JPS6215723B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は蒸気タービンロータの補修方法に係
り、とりわけ焼嵌ホイールの内径部に割れが生じ
たときの補修方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

発電用の大形蒸気タービンの低圧ロータなどに
おいては、大量の蒸気を流すため平均直径が大き
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デ
イスクをシヤフトと別体で製作し、その後ホイー
ルを加熱してからロータ軸に嵌着する、いわゆる
焼嵌ホイールが採用されている。

第１図は焼嵌ホイール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１１
は公知技術（例えば日本機械学会発行「機械工学
便欄」改訂第４版第13編３・７・３参照）によ
り、ホイール１２に植込まれている。各段落のホ
イール１２はシヤフト１３に焼嵌めにより嵌着さ
れており、ホイール１２とシヤフト１３との間に
はアキシヤルキー１４が挿着されている。シヤフ
ト端には、連結用カツプリング１５が嵌着されて
いる。

このような構造の焼嵌ホイールを有するタービ
ンロータにおいて、第２図および第３図に符号Ｃ
で示すような割れが、ホイール１２の内径部に生
ずることがある。これは、タービンの負荷上昇過
程と負荷減少過程において、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、湿潤の繰返し状態となること、遠
心力と焼嵌面圧によりホイール内径部に円周方向
応力が作用し、これがキー溝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
いる塩素イオンなどの腐食因子が作用することな
どにより応力腐食割れ（SSC）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る。したがつて、こ
のような重大事故に至る前に、ホイール内径部よ
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ときのロータ
の補修方法としては、その割れの生じたホイール
をシヤフトから取外し、新製したホイールと交換
していた。しかしながら、大きな鍛造品のホイー
ルを新たに製作するためには、１年以上の期間を
要し、また第１図のＡ部のようなシヤフト軸１３
の真中付近に割れが生じたときには、シヤフト１
３はカツプリング１５から遠くなる程太くなつて
いるので、カツプリング１５を含め、Ａ部よりカ
ツプリング１５側にあるすべてのホイールを、誘
導コイルなどにより加熱して分解してからでない
と、所要のホイールを交換できず、多大の費用と
時間がかかつていた。

一般に蒸気タービンの段落数は多数あるので、
割れの生じた少数のホイールをシヤフトから除去
したままでも、若干の出力制限をすればタービン
の運転は可能である。しかしながら、ホイールを
除去したままの状態では、露出したシヤフト側の
キー溝が復水による腐食を受けたり、ホイール間
の間隔を保つことができなくなるなどの問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点を考慮してなされたもの
であり、ホイール内径部に割れが生じた場合で
も、短期間でかつ安価に補修することのできる蒸
気タービンロータの補修方法を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ホイール内径部に発生した割れが大
きいときには、そのホイールをシヤフトから取外
し、残りのホイール間にスペーサリングを嵌着
し、割れが小さいかあるいは中程度のときは、そ
の割れ発生部分を切削作業などにより削り取り、
ホイール内径を拡げた後、ホイール内径とシヤフ
トとの間にスペーサリングを嵌着することによ
り、短期間かつ安価に補修することを特徴として
いる。

〔発明の実施例〕

以下第４図乃至第１５図を参照して本発明の実
施例について説明する。

第４図および第５図は本発明による補修方法の
一例を示す図であり、特に大きな割れがあつた場
合に適用される。まず割れの発生したホイールを
切削作業などによりシヤフト１３から除去し、そ
の後に、隣接するホイール１２ａ，１２ｂのそれ
ぞれの側端に当接する間隔を有したスペーサリン
グ１６をシヤフト１３に対して嵌着する。スペー
サリングは第５図に示すように半割り構造となつ
ており、シヤフト１３を両側から挾んだ後、切欠
部１７からボルト１８を互いにねじ込むことによ
り一体的に締付け固定する。スペーサリング１６
を締付け固定した後、半割り構造のリテーナリン
グ１９を、ボルト２０によりホイール１２ａ，１
２ｂの側端にそれぞれ固定する。リテーナリング
１９はスペーサリング１６の外周に当接して固定
され、スペーサリング１６に作用する遠心力によ
り、ボルト１８が剪断されることを防止するとと
もに、スペーサリング１６の切欠部１７を保護す
るものである。

このようなスペーサリング１６を用いれば、割
れの発生したホイールを取除いても、残つたホイ
ール１２ａ，１２ｂ間の間隔はスペーサリング１
６に当接することにより確保され、またシヤフト
側のキー溝１４ａは密封されて復水により侵蝕さ
れることはない。またスペーサリング１６はその
直径がホイールに比べはるかに小さく、製作を短
期かつ安価に行うことができる。また、カツプリ
ング１５やカツプリング側にある他のホイールを
取除かなくともスペーサリング１６を取付けるこ
とができ、補修作業は容易である。

第６図および第７図は本発明による補修方法の
他の実施例を示す図であり、特に小さな割れがあ
つた場合に適用される。この補修方法は、まずカ
ツプリング側のすべてのホイールを一旦取外した
後、割れの生じたホイールを取外し、割れ部分が
なくなるまでホイールの内径部を切削して拡げ
る。次に内周がシヤフト１３に嵌合し、外周が割
れ部分を除去したホイール内径部に嵌合する内、
外径を有し、隣接するホイール１２ａ，１２ｂの
それぞれの側端に当接する間隔を有したスペーサ
リング２１を、ホイール１２の内径部とシヤフト
１３との間に嵌挿する。この場合、ホイール内径
部にスペーサリング２１をあらかじめ焼嵌めした
後嵌挿すれば、ホイール内径部とスペーサリング
２１との間の嵌合摩擦により、ホイール１２とシ
ヤフト１３との間の動力伝達を行うことができ
る。また、過渡的な力を考慮して、ホイール内径
部とスペーサリング２１との間にはラジアルキー
２２を配設し、動力伝達をより確実としている。
第７図はこのラジアルキー２２の配設状態を示
し、この実施例では円形のラジアルキーを用いて
いる。ラジアルキー２２はこの他に矩形のものを
用いてもよい。スペーサリング２１および割れ部
分を除去されたホイール１２が嵌挿されると、一
旦取外されたホイールおよびカツプリングが再び
嵌合組立てされる。なお符号２３はロツキングキ
ーであり、スペーサリング２１にホイール１２を
焼嵌めるときに位置決め用として用いられる。

このような補修方法によれば、割れ部分の生じ
たホイールよりカツプリング側のホイールのすべ
てを一旦除去してから再組立てする必要がある
が、ホイールを完全に除去してしまうことがない
ので、前記第４図および第５図を用いて説明した
補修方法に比べ、タービンの出力制限の必要性が
なく長期にわたり使用できる。また、ホイールの
ような大物の部分を新製する必要がなく、比較的
小さなスペーサリングのみを新製すれば良いの
で、従来の補修方法に比べ短期間に補修できると
ともに、費用も少なくてすむ。

第８図および第９図は本発明による補修方法の
他の実施例を示す図であり、特に中程度の割れが
あつた場合に適用される。この補修方法は、前述
した小さな割れがあつた場合の補修方法と類似し
ているが、ホイール内径部から除去する部分が多
くなるためスペーサリングを高い面圧で焼嵌めす
ることができず、このため動力伝達を隣接するホ
イール間に配設されたラジアルキーで補つている
ことを特徴としている。すなわち、この補修方法
によれば、まず割れの生じているホイールを、そ
れよりカツプリング側にあるすべてのホイールを
シヤフト１３から一旦取外すことにより取除き、
割れ部分がなくなるまで内径部を切削拡張する。
次に拡張されたホイール内径部とシヤフトとに嵌
合される内、外径を有し、隣接するホイール１２
ａ，１２ｂの側端にそれぞれ当接する間隔を有す
るスペーサリング２４を、比較的低い面圧でホイ
ール内径部に焼嵌め、シヤフト１３に嵌合する。
この際、隣接するホイール１２ａ，１２ｂと補修
したホイール１２との間にラジアルキー２５を配
設する。ラジアルキー２５は第９図に示すように
円形をしていてもよいし、矩形であつても良い。
続いて一端除外されていたホイールを再組立てし
て補修を終了する。

このような補修方法によれば、前記した第６図
および第７図に示す方法と同様、ホイールを取除
かなくてもよいので、タービンの出力制限がなく
なるとともに、短期間で安価に修理することがで
きる。また、ホイール内径部とスペーサリング２
４との焼嵌め面圧は低くされているので、ホイー
ル内径部に大きな遠心応力が作用してもホイール
内径部を許容応力範囲内に納めることができると
ともに、動力伝達はホイール間に配設されたラジ
アルキー２５により補うことができる。

第１０図乃至第１５図は本発明の他の実施例を
示す図であり、特に大きな割れを生じた場合の補
修方法として用いられる。

第１０図および第１１図に示す実施例において
は、割れの生じたホイールを取除き、両端にフラ
ンジを有する中空円筒状の半割りのスペーサリン
グ２６を、隣接するホイール１２ａ，１２ｂの側
端に密接するサイドリング２７を介して、ボルト
２８によりホイール１２ａ，１２ｂの側端に取付
け固定する。これにより隣接するホイール１２
ａ，１２ｂの間隔が確保され、かつシヤフト側の
キー溝１４ａが保護される。本実施例においては
サイドリング２７も半割りに形成され、第１１図
に示すようにスペーサリング２６の半割りの位置
と重ならないようずらして取付けられている。

第１２図および第１３図は前述した実施例の変
形例を示す図であり、この実施例においては、サ
イドリング２７を用いないで、両端にフランジを
有する中空円筒状の半割りスペーサリング２９
が、ボルト３０により隣接するホイール１２ａ，
１２ｂの側端に直接取付け固定されている。

また、第１４図および第１５図は、第１２図お
よび第１３図の変形例であり、この実施例におい
ては、両端にフランジを有した半割り中空円筒状
スペーサリング３１が、互いにボルト３２により
締付け一体化されて、隣接するホイール１２ａ，
１２ｂの間に取付けられている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、従来のよ
うにタービンを長期間停止しておき、その間に代
替のホイールを新製する方法に比べると、短期間
に補修を行うことができ、タービンの運転効率を
大幅に向上させることができる。また、代替のホ
イールを新製することに比べ費用もきわめて安く
補修することができる。第４図、第１０図、第１
２図、第１４図に示した実施例においては、ター
ビンの出力を制限して運転しなければならない
が、代替ホイールを新製する間もタービンの運転
を継続できる利点がある。

なお、第６図および第８図に示した実施例にお
いては、スペーサリングをホイール内径部にあら
かじめ焼嵌めしておき、これをシヤフトに焼嵌め
する例を示したが、スペーサリングを先にシヤフ
トに焼嵌めあるいは圧入嵌合しておき、その後ホ
イールをスペーサリングに焼嵌めしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼嵌ホイールを有する蒸気タービンロ
ータの一例を示す断面図、第２図は第１図Ａ部詳
細図、第３図は第２図−線断面図、第４図は
本発明による補修方法の一実施例を示す断面図、
第５図は第４図−線断面図、第６図は本発明
の他の実施例を示す断面図、第７図は第６図−
矢視図、第８図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第９図は第８図−矢視図、第１０図は
本発明の他の実施例を示す断面図、第１１は第１
０図XI−XI線断面図、第１２図は本発明の他の実
施例を示す断面図、第１３図は第１２図−
線断面図、第１４図は本発明の他の実施例を示
す断面図、第１５図は第１４図−線断面
図である。 １２……ホイール、１２ａ，１２ｂ……隣接す
るホイール、１３……シヤフト、１４……キー、
１４ａ……キー溝、１６，２１，２４，２６，２
９，３１……スペーサリング、１９……リテーナ
リング、２７……サイドリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内径部に割れが発生した焼嵌ホイールを有す
   る蒸気タービンロータの補修方法において、前記
   内径部に割れが発生した焼嵌ホイールを、この焼
   嵌ホイールからシヤフト端までに嵌合されている
   ホイールとともにシヤフトから取外し、前記取外
   した後の焼嵌ホイールの内径部から割れ部分を切
   削除去し、前記割れ部分を除去した後のホイール
   内径部とシヤフトとに嵌合する外径および内径を
   有し隣接するホイールのそれぞれの側端に当接す
   る間隔を有したスペーサリングを前記割れ部分を
   除去した後のホイール内径部に焼嵌め、続いて前
   記焼嵌ホイールに焼嵌されたスペーサリングを取
   外された他のホイールとともにシヤフトに焼嵌し
   て再組立てすることからなる蒸気タービンロータ
   の補修方法。 ２ 割れ部分を除去した後再組立てられた焼嵌ホ
   イールと隣接するホイールとの間にはラジアルキ
   ーが配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の補修方法。 ３ スペーサリングとホイールとの間にはラジア
   ルキーが挿入されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の補修方法。