その後ホイールを加熱してから
シャフトに嵌着するいわゆる焼成め円盤が採用されてい
る。

第８図はこのような焼成め円盤を有する蒸気タービンロ
ータを示す概略断面図であり、各段落の羽根３は公知技
術（例えば日本機械学会発行「機械工学便覧」改訂第４
版第１３編３・７・３参照）により、円盤１に植込まれ
ている。各段落の円盤１はシャフト１４に焼き嵌めによ
り嵌着されており、円盤１とシャフト１４との間にはア
キシャルキー１５が装着されている。なお、シャフト１
４端には隣接ロータ（図示せず）との連結用カップリン
グ１６が嵌着されている。

このような構造の焼き嵌め円盤を有１°る蒸気タービン
ロータ（以下焼成めロータと称す）においては、第８図
および第９図に符号Ｃで示すような割れが、円盤１の内
径部に生ずることがある。

これはタービンの負荷ＪｒＩ加あるいは減少の過程にお
いて、タービン内の蒸気温度と金属温度の温度変化率が
相違するため、キー溝付近が乾燥、湿潤の繰り返し状態
となること、遠心力と焼成め面圧により円盤内径部に円
周方向応力が作用し、これがキー満付近では応力集中現
象を生ずること、および蒸気中に微量に含まれている塩
素イオンやＩＩＩ素等の腐食因子が作用すること等によ
り、応力腐食割れ（ＳＣＣ）として生ずるものである。

このような割れが発生したままタービンの運転を続ける
と、割れは徐々に進展成長し、ある時点で急速な破壊現
象が起こる。したがってこのような重大事故に至る前に
円盤内径部より割れを除去する必要がある。

従来このような割れが発生した時のロータの補修方法と
してはその割れの生じた円盤をシャフトより取外し、新
製した円盤と交換するというものであった。この円盤を
新製交換する場合、円板に取付けられている羽根は損傷
を受けていないため、新しく作ることなく再使用するこ
とが最近積極的に検討されている。これは、資源の有効
活用、定期検査期間の短縮等に大きく寄与するため、特
に、長期使用プラントの電源構成比が高くなるにつれて
重要な検討課題の一つとなっている。

この様な、複合構造物の補修にあたって重要なことは、
ａｍを受けた部品と損傷を受けていない部品を明確に分
類するとともに、損傷をうけていない部品は再使用でき
るよう、十分な保護のものに分解し、手入し、保管する
ことにある。

タービンの羽根の再使用においても同様である。

前述したように焼嵌め円板を使用した焼嵌めロータにお
いて、ＳＣＣ等により円盤が損傷をうけた場合、円盤に
組み込まれている羽根は再使用するため組み込まれてい
る状態から取外される時、羽根が損傷を受けないように
十分に注意して作業を行う必要があるが、一段落当り１
００枚前後の羽根が円環状に組み込まれており、しかも
、既に高遠心力下で、かつ蒸気中で種々の荷重を受けた
後であり、円盤と羽根の嵌着状態は使用前の状態に比べ
強固なものとなっており、そう簡単には取外しができな
いのが現状であり、羽根を損傷させないで取外すために
は特別な考慮と技術が要求されている。

第１０図は長時間使用後のタービン円盤と羽根の結合状
態を示す図である。長ｖｆｌｌｌ使用により、羽根植込
部３′の対向内面に形成された突条部４と上記ロータ円
１１１の溝２とは完全密着状態になっており、突条部４
と１２との間にはスケール１６等が付着し、お互いのす
べり条件が悪くなっている。すなわち製作時に比ペター
ビン円盤の溝２の表面状態、羽根３の植込部３−の突条
部４の表面状態すなわち表面粗さが悪くなっており、タ
ービン製作時には容易に組み込むことができたものの分
解はできにくい状態となっている。この様な状態で羽根
を抜き取ることは非常に困難であり、従来羽根を痛める
ことが多々あり、せっかく再使用するために扱きとる意
味がなくなってしまうという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
円盤に取付けられていた羽根をそのまま使用する場合に
、再使用する羽根を傷つけることなしに簡単に取外すこ
とのできるタービン羽根の抜き取り方法を提供すること
を目的とする。

［発明の概要］ すなわち、本発明はロータ円盤の外周に沿って形成され
る突条部に羽根の植込部を嵌合し、これらの羽根を前記
ロータ円盤の外周に環状に配置してなる羽根車から前記
羽根を抜き取るタービン羽根の抜き取り方法において、
前記ロータ円盤の突条部より内側に、ロータ円盤の軸方
向両側から切り欠き溝を形成し、この後、前記羽根を前
記ロータ円盤から抜き取ることを特徴とするタービンの
羽根の扱き取り方法である。

［発明の実施例１ 以下本発明方法の実施例を図面を使用して説明する。

本発明方法では、まずシャフト１４からタービン円盤１
を抜きとる。次に、第１図に示すように、羽根３の植込
部３′の最下部の突条部４に近いタービン円盤１に、タ
ービン円盤厚さ方向に向かい羽根３と円盤１の結合状態
を緩和するための溝１７を設ける。

この溝１７は機械加工によって設けることも可能であり
、又ガス切断装置等により設けることも出来る。溝１７
加工位置は、羽根３と円１ｉ１１ｆ１の結合状態を緩和
する効果を得るため、出来るだけタービン円５Ｊ１と羽
根３との結合部に近い位置で、加工によって羽根を傷つ
けない位置（図でぶ寸法で示す）が望ましい。さらに溝
１７の深さは十分に応力緩和を促進するものでなければ
ならない。

第１図で０寸法で示される溝１７深さは、最低溝１７巾
すの５倍以上とする。この寸法比は強固に結合されてい
る状態において発生している応力場において歪の解放を
十分に行゛う効果を得るためである。

この歪の解放効果を第２図に示す。第２図は横軸に溝深
さと溝巾の比ｄ　／ｂ　、　９輪に解放歪量を示したも
のである。　ｄ　／ｂが５近傍になると円盤内部に蓄積
されていた歪は殆んど解放されることがわかる。

この歪の解放によりタービン円盤１と羽根３との結合状
態は緩和されるとともに、溝１７の外側に残った円盤残
部１８の剛性は、大きく低下するためこれによっても結
合状態を緩和することができる。

このような結合状態の緩和により、タービン羽４１１３
を扱きとるとき、タービン円Ｗ１側の抵抗が少ないため
簡単に抜くことができる。゛さらにタービン円盤１側の
抵抗が少ないので羽根３を損傷させることがないため、
次の再使用に際して十分に信頼性ある羽根３を得ること
ができる。

［発明の効ｉｌ１ 以上述べたように、本発明の方法によれば、タービン羽
根を傷つけることなしにタービン羽根をタービン円盤か
ら抜き取ることができるため、再使用するに十分な信頼
性を有する羽根を提供することが出来る。

したがって、まだ十分に使用できる羽根を有効に活用で
きるだけでなく、新しい羽根を作る必要がないため、タ
ービンの定期検査、修理のための停止期間等を短縮する
ことが可能になり、蒸気タービンの稼動率の向上と、経
済性の維持を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示す説明図、第２図は
本発明の効果を示すための溝巾と溝深さによる解放歪量
の大きさを説明するグラフ、第３図はタービン羽根車の
分解部分図、第４図は止め羽根の鳥緻図、第５図は羽根
組立図、第６図は第５図のＣ−Ｃｌ１！に沿う縦断面図
、第７図はシュラウドと羽根との接合部を示す拡大図、
第８図は焼成めロータを示す縦断面図、第９図は焼成め
ロータにおけるＳＣＣ発生個所を示す縦断面図、第１０
図は長時間使用後の羽根と円盤との結合状況を示す説明
図である。 １・・・・・・・・・・・・ロータ円盤３・・・・・・
・・・・・・羽　根 ５・・・・・・・・・・・・切欠部 １２・・・・・・・・・・・・テノン １３・・・・・・・・・・・・シュラウド１４・・・・
・・・・・・・・シャフト１５・・・・・・・・・・・
・ＳＣＣによるき裂１　　　　　　　１６・・・・・・
・・・・・・カップリング１７・・・・・・・・・・・
・切欠溝 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人弁理士　　　則　近　憲　佑 （ほか１名） ’ｍ　Ｉ図 ｍ枚歪量 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータ円盤の外周に沿つて形成される突条部に羽
   根の植込部を嵌合し、これらの羽根を前記ロータ円盤の
   外周に環状に配置してなる羽根車から前記羽根を抜き取
   るタービン羽根の抜き取り方法において、前記ロータ円
   盤の突条部より内側に、ロータ円盤の軸方向両側から切
   り欠き溝を形成し、この後、前記羽根を前記ロータ円盤
   から抜き取ることを特徴とするタービンの羽根の抜き取
   り方法。
2. （２）切り欠き溝は、その切り込み深さを溝幅の５倍以
   上の寸法とされる特許請求の範囲第１項記載のタービン
   羽根の抜き取り方法。