JPH0361603A - 蒸気タービンの翼列構造 - 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】 免」へ４先 本発明は、蒸気タービンに関し、特に、タービン翼列に
おける最終段の特性を最適化するための最終翼に関する
ものである。

多年にわたって、電気事業者の要求を満たす伝統的な解
決策は、大型タービンユニットを建設することであり、
これ等は、約２５％づつ排気環状面積が増す大きな排気
環状面積を必要とする。このようにして、単一の復流排
気構造を有する新しい設計が、同じ全排気環状面積を有
するが復流低圧（ＬＰ）タービンは２基設けられている
旧式の設計に代わって提案されてきた。新しい設計は、
技術的に進歩しており、旧式のものに比較して格段と優
れた特性を有する。

最近の市場では、寿命を延ばしたり、熱特性の向上によ
る利点を享受したり（出力及び熱消費率の双方）、設備
劣化の信頼性及び補正を改善したりするために、運転中
のタービンユニットにおける翼列を変更することが強く
求められている。また、最近の市場は、現在入手しうる
タービン構造の信頼性を改善し、熱消費率を低減し且つ
融通性を高めるように品質向上させたものを要求してい
る。

蒸気タービンの後半段は、その長さが長いため、タービ
ンの全仕事のうちの最も大きな割合を担っており、従っ
て、熱消費率の改善についても最も大きな可能性を持っ
ている。タービンの最終段は可変の圧力比で動作してお
り、その結果、この最終段の構造は極めて複雑である。

最初のタービン段は皆、それが部分孤流入設計であると
、比較可能な運転状態の変動を経験する。最終段に加え
て、上流側のＬＰタービン段も運転状態に対する変動を
経験するが、その理由は、■）定格負荷最終ローディン
グの差、２）現場設計の排気圧力の差と設計値からの偏
差、３）種々のタービンフレームに関するフード特性差
、４〉　サイクル蒸気状態及びサイクル変動からくるＬ
Ｐ入口蒸気状態、５）抽気点の位置、６〉運転中の負荷
曲線（基底負荷対サイクル）、及び７）帯域化した即ち
多段圧力復水器の使用対非帯域化した即ち単一圧力復水
器の使用等にある。タービンの最後の幾つかの段は、よ
り大きく選択された入口角を有する同調された、テーバ
の付いた、捩れた翼であるから、上述した７つの要因は
最終段の特性に大きな影響を持っている。

従って、低圧蒸気タービンにおける最後の翼列は上述し
た７つの要因を満たすような態様で設計することが望ま
しい。

及ｎ 本発明の目的は、最終翼列の効率を最適化する低圧蒸気
タービンのための最終翼を提供することである。

本発明は、同−設計の蒸気タービンにおいて従来使用さ
れていた翼と比較して長さが長くされた低圧蒸気タービ
ン用の最終翼列にある。また、この最終翼列は、後縁に
沿って広い平らな領域を含んでいて、最終翼列を横切る
流れを改良し損失を低減する。最終翼列は、３種のモー
ドで、即ち接線方向の振動、軸方向の振動及び捩れ方向
の振動に対して同調されている。翼がこのように同調さ
れているので、その固有振動はタービン回転速度の倍振
動と明らかに区別がつく、翼の同調は、その翼内の質量
分布を移動してその固有共振振動数を変えることにより
行われる。また、翼の根元は、台部の下方により大きな
隙間を与えるように改変されていて、後からこのタービ
ン翼を用いる際に据え付けをより容易にしている。

ｆ　　　　　　　　　、ｆ　　−日 第１図を参照すると、翼垂直回転面に対して横断する方
向から見た翼１０が示されている。この垂直回転面にお
いては、翼１０は基本的にテーバ付きの羽根であり、隣
接した翼（図示せず〉にこの翼１０を取り付けるため、
断面Ｆ−Ｆ及びＢ−Ｂで示した箇所に１対の結合部１２
．１４を有する。翼は４枚のグループになっていて、各
グループにおいて同調され、複数の倍振動での接線方向
、軸方向及び捩り方向の振動モードにおける共振を回避
することが好ましい、同調は、複数の倍振動での共振を
避けるために、翼内の質量分布により行われる。

また、同調は、種々のタービン速度での励振を避けるよ
うに考慮されている。断面Ｆ−Ｆ及びＢＢでそれぞれ示
した箇所の結合部１２及び１４は、内側及び外側ラッチ
ワイヤとも呼ばれ、翼基部の上方２７．９４ｅ論（１１
ｉｎ）及び５０．８ａｍ（２０ｉｎ）のところにある、
製造工程を簡略化するため、翼１０の基部におけるテー
パ角は零度である。翼基部の軸方向の幅は１０．７９５
ｃ曽（４，２５ｉｎ）であるが、翼先端の軸方向の幅は
３．０９９ｃｍ（１，２２ｉｎ＞である、遷音速での運
転中の空気力学的特性を改善するために、翼は、のど部
から翼後縁まで直線状の裏側負圧面を有するように設計
されている。この断面は、コンピュータで作成した第５
図に見ることができる。直線状の裏側負圧面は、第１図
ではｇｔｏ上のＡ点からＢ点まで示されている。翼の前
縁側のＢ点から０点までは、翼は、雲形定規のような形
状を実質的に有する。

第２図を参照すると、真根元は、翼ｌＯをタービンのロ
ータに形成された溝（図示せず〉内に支持するために、
複数の突起部２０を有していることが分かる。突起部２
０の半径は、台部の溝内に翼を装着するのを容易にする
ため、台部の下方に余分な隙間を与えるように改変され
ている。

第３図及び第４図の断面図において、２つのラッチワイ
ヤ突起部が符号２２及び２４で示されている。

ラッチワイヤ突起部は、隣接する翼の隣接するラッチワ
イヤ突起部に溶接されて、４枚の翼を結合して１つのグ
ループにする。突起部２２は、第１図において断面Ｂ−
Ｂで示された箇所にあるものに対応し、突起部２４は、
断面Ｆ−Ｆで示された箇所にあるものに対応している。

翼は、同調が取着されるロータの回転数に一致する固有
振動数となるようにグループ毎に設計され同調されてい
る。また、種々の振動モードにおける翼の強度は、数学
的に確証されており、その後翼は、タービン回転速度の
２０番目の倍振動以上の全ての未同調振動モード及び共
振状態において、機械的に励振される。

この翼をよく理解するには、第１図に示した種々の断面
線における寸法を示す第１表を参照するとよい、また、
この第１表は隣接する翼間の入口間・き及び出口開きに
ついても限定している。これ等の翼は、実施例において
は、４枚が１グループとなって、全部で１２０枚の翼で
１列の翼列を形成するように配列されている。ピッチ及
び入口／出口角は正確に翼列を画定する。

本発明をその好適な実施例と考えられるものについて説
明したが、本発明は、開示された実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲の精神に含まれるものを包
含している。

第 ２ ２゜ −、（ −２，１ Ｆ−Ｆ　　　　　Ｅ−Ｅ　　　　　Ｄ−Ｄ　　　　　Ｃ
−ＣＢ−Ｂ　　　　　Ａ−Ａ、００００　　３４．００
００　　３６．００００　　３８．００００　　４１．
００００　　４４．５００００００４ ２．５３４９９ ２．２７５０２ ２．０２００１ １．６３９９４ １．２２（１００ ９５３Ｂ 、５４３６４ ．５９１７８ ．６３９０２ ．７１０７８ ．７８０２７ ４４２７１　４０．９２６３１　６３．７５５８４　９
Ｂ。９０２Ｂ６　１５２．３９４００　２０２．７Ｂ６
４０３２７０３　３４．７５５３９　８５．５８９８１
　１１９．９７７５０　２４５．８９１３０　４７１．
９７０２０＋６４１２ ．０４６１６ −．０３３２１ ．０２４６３ １７２２ ．０１４２３ ５１８ −２．０３８６８ −１．９５６０４ １．８７３１３ １．７８２００ −１．７３１９６

【図面の簡単な説明】

第１゛図は、翼形状を明らかにするために使用される複
数の断面線を示す、翼の垂直回転面に対して横断方向に
みた翼の図、第２図は、９０’回転させた第１図の翼の
図、第３図は、第１図のＢ−Ｂ線における断面図、第４
図は、第１図のＦ−Ｆｌｉにおける断面図、第５図は、
本発明によるタービン翼の平らな後縁の程度を示す、コ
ンピュータにより作成された１対のタービン翼の形状を
示す図である。 １０・・・真　　　　　　　１２．２２・・・突起部１
４．２４・・・突起部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の表に従って形成された蒸気タービンの翼列構造。 ▲数式、化学式、表等があります▼