JP2014173440A - Rotor for steam turbine, method of manufacturing the same, and steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービン用ロータ、その製造方法、及び蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a rotor for a steam turbine, a manufacturing method thereof, and a steam turbine.
蒸気タービン用ロータには、１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼材料が用いられることが多い。しかし、近年、発電効率を向上させるために、７００℃を超える高温蒸気でロータを駆動することが研究され、従来の鉄鋼材料製のロータよりも耐用温度の高い蒸気タービン用ロータが望まれるようになっている。 Steel materials such as 12Cr steel are often used for steam turbine rotors. However, in recent years, in order to improve the power generation efficiency, it has been studied to drive the rotor with high-temperature steam exceeding 700 ° C., so that a steam turbine rotor having a higher service temperature than a conventional steel material rotor is desired. It has become.
そこで、例えば、以下の特許文献１では、耐用温度の高い蒸気タービン用ロータが開示されている。
Therefore, for example,
この蒸気タービン用ロータは、動翼が外周に取り付けられるロータ胴部をＮｉ基合金で形成されているものである。 In this steam turbine rotor, the rotor body to which the rotor blades are attached to the outer periphery is formed of a Ni-based alloy.
Ｎｉ基合金は、１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼と比較して、超音波透過性が悪い。そのため、特許文献１に記載の蒸気タービン用ロータでは、超音波探傷検査を実施しても、Ｎｉ基合金製のロータ胴部の深層部の欠陥を検出することが難しく、欠陥を見落とす虞があるという問題点がある。
Ni-based alloys have poor ultrasonic wave transmission compared to steels such as 12Cr steel. Therefore, in the steam turbine rotor described in
そこで、本発明は、高い耐用温度を確保することができ、且つ、超音波探傷検査により内部欠陥を検出し易い蒸気タービン用ロータ、これを備えている蒸気タービン、及び蒸気タービン用ロータの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can ensure a high service temperature and can easily detect internal defects by ultrasonic flaw detection, a steam turbine having the same, and a method for manufacturing a steam turbine rotor The purpose is to provide.
上記問題点を解決するための発明の一態様としての蒸気タービン用ロータは、
軸線に垂直な断面形状が円形を成し、複数の動翼が外周に設けられているロータ胴部と、前記軸線が延びる軸方向における前記ロータ胴部の両端に設けられてタービンケーシングに回転自在に支承されるロータ軸部と、を備え、
前記ロータ胴部は、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数のロータ胴部材が、前記軸方向に並び相互に接合されて形成されていることを特徴とする。
A steam turbine rotor as one aspect of the invention for solving the above problems is
A rotor body having a circular cross section perpendicular to the axis and a plurality of rotor blades provided on the outer periphery, and provided at both ends of the rotor body in the axial direction in which the axis extends, and freely rotatable on the turbine casing And a rotor shaft portion supported by
The rotor body is formed of a Ni-base alloy or a FeNi-base alloy in which a plurality of cylindrical rotor body members centering on the axis are aligned and joined to each other in the axial direction.
当該蒸気タービン用ロータでは、ロータ胴部が、耐用温度の高いＮｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により形成されているため、高い耐用温度を確保することができる。また、当該蒸気タービン用ロータでは、ロータ胴部が中空の筒状構造であり、中実構造の場合と比較すると、超音波探傷検査時における探傷距離が短くなるため、超音波探傷検査で、内部欠陥を容易に検出することができる。しかも、ロータ胴部が中空の筒状構造であるため、ロータ胴部の外周側及び内周側の双方から超音波探傷検査を実施することができる。このため、探傷距離を更に短くすることができるため、微細な欠陥でも検出漏れを少なくすることができる。 In the steam turbine rotor, since the rotor body is formed of a Ni-based alloy or FeNi-based alloy having a high service temperature, a high service temperature can be ensured. Further, in the steam turbine rotor, the rotor body has a hollow cylindrical structure, and compared with a solid structure, the flaw detection distance at the time of ultrasonic flaw inspection is shortened. Defects can be easily detected. Moreover, since the rotor body has a hollow cylindrical structure, ultrasonic flaw detection can be performed from both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the rotor body. For this reason, since the flaw detection distance can be further shortened, detection omission can be reduced even for a minute defect.
また、当該蒸気タービン用ロータでは、複数のロータ胴部材を同軸に接合してロータ胴部を形成するため、個々のロータ胴部材の大きさをＮｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金による製造が容易な大きさに抑えることで、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金製のロータ胴部の製造を容易にすることもできる。 Further, in the steam turbine rotor, a plurality of rotor body members are coaxially joined to form a rotor body portion, and therefore the size of each rotor body member can be easily manufactured using a Ni-based alloy or a FeNi-based alloy. By suppressing the thickness, manufacturing of a rotor body made of a Ni-base alloy or a FeNi-base alloy can be facilitated.
ここで、前記蒸気タービン用ロータにおいて、前記ロータ軸部は、鉄鋼で形成されており、前記ロータ胴部に接合されていてもよい。 Here, in the steam turbine rotor, the rotor shaft portion may be formed of steel and may be joined to the rotor body portion.
蒸気タービン用ロータの場合、ロータ軸部は、ロータ胴部と比較して、それほど高い耐用温度が要求されない。このため、当該蒸気タービン用ロータでは、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金などと比較して耐用温度の低く且つ低材料コストの鉄鋼でロータ軸部を形成し、製造コストを抑えている。 In the case of a rotor for a steam turbine, the rotor shaft portion is not required to have such a high durability temperature as compared with the rotor body portion. For this reason, in the rotor for steam turbines, the rotor shaft portion is formed of steel having a lower service temperature and lower material cost than Ni-based alloy or FeNi-based alloy, thereby reducing the manufacturing cost.
また、鉄鋼でロータ軸部が形成されている前記蒸気タービン用ロータにおいて、前記ロータ軸部と前記ロータ胴部とは、前記ロータ胴部材を形成する合金を主成分とする溶接材料を用いて溶接されていてもよい。 Further, in the steam turbine rotor in which the rotor shaft portion is formed of steel, the rotor shaft portion and the rotor body portion are welded using a welding material whose main component is an alloy that forms the rotor body member. May be.
当該蒸気タービンロータでは、ロータ軸部とロータ胴部との間の溶接部における強度及び耐久性を高めることができる。 In the said steam turbine rotor, the intensity | strength and durability in the welding part between a rotor axial part and a rotor trunk | drum can be improved.
また、以上のいずれかの前記蒸気タービン用ロータにおいて、複数の前記ロータ胴部材は、互いに、該ロータ胴部材を形成する合金を主成分とする溶接材料を用いて溶接されていてもよい。 In any of the above steam turbine rotors, the plurality of rotor body members may be welded to each other using a welding material whose main component is an alloy forming the rotor body member.
当該蒸気タービン用ロータでは、ロータ胴部材相互間の溶接部における強度及び耐久性を高めることができる。 In the steam turbine rotor, the strength and durability of the welded portion between the rotor body members can be increased.
上記問題点を解決するための発明の一態様としての蒸気タービンは、
以上のいずれかの前記蒸気タービン用ロータと、前記タービンケーシングと、を備えていることを特徴とする。
A steam turbine as one aspect of the invention for solving the above problems is
The steam turbine rotor according to any one of the above and the turbine casing are provided.
上記問題点を解決するための発明の一態様としての蒸気タービン用ロータの製造方法は、
軸線に対して垂直な断面形状が円形を成し、複数の動翼が外周に設けられているロータ胴部を形成する胴部形成工程と、前記軸線が延びる軸方向における前記ロータ胴部の両端に設けられてタービンケーシングに回転自在に支承されるロータ軸部を形成する軸部形成工程と、前記ロータ胴部の前記両端部に前記ロータ軸部を接合する軸部接合工程と、を実行し、
前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数のロータ胴部材が、前記軸方向に並び相互に接合された前記ロータ胴部を形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a rotor for a steam turbine as one aspect of the invention for solving the above problems is as follows.
A body forming step for forming a rotor body having a circular cross-sectional shape perpendicular to the axis and a plurality of blades provided on the outer periphery; and both ends of the rotor body in the axial direction in which the axis extends And a shaft portion forming step for forming a rotor shaft portion rotatably supported on the turbine casing, and a shaft portion joining step for joining the rotor shaft portion to the both ends of the rotor body portion. ,
In the body portion forming step, a plurality of cylindrical rotor body members centering on the axis are formed of Ni-base alloy or FeNi base alloy to form the rotor body portion joined in the axial direction. Features.
ここで、前記一態様としての蒸気タービン用ロータの製造方法において、前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として柱状の複数のロータ胴部母材を前記軸方向に並べ、相互に接合して柱状のロータ胴母体を形成した後、該ロータ胴母体の前記軸線上を貫通加工して、前記ロータ胴部を形成してもよい。 Here, in the method for manufacturing a rotor for a steam turbine according to the one aspect, in the body portion forming step, a plurality of columnar rotor body base materials having a columnar shape centered on the axis line are formed by the Ni base alloy or the FeNi base alloy. After forming in a direction and joining each other to form a columnar rotor body mother body, the rotor body portion may be formed by penetrating the axis of the rotor body mother body.
当該製造方法では、ロータ胴部母材が中実であるため、複数のロータ胴部母材を接合する際、複数のロータ胴部母材の中心軸を容易に一致させることができる。 In the manufacturing method, since the rotor body base material is solid, the center axes of the plurality of rotor body base materials can be easily matched when joining the plurality of rotor body base materials.
また、前記一態様としての蒸気タービン用ロータの製造方法において、前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数の前記ロータ胴部材を前記軸方向に並べ、相互に接合して前記ロータ胴部を形成してもよい。 Further, in the steam turbine rotor manufacturing method according to the one aspect, in the body portion forming step, a plurality of cylindrical rotor body members centering on the axis are made of the Ni base alloy or the FeNi base alloy in the axial direction. And the rotor body may be formed by joining together.
当該製造方法では、中空の円筒状の複数のロータ胴部材を接合して、ロータ胴部を形成しているので、材料コストを抑えることができる。 In the manufacturing method, a plurality of hollow cylindrical rotor body members are joined to form the rotor body, so that the material cost can be suppressed.
また、以上のいずれかの前記蒸気タービン用ロータの製造方法において、前記軸部接合工程では、前記ロータ胴部材を形成する合金を主材料とする溶接材料を用いて、前記ロータ胴部と前記ロータ軸部とを溶接してもよい。 Further, in any one of the above steam turbine rotor manufacturing methods, in the shaft portion joining step, the rotor body portion and the rotor are formed using a welding material whose main material is an alloy forming the rotor body member. The shaft portion may be welded.
本発明によれば、高い耐用温度を確保することができ、且つ、超音波探傷検査により容易に内部欠陥を検出することができる。 According to the present invention, a high service temperature can be secured, and an internal defect can be easily detected by ultrasonic flaw detection.
以下、本発明の各種実施形態及び変形例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, various embodiments and modifications of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
「第一実施形態」
まず、本発明に係る蒸気タービンの第一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
"First embodiment"
First, a first embodiment of a steam turbine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の蒸気タービンＳＴは、軸線Ａｒを中心として回転する蒸気タービン用ロータＲ（以下、単にロータＲとする）と、このロータＲの外周に固定されている複数の動翼２５と、ロータＲを回転可能に覆うタービンケーシング３０と、タービンケーシング３０の内周面３４に固定されている複数の静翼３５と、ロータＲを回転可能に支持すると共に軸封止する軸受・封止部３９と、を備えている。ロータＲの端部には、例えば、ロータＲの回転で発電する発電機が接続されている。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を中心とする周方向を単に周方向Ｄｃとする。
The steam turbine ST of the present embodiment includes a steam turbine rotor R (hereinafter simply referred to as a rotor R) that rotates about an axis Ar, a plurality of
ロータＲは、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、外周に複数の動翼２５が固定されるロータ胴部１０と、ロータ胴部１０の軸方向Ｄａの両端部に固定されるロータ軸部２０と、を有している。複数の動翼２５は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに等間隔でロータ胴部１０に固定されている。この周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼２５は、一つの動翼列を構成する。ロータ胴部１０には、軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼列が設けられている。ロータ軸部２０は、ロータ胴部１０の外径寸法と同じ外径寸法の胴接続部２２と、この胴接続部２２の外径寸法よりも小さい外径寸法の軸本体部２１と、を有している。胴接続部２２の一方の端部には、ロータ胴部１０が接合されている。また、胴接続部２２の他方の端部には、軸本体部２１が形成されている。軸本体部２１には、軸受・封止部３９が取り付けられる。この軸受・封止部３９は、基本的に、この軸本体部２１を回転可能に支持する軸受装置と、この軸本体部２１とタービンケーシング３０との間を封止する軸封装置と、を有している。これら軸受装置及び軸封装置は、いずれも、タービンケーシング３０.に固定されている。よって、ロータＲは、軸受・封止部３９を介して、タービンケーシング３０に回転可能に支持されている。
The rotor R has a cylindrical shape centered on the axis Ar, and has a
タービンケーシング３０には、軸方向Ｄａの一端側（図１では、左端側）に蒸気が流入する蒸気入口３２が形成され、軸方向Ｄａの他端側（図１では、右端側）に蒸気が排出される蒸気排出口３３が形成されている。タービンケーシング３０の内周面３４とロータＲとの間は、蒸気入口３２から流入した蒸気が通る蒸気主流路Ｐｍを成す。タービンケーシング３０の内周面３４には、前述したように、複数の静翼３５が固定されている。複数の静翼３５は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに等間隔でタービンケーシング３０の内周面３４に固定されている。この周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼３５は、一つの静翼列を構成する。タービンケーシング３０の内周面３４には、複数の動翼列のそれぞれの上流側（軸方向Ｄａにおける蒸気入口３２側）に静翼列が固定されている。
The
蒸気入口３２からタービンケーシング３０内に流入した蒸気は、タービンケーシング３０内の蒸気主流路Ｐｍを流れる過程で、動翼２５に衝突してロータＲに回転力を付与する。この結果、ロータＲは、軸線Ａｒを中心として回転する。ロータＲを回転させた蒸気は、蒸気排出口３３から排出される。この過程で、静翼３５は、適切な方向から動翼２５に蒸気を衝突させる役目を果たす。なお、図１中の矢印Ｓ１〜Ｓ５は、蒸気の流れ方向を示している。
The steam that has flowed into the
ロータ胴部１０は、軸線Ａｒを中心として円筒状の複数のロータ胴部材１１が、軸方向Ｄａに並び相互に接合されて形成されている。このため、ロータ胴部１０も、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、軸線Ａｒに垂直な断面形状は、軸方向Ｄａのいずれの位置でも円形である。
The
各ロータ胴部材１１は、Ｎｉ基合金で形成さている。Ｎｉ基合金としては、例えば、Ｎｉ−１２Ｃｒ−７Ｍｏ−６Ｗ−Ａｌ−Ｔｉの成分組成のＮｉ基合金を使用することができる。このＮｉ基合金は、圧力１００ＭＰａ、温度７００℃の環境下で、１０万時間使用するという仕様を十分満足させることのできる耐熱性能を備えている。また、このＮｉ基合金は、１２Ｃｒ鋼より、１００℃以上高いクリープ特性を有している。
Each
ロータ軸部２０は、１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼で形成されている。円筒状のロータ胴部材１１は、図２に示すように、外周に、動翼２５が嵌着させる翼支持部１３が設けられている。この翼支持部１３は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、軸線Ａｒに対する径方向外側から径方向内側に向かって凹む複数の翼根溝１３ａが形成されている。また、動翼２５は、径方向に延びる翼体２５ａと、翼体２５ａの径方向内側に設けられている翼根２５ｂと、を有している。動翼２５は、その翼根２５ｂが翼支持部１３の翼根溝１３ａに嵌着されて、ロータＲに固定されている。
The
次に、図３に示すフローチャートに従がって、ロータＲの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the rotor R will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、ロータ胴部１０を形成する（胴部形成工程（Ｓ１））。
First, the
この胴部形成工程（Ｓ１）では、まず、図４（ａ）に示すように、Ｎｉ基合金で形成された円柱状の複数のロータ胴部母材１１ａを準備する。Ｎｉ基合金では、その製造方法等の都合により、大きな塊を形成することが極めて困難である。このため、胴部形成工程（Ｓ１）では、ロータ胴部１０を形成する複数のロータ胴部母材１１ａを準備する。次に、図４（ｂ）に示すように、複数のロータ胴部母材１１ａの中心軸の位置を一致させて、相互に突き合わせる。続いて、突き合わさったロータ胴部母材１１ａ相互のつなぎ目Ｆを、溶接材料を用いて溶接し、円柱状のロータ胴母体１０ａを形成する。ここでは、ロータ胴部母材１１ａが中実であるため、複数のロータ胴部母材１１ａの中心軸を容易に一致させることができる。なお、相互に一致した複数のロータ胴部母材１１ａの各中心軸は、ロータＲの軸線Ａｒとなる。
In this trunk part forming step (S1), first, as shown in FIG. 4A, a plurality of cylindrical rotor
溶接材料としては、ロータ胴部母材１１ａを形成するＮｉ基合金と同じ成分、又は、ロータ胴部母材１１ａを形成するＮｉ基合金に僅かに他の材料を加えたものを用いる。つまり、ロータ胴部母材１１ａを形成する合金を主成分とする溶接材料を用いる。
As the welding material, the same component as that of the Ni-base alloy forming the rotor
その後、図４（ｃ）に示すように、ロータ胴母体１０ａに、このロータ胴母体１０ａの中心軸である軸線Ａｒ上を貫通する中空部１０ｂを形成することで、円筒状のロータ胴部１０を得る。なお、このロータ胴部１０中で、各ロータ胴部母材１１ａを成す部位がロータ胴部材１１を成す。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (c), the
次に、１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼の塊を加工して、ロータ軸部２０を形成する（軸部形成工程（Ｓ２））。蒸気タービン用ロータの場合、ロータ軸部は、ロータ胴部と比較して、それほど高い耐用温度が要求されない。このため、ここでは、Ｎｉ基合金と比較して耐用温度の低く且つ低材料コストの１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼でロータ軸部２０を形成し、製造コストを抑えている。
Next, a lump of steel such as 12Cr steel is processed to form the rotor shaft 20 (shaft forming step (S2)). In the case of a rotor for a steam turbine, the rotor shaft portion is not required to have such a high durability temperature as compared with the rotor body portion. For this reason, here, the
次に、胴部形成工程（Ｓ１）で形成したロータ胴部１０及び軸部形成工程（Ｓ２）で形成したロータ軸部２０を、超音波探傷検査する（部材検査工程（Ｓ３））。この部材検査工程（Ｓ３）におけるロータ胴部１０の検査では、ロータ胴部１０の外周側から、又はロータ胴部１０の内周側から、さらに、必要に応じてロータ胴部１０の外周側及び内周側から超音波探傷検査する。この際、ロータ胴部１０を形成する複数のロータ胴部材１１相互の溶接による接合部も併せて、接合部の外側から、又は接合部の内周側から、さらに、必要に応じて接合部の外周側及び内周側から超音波探傷検査する。
Next, the ultrasonic inspection is performed on the
次に、胴部形成工程（Ｓ１）で形成したロータ胴部１０の中心軸と、軸部形成工程（Ｓ２）で形成したロータ軸部２０の中心軸との位置を一致させ、相互に突き合わせる。続いて、突き合わさったロータ胴部１０とロータ軸部２０とのつなぎ目を、溶接材料を用いて溶接する（軸部接合工程（Ｓ４））。こここで、溶接材料としては、胴部形成工程（Ｓ１）で用いた溶接材料、つまり、ロータ胴部母材１１ａを形成する合金を主成分とする溶接材料を用いる。
Next, the positions of the central axis of the
次に、ロータ胴部１０とロータ軸部２０との溶接による接合部を、超音波探傷検査する（接合部検査工程（Ｓ５））。この接合部検査工程（Ｓ５）では、ロータ胴部１０とロータ軸部２０との接合部を、この接合部の外周側から超音波探傷検査する。
Next, an ultrasonic flaw detection inspection is performed on a joint portion by welding between the
以上で、ロータＲが完成する。 Thus, the rotor R is completed.
以上、本実施形態のロータＲでは、ロータ胴部１０が、耐用温度の高いＮｉ基合金で形成されているため、高い耐用温度を確保することができる。また、本実施形態のロータＲでは、ロータ胴部１０が中空の筒状であり、中実構造の場合と比較すると、超音波探傷検査時における探傷距離が短くなるため、超音波探傷検査による内部欠陥の検出を容易にすることができる。しかも、ロータ胴部１０の外周側及び内周側の双方から超音波探傷検査を実施することができ、その場合には、探傷距離を更に短くすることができるため、微細な欠陥でも検出漏れを少なくすることができる。
As described above, in the rotor R of the present embodiment, the
なお、以上では、胴部形成工程（Ｓ１）及び軸部形成工程（Ｓ２）を実行した後、部材検査工程（Ｓ３）を実行しているが、胴部形成工程（Ｓ１）を実行した後にロータ胴部１０に対する部材検査工程を実行し、軸部形成工程（Ｓ２）を実行した後にロータ軸部２０に対する部材検査工程を実行してもよい。また、ここでは、胴部形成工程（Ｓ１）を実行した後に、軸部形成工程（Ｓ２）を実行しているが、軸部形成工程（Ｓ２）を実行した後に、胴部形成工程（Ｓ１）を実行してもよい。
In the above description, the member inspection step (S3) is performed after the trunk portion forming step (S1) and the shaft portion forming step (S2). However, the rotor is formed after the trunk portion forming step (S1). The member inspection step for the
「第二実施形態」
次に、本発明に係る蒸気タービンの第二実施形態について、図５を参照して説明する。
"Second embodiment"
Next, a second embodiment of the steam turbine according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の蒸気タービンＳＴの構成は、第一実施形態の蒸気タービンＳＴの構成と同一である。但し、ロータＲのロータ胴部１０の形成方法が第一実施形態と異なっている。つまり、本実施形態では、胴部形成工程が第一実施形態と異なっている。そこで、以下では、本実施形態の胴部形成工程について説明する。
The configuration of the steam turbine ST of the present embodiment is the same as the configuration of the steam turbine ST of the first embodiment. However, the method of forming the
本実施形態の胴部形成工程では、まず、図５（ａ）に示すように、Ｎｉ基合金で形成された円筒状の複数のロータ胴部材１１を準備する。次に、図５（ｂ）に示すように、複数のロータ胴部材１１の中心軸の位置を一致させて、相互に突き合わせる。続いて、突き合わさったロータ胴部材１１相互のつなぎ目Ｆａを、第一実施形態で説明した溶接材料を用いて溶接し、円筒状のロータ胴部１０を得る。なお、相互に一致した複数のロータ胴部材１１の各中心軸は、ロータＲの軸線Ａｒとなる。
In the body forming step of the present embodiment, first, as shown in FIG. 5A, a plurality of cylindrical
以上、本実施形態の胴部形成工程で形成したロータ胴部１０を用いて、ロータＲを製造しても、構造自体は第一実施形態のロータ胴部１０と同一構造であるため、本実施形態でも、基本的に第一実施形態と同一の効果を得ることができる。
As described above, even if the rotor R is manufactured by using the
また、本実施形態では、中空の円筒状の複数のロータ胴部材１１を溶接で接合して、ロータ胴部１０を形成しているので、材料コストを抑えることができる。
Moreover, in this embodiment, since several
「蒸気タービンの変形例」
次に、本発明に係る蒸気タービンの変形例について、図６を参照して説明する。
"Variation of steam turbine"
Next, a modification of the steam turbine according to the present invention will be described with reference to FIG.
本変形例の蒸気タービンＳＴｄも、以上の実施形態の蒸気タービンＳＴと同様、軸線Ａｒを中心として回転するロータＲｄと、このロータＲｄの外周に固定されている複数の動翼２５と、ロータＲｄを回転可能に覆うタービンケーシング３０ｄと、タービンケーシング３０ｄの内周面３４に固定されている複数の動翼２５と、ロータＲｄを回転可能に支持すると共に軸封止する軸受・封止部３９と、を備えている。
Similarly to the steam turbine ST of the above embodiment, the steam turbine STd of the present modification also has a rotor Rd that rotates about the axis Ar, a plurality of
本変形例のタービンケーシング３０ｄには、軸方向Ｄａの中央部に蒸気が流入する蒸気入口３２ｄが形成され、軸方向Ｄａの両端側のそれぞれに蒸気が排出される蒸気排出口３３ｄが形成されている。蒸気入口３２ｄからタービンケーシング３０ｄ内に流入した蒸気は、タービンケーシング３０ｄ内を中央部から軸方向Ｄａ両側に振り分けられて流れ、ロータＲｄに回転力を付与する。そして、タービンケーシング３０ｄの両端に到達した蒸気は、蒸気排出口３３ｄから排出される。図８に示した矢印Ｓ５〜Ｓ１０は、蒸気の流れ方向を示している。
In the
すなわち、本変形例の蒸気タービンＳＴｄは、ダブルフロー型の蒸気タービンである。 That is, the steam turbine STd of the present modification is a double flow type steam turbine.
本変形例のロータＲｄも、以上の各実施形態のロータＲと同様、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、外周に複数の動翼２５が固定されるロータ胴部１０ｄと、ロータ胴部１０ｄの軸方向Ｄａの両端部に固定されるロータ軸部２０と、を有している。また、本変形例のロータＲｄの製造方法は、以上の複数の実施形態のいずれかの実施形態の製造方法と同一である。従がって、本変形例のロータＲｄも、以上の実施形態のロータＲと同様の効果を得ることができる。但し、ダブルフロー型の蒸気タービンでは、シングルフロー型の蒸気タービンと比較して、ロータ長が長くなる傾向があるため、ロータ胴部１０ｄを構成するロータ胴部材１１の数量もこれに対応して多くなる。
Similarly to the rotor R of each of the above-described embodiments, the rotor Rd of the present modified example has a cylindrical shape centering on the axis Ar, and a
なお、以上の実施形態では、ロータ胴部材１１をＮｉ基合金で形成しているが、この代わりに、Ｎｉ基合金と同程度の耐用温度性能を持つＦｅＮｉ基合金でロータ胴部材を形成してもよい。このように、ロータ胴部材をＦｅＮｉ基合金で形成する場合でも、ロータ胴部材相互を溶接する際に用いる溶接材料、及ロータ胴部材とロータ軸部とを溶接する際に用いる溶接材料は、以上と同様、ロータ胴部を形成する合金を主成分とする溶接材料を用いることが好ましい。
In the above embodiment, the
また、以上では、ロータ胴部を形成する複数のロータ胴部材の全てをＮｉ基合金又はＦｅＮｉ基合で形成しているが、ロータ胴部を形成する複数のロータ胴部材のうち、一部を１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼で形成してもよい。この場合、ロータ胴部を形成する複数のロータ胴部材のうち、蒸気の流れの最下流側のロータ胴部材を、１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼により中実構造で形成する。このように、蒸気温度が低下する最も下流側の部分を１２Ｃｒ鋼等の鉄鋼で形成することにより、製造コストをより抑えることができる。 Further, in the above, all of the plurality of rotor body members forming the rotor body part are formed of Ni-based alloy or FeNi base, but some of the plurality of rotor body members forming the rotor body part are formed. You may form with steels, such as 12Cr steel. In this case, among the plurality of rotor body members forming the rotor body, the rotor body member on the most downstream side of the steam flow is formed of a solid structure of steel such as 12Cr steel. Thus, the manufacturing cost can be further suppressed by forming the most downstream portion where the steam temperature is lowered from steel such as 12Cr steel.
１０，１０ｄ：ロータ胴部、１０ａ：ロータ胴母体、１０ｂ：中空部、１１：ロータ胴部材、１１ａ：ロータ胴部母材、１３：翼支持部、２０：ロータ軸部、２１：軸本体部、２２：胴接続部、２５：動翼、３０，３０ｄ：タービンケーシング、３２，３２ｄ：蒸気入口、３３,３３ｄ：蒸気排出口、３４：内周面、３５：静翼、Ｒ，Ｒｄ：蒸気タービン用ロータ、ＳＴ，ＳＴｄ：蒸気タービン 10, 10d: Rotor body, 10a: Rotor body base, 10b: Hollow part, 11: Rotor body member, 11a: Rotor body base material, 13: Wing support part, 20: Rotor shaft part, 21: Shaft body part , 22: trunk connection part, 25: moving blade, 30, 30d: turbine casing, 32, 32d: steam inlet, 33, 33d: steam outlet, 34: inner peripheral surface, 35: stationary blade, R, Rd: steam Rotor for turbine, ST, STd: Steam turbine
Claims (9)
前記軸線が延びる軸方向における前記ロータ胴部の両端に設けられてタービンケーシングに回転自在に支承されるロータ軸部と、
を備え、
前記ロータ胴部は、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数のロータ胴部材が、前記軸方向に並び相互に接合されて形成されている、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータ。 A rotor body having a circular cross-sectional shape perpendicular to the axis and a plurality of rotor blades provided on the outer periphery;
A rotor shaft provided at both ends of the rotor body in the axial direction in which the axis extends, and rotatably supported by a turbine casing;
With
The rotor body is formed of Ni-based alloy or FeNi-based alloy, and a plurality of cylindrical rotor body members centered on the axis line are joined to each other in the axial direction.
A steam turbine rotor characterized by the above.
前記ロータ軸部は、鉄鋼で形成されており、前記ロータ胴部に接合されている、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータ。 The rotor for a steam turbine according to claim 1,
The rotor shaft portion is made of steel and is joined to the rotor body portion.
A steam turbine rotor characterized by the above.
前記ロータ軸部と前記ロータ胴部とは、前記ロータ胴部材を形成する合金を主成分とする溶接材料を用いて溶接されている、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータ。 The steam turbine rotor according to claim 2,
The rotor shaft part and the rotor body part are welded using a welding material whose main component is an alloy that forms the rotor body member,
A steam turbine rotor characterized by the above.
複数の前記ロータ胴部材は、互いに、該ロータ胴部材を形成する合金を主成分とする溶接材料を用いて溶接されている、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータ。 In the steam turbine rotor according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of rotor body members are welded to each other using a welding material mainly composed of an alloy that forms the rotor body member.
A steam turbine rotor characterized by the above.
前記タービンケーシングと、
を備えていることを特徴とする蒸気タービン。 The steam turbine rotor according to any one of claims 1 to 4,
The turbine casing;
A steam turbine comprising:
前記軸線が延びる軸方向における前記ロータ胴部の両端に設けられてタービンケーシングに回転自在に支承されるロータ軸部を形成する軸部形成工程と、
前記ロータ胴部の前記両端に前記ロータ軸部を接合する軸部接合工程と、
を実行し、
前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数のロータ胴部材が、前記軸方向に並び相互に接合された前記ロータ胴部を形成する、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータの製造方法。 A body forming step for forming a rotor body having a circular cross-sectional shape perpendicular to the axis and a plurality of blades provided on the outer periphery; and
A shaft portion forming step for forming a rotor shaft portion that is provided at both ends of the rotor body portion in the axial direction in which the axis extends and is rotatably supported by a turbine casing;
A shaft joining step of joining the rotor shaft to the both ends of the rotor body,
Run
In the body forming step, a plurality of cylindrical rotor body members with the Ni axis alloy or FeNi base alloy as a center are formed in the rotor body part that are aligned and joined to each other in the axial direction.
A method for manufacturing a rotor for a steam turbine.
前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として柱状の複数のロータ胴部母材を前記軸方向に並べ、相互に接合して柱状のロータ胴母体を形成した後、該ロータ胴母体の前記軸線上を貫通加工して、前記ロータ胴部を形成する、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータの製造方法。 In the manufacturing method of the rotor for steam turbines of Claim 6,
In the body forming step, a plurality of columnar rotor body base materials are arranged in the axial direction with the Ni axis alloy or FeNi base alloy as the center, and are joined together to form a columnar rotor body base body. Then, through the axis of the rotor body base body to form the rotor body part,
A method for manufacturing a rotor for a steam turbine.
前記胴部形成工程では、Ｎｉ基合金又はＦｅＮｉ基合金により、前記軸線を中心として筒状の複数の前記ロータ胴部材を前記軸方向に並べ、相互に接合して前記ロータ胴部を形成する、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータの製造方法。 In the manufacturing method of the rotor for steam turbines of Claim 6,
In the body portion forming step, a plurality of cylindrical rotor body members are arranged in the axial direction with the Ni axis alloy or FeNi base alloy as the center, and the rotor body portion is formed by joining together.
A method for manufacturing a rotor for a steam turbine.
前記軸部接合工程では、前記ロータ胴部材を形成する合金を主材料とする溶接材料を用いて、前記ロータ胴部と前記ロータ軸部とを溶接する、
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータの製造方法。 In the manufacturing method of the rotor for steam turbines as described in any one of Claims 6-8,
In the shaft portion joining step, using a welding material whose main material is an alloy that forms the rotor body member, the rotor body portion and the rotor shaft portion are welded.
A method for manufacturing a rotor for a steam turbine.
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