JP6745235B2 - Rotor and rotating machine equipped with this rotor - Google Patents
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Description
本発明は、ロータ及びこのロータを備える回転機械に関する。 The present invention relates to a rotor and a rotary machine including the rotor.
回転機械の一種である蒸気タービンは、軸線を中心に回転するロータと、このロータを覆うケーシングと、を備えている。ロータは、軸線を中心として軸方向に延びているロータ軸と、このロータ軸に取り付けられている複数の動翼列と、を有する。動翼列は、軸線に対する周方向に並ぶ複数の動翼で構成されている。動翼は、軸線に対する径方向に延びる翼体と、翼体の径方向内側に設けられているプラットフォームと、このプラットフォームの径方向内側に設けられている翼根と、翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。プラットフォームの径方向外側と外側シュラウドの径方向内側との間には、蒸気が流れる。 A steam turbine, which is a type of rotating machine, includes a rotor that rotates about an axis and a casing that covers the rotor. The rotor has a rotor shaft extending in the axial direction around the axis and a plurality of moving blade rows attached to the rotor shaft. The moving blade row is composed of a plurality of moving blades arranged in the circumferential direction with respect to the axis. The rotor blade is composed of a blade body extending in the radial direction with respect to the axis, a platform provided inside the blade body in the radial direction, a blade root provided inside the platform in the radial direction, and a radial outside of the blade body. An outer shroud is provided. Steam flows between the radially outer side of the platform and the radially inner side of the outer shroud.
通常、蒸気タービンにおける一の動翼列を構成する複数の動翼は、略同一形状で形成されている。しかしながら、動翼を同一形状で形成された場合に、蒸気タービンの運転中において、特定の振動数における共振(回転同期振動)が発生してしまう。このような共振は、動翼の固有振動数によって構造上発生してしまう。 Generally, a plurality of moving blades forming one moving blade row in a steam turbine are formed in substantially the same shape. However, when the moving blades are formed in the same shape, resonance (rotation synchronous vibration) occurs at a specific frequency during operation of the steam turbine. Such resonance is structurally generated due to the natural frequency of the moving blade.
このような共振の発生を防ぐために、動翼を異なる形状で形成することが特許文献1に開示されている。例えば、各動翼のシュラウドは、異なる形状で形成されている。このような構成により各動翼の固有振動数を変化させることで、蒸気タービンの共振の発生を防ぐことができた。 In order to prevent the occurrence of such resonance, Patent Document 1 discloses that the moving blades are formed in different shapes. For example, the shroud of each blade is formed in a different shape. By changing the natural frequency of each rotor blade with such a configuration, it was possible to prevent the resonance of the steam turbine from occurring.
しかしながら、従来技術は、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制することができるけれども、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)を抑制することができないという問題がある。 However, the conventional technique has a problem that it is possible to suppress rotation-synchronous vibration (for example, resonance), but cannot suppress rotation-asynchronous vibration (for example, random vibration, self-excited vibration, forced vibration). ..
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することが可能なロータ及びこのロータを備える回転機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and suppresses rotation synchronous vibration (for example, resonance) and rotation asynchronous vibration (for example, random vibration, self-excited vibration, forced vibration, etc.). An object of the present invention is to provide a rotor capable of suppressing the above and a rotary machine including the rotor.
上記の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の第一態様に係るロータは、軸線を中心として軸線方向に長いロータ軸部と、前記軸線に対する周方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の翼と、を備える。複数の前記翼は、それぞれ、前記軸線に対する径方向に延びている翼体と、前記軸線に対する径方向内側と径方向外側とのうち、前記翼体の前記径方向内側に設けられているプラットフォームと、前記翼体の前記径方向外側に設けられている外側シュラウドと、前記径方向で前記プラットフォーム及び前記外側シュラウドから離れて前記翼体に設けられているスタブと、を有する。複数の前記翼の前記外側シュラウドのそれぞれは、前記周方向で隣り合う外側シュラウドと接する接触部を有する。複数の前記翼の前記スタブのそれぞれは、前記周方向で隣り合うスタブと接する接触部を有する。前記外側シュラウドの重い翼と、前記外側シュラウドの軽い翼とが前記周方向において交互に並んでいる。前記重い翼の先端部及び前記軽い翼の先端部にはそれぞれ、少なくとも1つの溝が形成されている。前記少なくとも1つの溝には、充填剤が充填されている。前記外側シュラウドの重い翼の前記少なくとも1つの溝内に充填された充填剤は、前記外側シュラウドの軽い翼の前記少なくとも1つの溝内に充填された充填剤より重い密度を有する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the rotor according to the first aspect of the present invention includes a rotor shaft portion that is long in the axial direction about the axis line, and a plurality of blades that are fixed to the rotor shaft portion side by side in the circumferential direction with respect to the axis line. It The plurality of blades respectively include a blade body extending in a radial direction with respect to the axis, and a platform provided on the radial inside of the blade, among a radial inner side and a radial outer side with respect to the axis. An outer shroud provided on the outer side in the radial direction of the blade body, and a stub provided on the blade body in the radial direction away from the platform and the outer shroud. Each of the outer shrouds of the plurality of blades has a contact portion that is in contact with outer shrouds that are adjacent in the circumferential direction . Each of the stubs of the plurality of blades has a contact portion that contacts an adjacent stub in the circumferential direction. Heavy blades of the outer shroud and light blades of the outer shroud alternate in the circumferential direction. At least one groove is formed in each of the tip portion of the heavy blade and the tip portion of the light blade. The at least one groove is filled with a filler. The filler filled in the at least one groove of the outer shroud heavy blade has a heavier density than the filler filled in the at least one groove of the outer shroud light blade.
この構成によれば、前記先端部の重い翼と前記先端部の軽い翼とはその固有振動数が異なっており、前記翼の先端部の重い翼と前記翼の先端部の軽い翼とは前記接触部により互いに接触しながら、前記周方向において交互に並んでいる。そのため、隣り合う翼の振れ幅(振幅)が互いに異なり、先端部の重い翼及び先端部の軽い翼のうちの一方の他方に対する滑り量も各翼において変わる。それによって、隣り合う翼同士の接触部に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。 According to this configuration, the heavy blade at the tip portion and the light blade at the tip portion have different natural frequencies, and the heavy blade at the tip portion of the blade and the light blade at the tip portion of the blade are The contact portions are alternately arranged in the circumferential direction while contacting each other. Therefore, the deflection widths (amplitudes) of the adjacent blades are different from each other, and the amount of slip of one of the blade with the heavy tip and the blade with the light tip with respect to the other also changes in each blade. As a result, friction damping due to the contact portion between adjacent blades is increased, so that rotation synchronous vibration (for example, resonance) is suppressed and rotation asynchronous vibration (for example, random vibration, self-excited vibration, forced vibration, etc.) Can also be suppressed.
この構成によれば、先端部の重い翼と先端部の軽い翼とは略同一形状で形成されることができるので、翼の性能を維持しつつ回転同期振動及び回転非同期振動を抑制することができる。 According to this configuration, since the blade with a heavy tip and the blade with a light tip can be formed to have substantially the same shape, it is possible to suppress rotational synchronous vibration and rotational asynchronous vibration while maintaining the performance of the blade. it can.
本発明の第二態様に係るロータは、前記第一態様のロータにおいて、複数の前記翼の前記プラットフォームのそれぞれは、前記周方向で隣り合うプラットフォームと接する接触部を有する。 A rotor according to a second aspect of the present invention is the rotor of the first aspect , wherein each of the platforms of the plurality of blades has a contact portion that is in contact with a platform adjacent in the circumferential direction.
本発明の第一態様に係る蒸気タービンは、前記第一態様から前記第八態様のいずれかのロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングと、を備える。 A steam turbine according to a first aspect of the present invention includes the rotor according to any one of the first aspect to the eighth aspect, and a casing that covers an outer peripheral side of the rotor.
本発明の一態様によれば、回転同期振動を抑制しつつ、回転非同期振動も抑制することができるとの効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to suppress rotation-synchronous vibration and also suppress rotation-nonsynchronization vibration.
[第一実施形態]
本発明に係る回転機械の第一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
[First embodiment]
1st Embodiment of the rotary machine which concerns on this invention is described with reference to FIGS.
本実施形態の回転機械は、蒸気タービンである。この蒸気タービンは、図1に示すように、軸線Arを中心として回転する蒸気タービンロータ(以下、単にロータとする)10と、このロータ10を回転可能に覆う蒸気タービンケーシング(以下、単にケーシングとする)30と、を備えている。なお、以下では、軸線Arが延びている方向を軸方向Da、軸線Arに対する周方向を単に周方向Dc、軸線Arに対する径方向を単に径方向Drとする。また、軸方向Daの一方側を上流側、軸方向Daの他方側を下流側とする。
The rotary machine of this embodiment is a steam turbine. As shown in FIG. 1, this steam turbine includes a steam turbine rotor (hereinafter, simply referred to as a rotor) 10 that rotates around an axis Ar, and a steam turbine casing (hereinafter, simply referred to as a casing) that rotatably covers the
ケーシング30には、上流側部分にケーシング30内に蒸気STを導く蒸気入口31が形成され、下流側部分にはケーシング30内を通った蒸気STを外部に排出する蒸気出口32が形成されている。
In the
ロータ10は、軸線Arを中心として軸方向Daに延びているロータ軸11と、軸方向Daに並んでいる複数の動翼列12と、を有する。複数の動翼列12は、いずれも、周方向Dcに並んでロータ軸11の外周に取り付けられている複数の動翼13により構成されている。蒸気タービンは、さらに、各動翼列12の上流側に配置されている静翼列38を備えている。複数の静翼列38は、いずれも、周方向Dcに並んでケーシング30の内周に取り付けられている複数の静翼39により構成されている。
The
動翼13は、図2に示すように、径方向Drに延びている翼体14と、翼体14の径方向Dr内側に設けられているプラットフォーム15と、このプラットフォーム15の径方向Dr内側に設けられている翼根16と、この翼体14の径方向Dr外側に設けられている外側シュラウド17と、を有する。外側シュラウド17は、動翼13の径方向外側端部を成す。外側シュラウド17は、その温度が常温でロータ10が停止している状態では、周方向Dcで隣り合う動翼13の外側シュラウド17と非接触である。また、この外側シュラウド17は、温度上昇に伴う熱膨張により周方向Dcで隣り合う動翼13の外側シュラウド17の一部と接触するよう、その形状及びサイズが定められている。図2に示すように、プラットフォーム15の径方向Dr外側と外側シュラウド17の径方向Dr内側との間には、蒸気STが流れる。よって、プラットフォーム15と外側シュラウド17とは、蒸気STが流れる蒸気流路を画定する。
As shown in FIG. 2, the moving
図3は、図1におけるIII−III線の断面図である。ロータ軸11には、周方向Dcに並んで配置された複数の動翼13を備える動翼列12が設けられている。各動翼13の翼根16は、ロータ軸11に設けられた溝と係合してロータ軸11に取り付けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. The
また、図4に示すように、動翼13は、翼体14の略中央部に設けられたスタブ18を備えていてもよい。このスタブ18は、その温度が常温でロータが停止している状態では、周方向Dcで隣り合う動翼13のスタブ18と非接触である。また、このスタブ18は、温度上昇に伴う熱膨張により周方向Dcで隣り合う動翼のスタブ18と接触するよう、その形状及びサイズが定められている。
Further, as shown in FIG. 4, the moving
図5(a)は、温度上昇に伴う熱膨張により周方向Dcで隣り合う動翼の外側シュラウドが互いに接触している状態を示しており、図5(b)は、温度上昇に伴う熱膨張により周方向Dcで隣り合う動翼のスタブが互いに接触している状態を示している。
なお、温度上昇に伴う熱膨張により、隣り合う動翼のプラットフォーム15が互いに接触していてもよい。
FIG. 5A shows a state where the outer shrouds of the moving blades adjacent to each other in the circumferential direction Dc are in contact with each other due to the thermal expansion due to the temperature increase, and FIG. 5B shows the thermal expansion due to the temperature increase. Indicates that the stubs of the moving blades adjacent to each other in the circumferential direction Dc are in contact with each other.
The
図6は、本発明の第一実施形態の動翼列112を示す。
この動翼列112において、先端部の重い動翼113aと、先端部の軽い動翼113bとが、周方向Dcに沿って交互に配置されている。ここで、先端部とは、翼体の径方向の中心より径方向外側の部分である。
FIG. 6 shows a
In this moving
先端部の重い動翼113a及び先端部の軽い動翼113bはそれぞれ、径方向Drに延びている翼体114と、翼体114の径方向Dr内側に設けられているプラットフォーム115と、このプラットフォーム115の径方向Dr内側に設けられている翼根116と、この翼体114の径方向Dr外側に設けられている外側シュラウド117と、を有する。
The
先端部の重い動翼113aは、外側シュラウド117の径方向Drの厚さが厚くなるように形成されており、先端部の軽い動翼113bは、外側シュラウド117の径方向Drの厚さが薄くなるように形成されている。つまり、先端部の重い動翼113aの外側シュラウド117の径方向Drの厚さは、隣り合う先端部の軽い動翼113bの外側シュラウド117の径方向Drの厚さよりも大きくなっており、先端部の軽い動翼113bの外側シュラウド117の径方向Drの厚さは、隣り合う先端部の重い動翼113aの外側シュラウド117の径方向Drの厚さよりも小さくなっている。さらに、動翼列112の各動翼113a、113bの外径、つまり、外側シュラウド117の外径は略同一になるように形成される。そのため、翼体114の径方向Drの長さは、先端部の重い動翼113a及び先端部の軽い動翼113bにおいて異なっており、先端部の軽い動翼113bの翼体114の径方向Drの長さは、先端部の軽い動翼113aの翼体114の径方向Drの長さと比べて外側シュラウド117の径方向Drの厚さの差だけ長くなっている。
The
隣り合う動翼113a、113bは、外側シュラウド117、及び/又はプラットフォーム115で互いに接触している。なお、隣り合う動翼113a、113bはそれぞれスタブ118を備えてもよく、スタブ118で互いに接触していてもよい。
このような構成により、隣り合う動翼113a、113bの外側シュラウド117の質量が異なるため、隣り合う動翼113a、113bの質量も異なっている。それにより、隣り合う先端部の重い動翼113a及び先端部の軽い動翼113bの固有振動数が互いに異なっている。そのため、隣り合う先端部の重い動翼113a及び先端部の軽い動翼113bの振れ幅(振幅)が互いに異なり、先端部の重い動翼113a及び先端部の軽い動翼113bのうちの一方の動翼の他方の動翼に対する滑り量も各動翼113a、113bにおいて変わる。それによって、隣り合う動翼113a、113b同士の接触部(例えば、外側シュラウド117、プラットフォーム115、及び/又はスタブ118)に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。
With such a configuration, since the
[第二実施形態]
図7は、径方向Dr外側から見た場合の、運転中の先端部の重い動翼213bと先端部の軽い動翼213aとが交互に配置された動翼列212を示す。この動翼列212において、先端部の重い動翼213bと、先端部の軽い動翼213aとが周方向Dcに沿って交互に配置されている。先端部の重い動翼213b及び先端部の軽い動翼213aの径方向Dr外側先端部にはそれぞれ、外側シュラウド217a、217bが設けられている。先端部の軽い動翼213aの外側シュラウド217aにおける径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝220が形成されている。外周面には、複数の溝220が形成されてもよく、溝220の形状は円形状又は矩形状であってもよい。
[Second embodiment]
FIG. 7 shows a
これらの溝220により、先端部の軽い動翼213aの質量は、隣り合う先端部の重い動翼213bよりも軽くなる。つまり、先端部の重い動翼213bの形状と先端部の軽い動翼213aの形状とは、外側シュラウド217b、217aの径方向Dr外側の外周面に形成された少なくとも1つの溝220を除いて、略同一である。なお、先端部の重い動翼213b及び先端部の軽い動翼213aはそれぞれ、径方向Drに延びている翼体と、翼体の径方向Dr内側に設けられているプラットフォームと、このプラットフォームの径方向Dr内側に設けられている翼根と、この翼体の径方向Dr外側に設けられている外側シュラウドと、翼体の略中央部に設けられたスタブと、を有する。
Due to these
さらに、このような構成において、少なくとも1つの溝220には、外側シュラウド217a、217bを形成している材料の密度より軽い密度を有する充填剤が充填されてもよい。充填剤の例としては、金属材料又は複合材料などが適用可能である。複合材料の例は、炭素繊維樹脂、エポキシ樹脂、セラミック樹脂等である。なお、温度上昇に伴う熱膨張により、隣り合う動翼213a、213bは、外側シュラウド、スタブ、及び/又はプラットフォームで互いに接触している。
Further, in such a configuration, at least one
このような構成により、動翼列212において、溝220又は当該溝220内に充填された充填剤であって、外側シュラウドの材料より軽い密度を有する充填剤によって、外側シュラウド217a及び217bの質量が異なるため、隣り合う動翼213a、213bの質量は互いに異なるように形成される。そのため、隣り合う先端部の重い動翼213b及び先端部の軽い動翼213aの振れ幅(振幅)が互いに異なり、先端部の重い動翼213b及び先端部の軽い動翼213aのうちの一方の動翼の他方の動翼に対する滑り量も各動翼213a、213bにおいて変わる。それによって、隣り合う動翼213a、213b同士の接触部(例えば、外側シュラウド、プラットフォーム、及び/又はスタブ)に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。
With such a configuration, in the
また、このような構成により、先端部の重い動翼213bと先端部の軽い動翼213aとは、外側シュラウド217aの径方向Dr外側の外周面に形成された少なくとも1つの溝220又は当該溝220内に充填された充填剤を除いて、略同一形状であるので、動翼213a、213bの性能を維持しつつ、回転同期振動及び回転非同期振動を抑制することができる。
Further, with such a configuration, the moving
[第三実施形態]
また、図7は、径方向Dr外側から見た場合の、運転中の先端部の重い動翼213aと先端部の軽い動翼213bとが交互に配置された動翼列212を示してもよい。
第二実施形態と第三実施形態との違いは、参照符号213aが示す構成要素が先端部の重い動翼か先端部の軽い動翼かだけである。
[Third embodiment]
Further, FIG. 7 may show a row of
The difference between the second embodiment and the third embodiment is only that the component denoted by
この動翼列212において、先端部の重い動翼213aと、先端部の軽い動翼213bとが周方向Dcに沿って交互に配置されている。先端部の軽い動翼213a及び先端部の重い動翼213bの径方向Dr外側先端部にはそれぞれ、外側シュラウド217a、217bが設けられている。先端部の重い動翼213aの外側シュラウド217aにおける径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝220が形成されている。外周面には、複数の溝220が形成されてもよく、溝220の形状は円形状又は矩形状であってよい。
In this moving
さらに、外側シュラウド217aに形成された少なくとも1つの溝220には、外側シュラウド217a、217bを形成している材料の密度より重い密度を有する充填剤が充填されている。つまり、先端部の重い動翼213aの形状と先端部の軽い動翼213bの形状とは、外側シュラウド217aの径方向Drの外周面に形成された少なくとも1つの溝220及び当該溝220内に充填された充填剤を除いて、略同一である。
Further, at least one
このような構成により、動翼列212において、溝220及び当該溝220内に充填された充填剤であって、外側シュラウドの材料より重い密度を有する充填剤によって、外側シュラウド217a及び217bの質量が異なるため、隣り合う動翼213a、213bの質量は互いに異なるように形成される。そのため、隣り合う先端部の重い動翼213a及び先端部の軽い動翼213bの振れ幅(振幅)が互いに異なり、先端部の重い動翼213a及び先端部の軽い動翼213bのうちの一方の動翼の他方の動翼に対する滑り量も各動翼213a、213bにおいて変わる。それによって、隣り合う動翼213a、213b同士の接触部(例えば、外側シュラウド、プラットフォーム、及び/又はスタブ)に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。
With such a configuration, in the
また、このような構成により、先端部の重い動翼213aと先端部の軽い動翼213bとは、外側シュラウド217aの径方向Dr外側の外周面に形成された少なくとも1つの溝220又は当該溝220内に充填された充填剤を除いて、略同一形状であるので、動翼213a、213bの性能を維持しつつ、回転同期振動及び回転非同期振動を抑制することができる。
Further, with such a configuration, the moving
[第四実施形態]
図8は、径方向Dr外側から見た場合の、運転中の先端部の重い動翼313aと先端部の軽い動翼313bとが交互に配置された動翼列312を示す。この動翼列312において、先端部の重い動翼313aと、先端部の軽い動翼313bとが周方向Dcに沿って交互に配置されている。先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの先端部にはそれぞれ、外側シュラウド317a、317bが設けられている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 shows a row of
これら外側シュラウド317a、317bの径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝320、322が形成されている。これらの溝320、322の形状は各動翼において同一であってもよく、又は異なっていてもよい。
At least one
さらに、外側シュラウド317a、317bに形成された少なくとも1つの溝320、322にはそれぞれ、充填剤が充填されている。先端部の重い動翼313aの溝320内に充填された充填剤は、先端部の軽い動翼313bの溝322内に充填された充填剤の密度よりも重い密度を有する。先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの溝320、322の形状が同一である場合では、つまり、先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの溝320、322の全体積が同一である場合では、溝320、322内に充填される充填剤の量は同一となり、密度が重い充填剤が充填された動翼が先端部の重い動翼313aとなる。また、先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの溝320、322の形状が互いに異なる場合では、つまり、先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの溝の体積が互いに異なる場合では、充填剤が充填される溝の体積を充填剤の密度と乗じたものが大きい方が先端部の重い動翼313aとなる。
Further, at least one
なお、先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bはそれぞれ、径方向Drに延びている翼体と、翼体の径方向Dr内側に設けられているプラットフォームと、このプラットフォームの径方向Dr内側に設けられている翼根と、この翼体の径方向Dr外側に設けられている外側シュラウドと、翼体の略中央部に設けられたスタブと、を有する。
The
このような構成により、動翼列312において、溝320、322及び当該溝320、322内に充填された充填剤によって、外側シュラウド317a及び317bの質量が異なるため、隣り合う動翼313a、313bの質量は互いに異なるように形成される。
そのため、隣り合う先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bの振れ幅(振幅)が互いに異なり、先端部の重い動翼313a及び先端部の軽い動翼313bのうちの一方の動翼の他方の動翼に対する滑り量も各動翼313a、313bにおいて変わる。それによって、隣り合う動翼313a、313b同士の接触部(例えば、外側シュラウド、プラットフォーム、及び/又はスタブ)に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。
With such a configuration, in the
Therefore, the swing widths (amplitudes) of the adjoining
また、このような構成により、先端部の重い動翼313aと先端部の軽い動翼313bとは、外側シュラウド317a、317bの径方向Dr外側の外周面に形成された少なくとも1つの溝320、322又は当該溝320、322内に充填された充填剤を除いて、略同一形状であるので、動翼313a、313bの性能を維持しつつ、回転同期振動及び回転非同期振動を抑制することができる。
Further, with such a configuration, the moving
[第五実施形態]
図9は、径方向Dr外側から見た場合の、運転中の先端部の軽い動翼413aと先端部の重い動翼413bとが交互に配置された動翼列412を示す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 shows a row of
この動翼列412において、先端部の軽い動翼413aと、先端部の重い動翼413bとが周方向Dcに沿って交互に配置されている。先端部の軽い動翼413a及び先端部の重い動翼413bはそれぞれ、径方向Drに延びている翼体414と、翼体414の径方向Dr内側に設けられているプラットフォーム415と、このプラットフォーム415の径方向Dr内側に設けられている翼根416と、を有する。
In this
周方向Dcで隣り合う動翼413a、413bは、温度上昇に伴う熱膨張により、プラットフォーム415において互いに接触するように形成されている。また、前記先端部の軽い動翼413aにおける翼体414の径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝420が設けられている。溝420は、翼体414の径方向Dr外側の外周面上であればどこに形成されてもよい。さらに、当該溝420には、翼体414を形成している材料より軽い密度を有する充填剤が充填されていてもよい。
The moving
また、図9は、径方向Dr外側から見た場合の、運転中の先端部の軽い動翼413bと先端部の重い動翼413aとが交互に配置された動翼列412を示してもよい。この動翼列412において、先端部の軽い動翼413bと、先端部の重い動翼413aとが周方向Dcに沿って交互に配置されている。
Further, FIG. 9 may show a moving
先端部の軽い動翼413b及び先端部の重い動翼413aはそれぞれ、径方向Drに延びている翼体414と、翼体414の径方向Dr内側に設けられているプラットフォーム415と、このプラットフォーム415の径方向Dr内側に設けられている翼根416と、を有する。また、先端部の重い動翼413aにおける翼体414の径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝420が設けられており、当該溝420には、翼体414を形成している材料より重い密度を有する充填剤が充填されることもできる。このような構成により、先端部の軽い動翼413bと先端部の重い動翼413aとを実現することができる。
The
さらに、図9には、少なくとも1つの溝が形成されていない先端部の軽い動翼413bが示されているが、先端部の軽い動翼413bの翼体414の径方向Dr外側の外周面には、少なくとも1つの溝が設けられてもよい。先端部の重い動翼413a及び先端部の軽い動翼413bの両方に溝が設けられる場合に、これらの溝にはそれぞれ、充填剤が充填されており、先端部の重い動翼413aにおける溝内に充填された充填剤は、先端部の軽い動翼413bにおける溝内に充填された充填剤の密度より重くなってもよい。
Further, FIG. 9 shows a light moving
また、先端部の重い動翼413a及び先端部の軽い動翼413bの溝の形状が同一である場合では、つまり、先端部の重い動翼413a及び先端部の軽い動翼413bの溝の全体積が同一である場合では、溝内に充填される充填剤の量は同一となり、密度が重い充填剤が充填された動翼が先端部の重い動翼413bとなってもよい。或いは、先端部の重い動翼413a及び先端部の軽い動翼413bの溝の形状が互いに異なるである場合では、つまり、先端部の重い動翼413a及び先端部の軽い動翼413bの溝の体積が互いに異なる場合では、溝の体積を充填剤の密度と乗じたものが大きいものが先端部の重い動翼413bとなってもよい。
Further, when the shapes of the grooves of the
このような構成により、動翼列412において、溝420又は当該溝420内に充填された充填剤によって、動翼413a、413bの質量が異なるため、隣り合う動翼413a、413bの質量は互いに異なるように形成される。そのため、隣り合う動翼413a、413bの振れ幅(振幅)が互いに異なり、動翼413a、413bのうちの一方の動翼の他方の動翼に対する滑り量も各動翼413a、413bにおいて変わる。それによって、隣り合う動翼413a、413b同士の接触部(プラットフォーム415)に起因する摩擦減衰が高まるので、回転同期振動(例えば、共振等)を抑制するとともに、回転非同期振動(例えば、ランダム振動、自励振動、強制振動等)も抑制することができる。
With such a configuration, in the moving
また、このような構成により、動翼413a、413bは、略同一形状であるので、動翼413a、413bの性能を維持しつつ、回転同期振動及び回転非同期振動を抑制することができる。
Further, with such a configuration, since the moving
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。本発明は、蒸気タービンだけではなく、他の軸流回転機械に適用可能である。 The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the scope of the present invention. .. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable not only to steam turbines but also to other axial flow rotary machines.
10 蒸気タービンロータ(ロータ)
11 ロータ軸
12 動翼列
13 動翼
14 翼体
15 プラットフォーム
16 翼根
17 外側シュラウド
18 スタブ
30 蒸気タービンケーシング(ケーシング)
31 蒸気入口
32 蒸気出口
38 静翼列
39 静翼
112 動翼列
113a、113b 動翼
114 翼体
115 プラットフォーム
116 翼根
117 外側シュラウド
118 スタブ
212 動翼列
213a、213b 動翼
217a、217b 外側シュラウド
220 溝
312 動翼列
313a、313b 動翼
317a、317b 外側シュラウド
320 溝
322 溝
412 動翼列
413a、413b 動翼
414 翼体
415 プラットフォーム
416 翼根
420 溝
Ar 軸線
Da 軸方向
Dc 周方向
Dr 径方向
ST 蒸気
10 Steam turbine rotor (rotor)
31
Claims (3)
前記軸線に対する周方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の翼と、を備え、
複数の前記翼は、それぞれ、前記軸線に対する径方向に延びている翼体と、前記軸線に対する径方向内側と径方向外側とのうち、前記翼体の前記径方向内側に設けられているプラットフォームと、前記翼体の前記径方向外側に設けられている外側シュラウドと、前記径方向で前記プラットフォーム及び前記外側シュラウドから離れて前記翼体に設けられているスタブと、を有し、
複数の前記翼の前記外側シュラウドのそれぞれは、前記周方向で隣り合う外側シュラウドと接する接触部を有し、
複数の前記翼の前記スタブのそれぞれは、前記周方向で隣り合うスタブと接する接触部を有し、
前記外側シュラウドの重い翼と、前記外側シュラウドの軽い翼とが前記周方向において交互に並んでおり、
前記重い翼の先端部及び前記軽い翼の先端部にはそれぞれ、少なくとも1つの溝が形成されており、
前記少なくとも1つの溝には、充填剤が充填されており、
前記外側シュラウドの重い翼の前記少なくとも1つの溝内に充填された充填剤は、前記外側シュラウドの軽い翼の前記少なくとも1つの溝内に充填された充填剤より重い密度を有する、
ロータ。 A rotor shaft that is long in the axial direction around the axis,
A plurality of blades fixed to the rotor shaft portion side by side in the circumferential direction with respect to the axis,
The plurality of blades respectively include a blade body extending in a radial direction with respect to the axis, and a platform provided on the radial inside of the blade, among a radial inner side and a radial outer side with respect to the axis. An outer shroud provided on the outer side in the radial direction of the airfoil, and a stub provided on the airfoil away from the platform and the outer shroud in the radial direction,
Each of the outer shrouds of the plurality of blades has a contact portion that is in contact with outer shrouds adjacent in the circumferential direction ,
Each of the stubs of the plurality of blades has a contact portion that is in contact with stubs adjacent in the circumferential direction,
The outer shroud heavy blades and the outer shroud light blades are alternately arranged in the circumferential direction ,
At least one groove is formed in each of the tip portion of the heavy blade and the tip portion of the light blade,
The at least one groove is filled with a filler,
The filler filled in the at least one groove of the outer shroud heavy blade has a heavier density than the filler filled in the at least one groove of the outer shroud light blade .
Rotor.
請求項1に記載のロータ。The rotor according to claim 1.
前記ロータの外周側を覆うケーシングと、
を備える、回転機械。 A rotor according to claim 1 or 2 ,
A casing covering the outer peripheral side of the rotor,
A rotating machine equipped with.
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WO2024208427A1 (en) * | 2023-04-06 | 2024-10-10 | General Electric Technology Gmbh | Method for improving a low-pressure section rotor blade for a steam turbine, low-pressure section rotor blade for a steam turbine, rotor and steam turbine power plant |
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