JP6278448B2 - Liquid damper and rotary machine blade provided with the same - Google Patents

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Description

本発明は、液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼に関する。   The present invention relates to a liquid damper and a rotary machine blade provided with the same.

従来、タービンにおいては、軽量化を図るため、腹側部と背側部との各裏面によって空洞部が画成された中空構造としたタービン翼を用いている。このようなタービン翼では、振動を抑制する技術として、タービン翼の振動応答レベルを低減するため、シュラウドダンパ、板バネダンパ、シールピンダンパが採用されている（例えば、特許文献１など参照）。これらのダンパでは、翼内部や翼間に設置されており、共振時にダンパと翼が接触することから、摩擦による減衰効果を有している。   Conventionally, in order to reduce the weight of a turbine, a turbine blade having a hollow structure in which a hollow portion is defined by respective back surfaces of an abdominal side portion and a back side portion is used. In such turbine blades, shroud dampers, leaf spring dampers, and seal pin dampers are employed as techniques for suppressing vibrations in order to reduce the vibration response level of the turbine blades (see, for example, Patent Document 1). These dampers are installed inside the blades or between the blades, and have a damping effect due to friction because the dampers and the blades come into contact at the time of resonance.

特開２０１０−２０３４３５号公報JP 2010-203435 A

しかしながら、摩擦減衰を採用している従来のタービン翼では、翼とダンパとの間の接触面の状態が安定しないため、翼の振動特性が安定せず、振動を容易に予測することができなかった。そのため、タービン翼を備えたタービンの稼働が不安定になるという問題があった。
また、タービンを長時間稼働させた場合には、翼とダンパとの間で摩耗や凝着が生じることから、前述したように接触面の状態が安定しないことから、その点で改善の余地があった。 However, in conventional turbine blades that employ friction damping, the contact surface between the blade and the damper is not stable, so the blade vibration characteristics are not stable and vibration cannot be predicted easily. It was. Therefore, there has been a problem that the operation of the turbine including the turbine blades becomes unstable.
In addition, when the turbine is operated for a long time, wear and adhesion occur between the blades and the damper, and as described above, the state of the contact surface is not stable, so there is room for improvement in that respect. there were.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ダンパの減衰を安定させることで、中空翼の安定的な稼働を行うことができるとともに、振動予測を容易に行うことができる液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. By stabilizing the damping of the damper, the liquid damper can stably operate the hollow blade and can easily perform vibration prediction. And a rotating machine blade provided with the same.

上記目的を達成するため、本発明に係る液体ダンパは、腹側部と背側部との各裏面によって空洞部が画成された中空翼に配置される液体ダンパであって、前記中空翼の前記空洞部に収容されて、流動可能な粘性流体又は粘弾性流体を有し、前記空洞部に収容可能で閉塞空間を形成する筐体と、該筐体内に収容される前記粘性流体又は粘弾性流体と、を備え、前記筐体の内面には、柔軟性を有する梁状突出片が突設され、前記梁状突出片の固有振動数は、前記中空翼の固有振動数に合わせて設定されていることを特徴としている。
また、本発明に係る液体ダンパは、腹側部と背側部との各裏面によって空洞部が画成された中空翼に配置される液体ダンパであって、前記中空翼の前記空洞部に収容されて、流動可能な粘性流体又は粘弾性流体を有し、前記空洞部に収容可能で閉塞空間を形成する筐体と、該筐体内に収容される前記粘性流体又は粘弾性流体と、を備え、前記筐体の内面には、柔軟性を有する梁状突出片が突設され、前記梁状突出片には、微小な貫通孔からなる複数のオリフィスが形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a liquid damper according to the present invention is a liquid damper disposed in a hollow wing in which a hollow portion is defined by each back surface of an abdominal side portion and a back side portion. is accommodated in the cavity, have a flowable viscous fluid or viscoelastic fluid, a housing forming an accommodation possible closed space to the cavity, the viscous fluid or viscoelastic housed within the housing A beam-like protruding piece having flexibility is provided on the inner surface of the housing, and the natural frequency of the beam-like protruding piece is set in accordance with the natural frequency of the hollow blade. Tei is characterized in Rukoto.
The liquid damper according to the present invention is a liquid damper disposed in a hollow wing in which a cavity is defined by the back surfaces of the abdomen and the back, and is accommodated in the cavity of the hollow wing. A casing that has a flowable viscous fluid or viscoelastic fluid and can be accommodated in the cavity and forms a closed space; and the viscous fluid or viscoelastic fluid accommodated in the casing. A flexible beam-like projecting piece projects from the inner surface of the housing, and the beam-like projecting piece is formed with a plurality of orifices composed of minute through holes.

また、本発明に係る液体ダンパを備えた回転機械翼は、上述の液体ダンパを備えた回転機械翼であって、前記液体ダンパは、前記中空翼の空洞部内で、前記裏面に接触して設けられていることを特徴としている。   Further, the rotary machine blade provided with the liquid damper according to the present invention is the rotary machine blade provided with the liquid damper described above, and the liquid damper is provided in contact with the back surface in the hollow portion of the hollow blade. It is characterized by being.

本発明では、中空翼に生じる振動を粘性流体又は粘弾性流体を収容した液体ダンパによって減衰させることができ、振動応力の低減効果を得ることができる。つまり、共振によって中空翼同士が接触する際に、これら中空翼に設けられる液体ダンパにも衝撃力が加わり、内部の粘性流体又は粘弾性流体も励振される。このとき粘性流体又は粘弾性流体が励振されることで、その流体の運動エネルギーが熱エネルギーへと変換され、これにより中空翼の振動を低減することができ、減衰効果を発揮することになる。   In the present invention, the vibration generated in the hollow blade can be damped by the liquid damper containing the viscous fluid or the viscoelastic fluid, and the effect of reducing the vibration stress can be obtained. That is, when the hollow blades come into contact with each other by resonance, an impact force is also applied to the liquid dampers provided in these hollow blades, and the internal viscous fluid or viscoelastic fluid is also excited. At this time, when the viscous fluid or the viscoelastic fluid is excited, the kinetic energy of the fluid is converted into thermal energy, whereby vibration of the hollow blade can be reduced, and a damping effect is exhibited.

このように、本発明では、中空翼の振動を抑制する液体ダンパの減衰にかかる振動特性が安定することから、振動予測が容易に、且つより精度よく行うことができ、摩耗などの経年劣化への対応が可能となり、中空翼を備えた発電プラント等を安定的に稼働させることができる。   As described above, in the present invention, since the vibration characteristics related to the damping of the liquid damper that suppresses the vibration of the hollow blade are stable, vibration prediction can be performed easily and more accurately, and the deterioration over time such as wear can be achieved. Therefore, a power plant equipped with hollow blades can be stably operated.

また、この場合には、柔軟性を有する梁状突出片が粘性流体又は粘弾性流体の内部に配置され、振動によって梁状突出片が柔軟に振れることから、比較的、低周波領域で効果を発揮する粘性流体又は粘弾性流体のみが設けられる場合に比べて、高周波領域での振動低減効果を発揮させることができ、周波数領域を広げることができる。そのため、特に高周波領域となるガスタービンの使用に好適となる利点がある。
また、本発明では、液体ダンパを筐体型とすることが可能であり、着脱可能な構成とすることを容易に行うことができる。このように液体ダンパを着脱式とすることで、減衰効果を調整するときやメンテナンス時に適宜交換することができる利点がある。 In this case, the flexible beam-like protruding piece is arranged inside the viscous fluid or viscoelastic fluid, and the beam-like protruding piece can be flexibly shaken by vibration. Compared with the case where only the viscous fluid or the viscoelastic fluid to be exhibited is provided, the vibration reduction effect in the high frequency region can be exhibited, and the frequency region can be widened. Therefore, there exists an advantage suitable for use of the gas turbine which becomes especially a high frequency area | region.
Further, in the present invention, the liquid damper can be a housing type and can be easily configured to be detachable. By making the liquid damper detachable as described above, there is an advantage that it can be appropriately replaced when adjusting the damping effect or during maintenance.

また、この場合には、梁状突出片の共振点（固有振動数）を中空翼の共振点と一致させることで、液体ダンパを動吸振器として機能させることができ、中空翼の振動を効果的に低減することができる。あるいは、中空翼の回転に伴って生じ易い回転周方向の振動を、複数のオリフィスにより効果的に減衰することができる。 In this case, the resonance point (natural frequency) of the beam-shaped protruding piece is matched with the resonance point of the hollow blade, so that the liquid damper can function as a dynamic vibration absorber, and the vibration of the hollow blade is effective. Can be reduced. Or the vibration of the rotation circumferential direction which is easy to occur with rotation of a hollow blade can be effectively attenuated by a plurality of orifices.

また、本発明に係る液体ダンパでは、前記梁状突出片は、複数設けられていることが好ましい。   In the liquid damper according to the present invention, it is preferable that a plurality of the beam-like projecting pieces are provided.

この場合には、設計時に離調の対象となる振動モードは通常一つではないことから、それぞれの共振点にあった梁状突出片を複数設置することにより、中空翼の振動を広範な振動数領域で低減することができ、動吸振器の機能をより効果的に発揮させることができる。また、複数の梁状突出片のそれぞれの材料、厚さ寸法、長さ寸法などを変更することで減衰係数を変更することが可能となるので、固有振動数の異なる複数の梁状突出片を配置することができる。   In this case, since there is not usually one vibration mode to be detuned at the time of design, the installation of multiple beam-like projecting pieces at each resonance point allows the vibration of the hollow blade to be controlled in a wide range. It can be reduced in several regions, and the function of the dynamic vibration absorber can be exhibited more effectively. In addition, it is possible to change the damping coefficient by changing the material, thickness dimension, length dimension, etc. of each of the plurality of beam-like protruding pieces. Can be arranged.

また、本発明に係る液体ダンパでは、前記梁状突出片には、微小な貫通孔からなる複数のオリフィスが形成されていることが好ましい。   In the liquid damper according to the present invention, it is preferable that the beam-like projecting piece is formed with a plurality of orifices composed of minute through holes.

本発明では、粘性流体又は粘弾性流体が梁状突出片に形成された複数のオリフィスを通過することで、中空翼の振動エネルギーをオリフィスによる運動エネルギーに変換することができ、さらに高い減衰効果が得られることから、より広範な振動数領域を網羅した動吸振器の機能を発揮させることができる。   In the present invention, the viscous fluid or the viscoelastic fluid passes through the plurality of orifices formed in the beam-like protruding piece, so that the vibration energy of the hollow blade can be converted into the kinetic energy by the orifice, and a higher damping effect can be obtained. As a result, the function of the dynamic vibration absorber covering a wider frequency range can be exhibited.

また、本発明に係る液体ダンパでは、前記複数のオリフィスは、前記中空翼の回転周方向に向けて貫通していることが好ましい。   In the liquid damper according to the present invention, it is preferable that the plurality of orifices pass through in a rotational circumferential direction of the hollow blade.

この場合には、中空翼の回転に伴って生じ易い回転周方向の振動を、複数のオリフィスにより効果的に減衰することができる。   In this case, vibrations in the rotational circumferential direction that tend to occur with the rotation of the hollow blade can be effectively damped by the plurality of orifices.

本発明の液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼によれば、ダンパの減衰を安定させることで、中空翼の安定的な稼働を行うことができるとともに、振動予測を容易に行うことができる効果を奏する。   According to the liquid damper of the present invention and the rotary machine blade provided with the same, it is possible to stably operate the hollow blade and to easily perform vibration prediction by stabilizing the damping of the damper. There is an effect.

本発明の第１の実施の形態による蒸気タービンの概略構成を模式的示した図である。It is the figure which showed typically schematic structure of the steam turbine by the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す蒸気タービンを低圧最終段側から見た外観図である。It is the external view which looked at the steam turbine shown in FIG. 1 from the low-pressure last stage side. 中空翼を背側から見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the hollow wing from the back side. 図３に示す中空翼の翼部の断面図である。It is sectional drawing of the wing | blade part of the hollow wing | blade shown in FIG. 液体ダンパを一方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the liquid damper from one direction. 図５に示す液体ダンパに設けられる梁状突出片を示す正面図である。It is a front view which shows the beam-shaped protrusion piece provided in the liquid damper shown in FIG. 図５に示すＡ−Ａ線断面図であって、液体ダンパを他方向から見た断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 5 and is a cross-sectional view of the liquid damper as viewed from the other direction. 液体ダンパにおける翼共振時の周波数応答曲線を示す図である。It is a figure which shows the frequency response curve at the time of blade resonance in a liquid damper. 第２の実施の形態による中空翼の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the hollow wing | blade by 2nd Embodiment. 第１変形例による液体ダンパの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the liquid damper by a 1st modification. （ａ）〜（ｃ）は、第２変形例による液体ダンパを示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the liquid damper by a 2nd modification.

以下、本発明の実施の形態による液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。   Hereinafter, a liquid damper according to an embodiment of the present invention and a rotary machine blade provided with the same will be described with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態の中空翼１（回転機械翼）が適用されるタービンは、発電プラント等で用いられているものである。例えば、このような蒸気プラントとしては、高圧の蒸気を発生する蒸気発生器３と、蒸気発生器３から高圧の蒸気が直接供給される高圧蒸気タービン４と、蒸気発生器３及び高圧蒸気タービン４からの蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器５と、湿分分離加熱器５から低圧の蒸気が供給される低圧蒸気タービン（以下、蒸気タービン６という）が設けられている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the turbine to which the hollow blade 1 (rotary machine blade) of the present embodiment is applied is used in a power plant or the like. For example, such a steam plant includes a steam generator 3 that generates high-pressure steam, a high-pressure steam turbine 4 to which high-pressure steam is directly supplied from the steam generator 3, and the steam generator 3 and the high-pressure steam turbine 4. A moisture separator / heater 5 that separates and heats the moisture from the steam and a low-pressure steam turbine (hereinafter referred to as a steam turbine 6) to which low-pressure steam is supplied from the moisture separator / heater 5 are provided. .

蒸気タービン６において、湿分分離加熱器５からの蒸気は、蒸気入口６Ａに供給され、蒸気タービン６に形成されている蒸気通路６Ｂを、ロータ軸６１の軸方向（図中、矢印Ａで示す）に沿って流れる。蒸気通路６Ｂには、動翼７と静翼（以下、中空翼１という）が交互に配置されており、蒸気タービン６は、中空翼１での圧力降下によって運動エネルギーを生じさせ、これを動翼７によって回転トルクに変換している。   In the steam turbine 6, the steam from the moisture separation heater 5 is supplied to the steam inlet 6 </ b> A, and the steam passage 6 </ b> B formed in the steam turbine 6 is shown in the axial direction of the rotor shaft 61 (indicated by an arrow A in the figure). ) Flow along. In the steam passage 6B, moving blades 7 and stationary blades (hereinafter referred to as hollow blades 1) are alternately arranged, and the steam turbine 6 generates kinetic energy due to a pressure drop in the hollow blades 1 and moves it. It is converted into rotational torque by the blade 7.

動翼７は、ロータ軸６１に結合されており、これを回転駆動する。一方、中空翼１は、図１〜図３に示すように、ロータ軸６１の径方向（図中、矢印Ｒで示す）内側の端がシュラウド６２に、径方向Ｒの外側の端が翼根リング６３に、それぞれ溶接により結合されている（図３に溶接部を符号Ｅで示す）。   The rotor blade 7 is coupled to the rotor shaft 61 and rotationally drives it. On the other hand, in the hollow blade 1, as shown in FIGS. 1 to 3, the inner end of the rotor shaft 61 in the radial direction (indicated by an arrow R in the figure) is the shroud 62, and the outer end of the radial direction R is the blade root. Each ring 63 is joined by welding (the welded portion is indicated by symbol E in FIG. 3).

中空翼１と動翼７は、一対となって一個の「段」を構成しており、蒸気タービン６には、多数の段が設けられている。これら段は、蒸気通路６Ｂを上流側から下流側に向かうに従って、中空翼１及び動翼７の翼幅（ロータ軸６１に略直交する方向の翼の長さ）が、長くなるよう構成されている。蒸気通路６Ｂの最も下流側にある低圧最終段の中空翼１は、上流側の段にある中空翼１に比べて、特に翼幅が長いものとなっている。低圧最終段において、中空翼１は、図１に示すように、ロータ軸６１の周方向（図中、矢印Ｐ）に所定の間隔で複数配列されており、翼群を形成している。   The hollow blade 1 and the moving blade 7 are paired to constitute one “stage”, and the steam turbine 6 is provided with a number of stages. These stages are configured such that the width of the hollow blade 1 and the moving blade 7 (the length of the blade in a direction substantially perpendicular to the rotor shaft 61) increases as the steam passage 6B moves from the upstream side to the downstream side. Yes. The low-pressure final stage hollow blade 1 located on the most downstream side of the steam passage 6B has a particularly long blade width compared to the hollow blade 1 located on the upstream stage. In the low-pressure final stage, as shown in FIG. 1, a plurality of hollow blades 1 are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the rotor shaft 61 (arrow P in the drawing) to form a blade group.

中空翼１は、図４に示すように、主に腹側を構成する腹側部材１Ａ（腹側部）と、主に背側を構成する背側部材１Ｂ（背側部）と、を有し、腹側部材１Ａと背側部材１Ｂを組み合わせた内部に空洞部１Ｃが形成されている。腹側部材１Ａと背側部材１Ｂは、それぞれ金属製の板状部材を、互いに異なる反り方で湾曲させたものである。腹側部材１Ａは、その表面が中空翼１の腹面１ａとなるよう反りが形成されている。一方、背側部材１Ｂは、その表面が中空翼１の背面１ｂとなるよう反りが形成されている。   As shown in FIG. 4, the hollow wing 1 includes a ventral member 1 </ b> A (abdominal side portion) mainly constituting the ventral side and a dorsal side member 1 </ b> B (back side portion) mainly constituting the dorsal side. In addition, a hollow portion 1C is formed inside the combination of the ventral member 1A and the back member 1B. The abdominal member 1A and the dorsal member 1B are obtained by bending metal plate-like members in different ways of warping. The abdomen side member 1 </ b> A is warped so that the surface thereof becomes the abdominal surface 1 a of the hollow wing 1. On the other hand, the back member 1 </ b> B is warped so that the surface thereof becomes the back surface 1 b of the hollow blade 1.

中空翼１の翼部１６の内部には、液体ダンパ１０が着脱自在に内装されている。
液体ダンパ１０は、図５〜図７に示すように、空洞部１Ｃに収容可能で閉塞空間を形成する筐体１１と、この筐体１１の内部に収容される流動可能な粘性流体又は粘弾性流体１２と、を備えて構成されている。 A liquid damper 10 is detachably mounted inside the wing part 16 of the hollow wing 1.
As shown in FIGS. 5 to 7, the liquid damper 10 includes a housing 11 that can be accommodated in the hollow portion 1 </ b> C and forms a closed space, and a flowable viscous fluid or viscoelasticity that is accommodated in the housing 11. And a fluid 12.

筐体１１は、Ｎｉ合金やチタンなどの耐熱材料から構成され、６面からなる壁体によって液密な閉塞空間を形成し、翼部１６の径方向に沿って延びる形状をなしている。ここで、図５及び図７では、液体ダンパ１０に対して紙面の上側に向けて遠心力Ｆが作用している状態を示している。   The casing 11 is made of a heat-resistant material such as Ni alloy or titanium, forms a liquid-tight closed space with a wall composed of six surfaces, and has a shape extending along the radial direction of the wing part 16. Here, FIGS. 5 and 7 show a state in which the centrifugal force F acts on the liquid damper 10 toward the upper side of the drawing.

筐体１１内に収容される粘性流体又は粘弾性流体１２としては、鉛（液体）や高分子液体等が挙げられ、液体ダンパ１０の取付け位置の温度から選択される。なお、図５及び図７は、粘性流体又は粘弾性流体１２として例えば３００℃程度の高温領域で液化する鉛を使用した一例を示している。この場合、常温時には固体で筐体１１内に満たされた状態（不図示）であっても、タービン運転時のような高温時には液化する。   Examples of the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12 accommodated in the housing 11 include lead (liquid), polymer liquid, and the like, and are selected from the temperature at the mounting position of the liquid damper 10. 5 and 7 show an example in which lead liquefied in a high temperature region of about 300 ° C. is used as the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12, for example. In this case, even when the housing 11 is filled with solid (not shown) at room temperature, it liquefies at a high temperature such as during turbine operation.

筐体１１の一壁体（第１壁体１１ａ）の内面には、オリフィス構造を有するとともに、柔軟性を有する板状の梁状突出片１３が突設されている。梁状突出片１３は、例えばチタンやＮｉ合金等の材料から形成され、第１壁体１１ａの幅方向の中心位置において、その突設方向を遠心力Ｆが作用する方向（矢印Ｙ方向）に向けて設けられている。梁状突出片１３の高さ寸法Ｈ（径方向Ｒの長さ寸法）は、任意に設定することができるが、ここでは突出端１３ｂが筐体１１の第１壁体１１ａに対向する第２壁体１１ｂに近づく高さ寸法に設定されている。   On the inner surface of one wall body (first wall body 11a) of the housing 11, a plate-like beam-shaped projecting piece 13 having an orifice structure and having flexibility is projected. The beam-shaped projecting piece 13 is formed of, for example, a material such as titanium or Ni alloy, and the projecting direction at the center position in the width direction of the first wall 11a is the direction in which the centrifugal force F acts (direction of arrow Y). It is provided for. The height dimension H (the length dimension in the radial direction R) of the beam-shaped projecting piece 13 can be set arbitrarily, but here the projecting end 13b is a second surface facing the first wall 11a of the housing 11. The height is set close to the wall 11b.

梁状突出片１３には、微小な貫通孔からなる複数（図６で６個）のオリフィス１３ａが厚さ方向に貫通して形成され、これらオリフィス１３ａによって減衰機能を有するオリフィス構造が構成されている。オリフィス１３ａは、中空翼１の回転周方向に向けて貫通している。   A plurality of (six in FIG. 6) orifices 13a made of minute through holes are formed in the beam-like projecting piece 13 in the thickness direction, and an orifice structure having a damping function is configured by these orifices 13a. Yes. The orifice 13a penetrates toward the circumferential direction of the hollow blade 1.

このようなオリフィス１３ａを有する梁状突出片１３の固有振動数は、中空翼１の固有振動数に合わせて設定されている。つまり、梁状突出片１３の共振点を中空翼１の共振点に一致させることで、動吸振器として機能させることができ、振動低減効果が主に低周波数領域で発揮されることがなく、周波数領域を広げることができる。   The natural frequency of the beam-like protruding piece 13 having such an orifice 13 a is set according to the natural frequency of the hollow blade 1. That is, by making the resonance point of the beam-like protruding piece 13 coincide with the resonance point of the hollow blade 1, it can function as a dynamic vibration absorber, and the vibration reduction effect is not exhibited mainly in the low frequency region, The frequency range can be expanded.

次に、上述した構成の中空翼１の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
図４に示すように、本実施の形態のように内部に空洞部１Ｃを有する中空翼１は、内部に空洞部１Ｃを有しない中実翼に比べて固有振動数が比較的小さなものとなっており、図１に示す蒸気タービン６の作動時において、自励振動（フラッタ）が生じ易くなっている。自励振動が生じると、中空翼１には弾性変形による撓みや捩れが生じ、中空翼１の腹側部材１Ａと背側部材１Ｂとの間には、相対的な位置変動が生じる。 Next, the operation of the hollow blade 1 having the above-described configuration will be specifically described based on the drawings.
As shown in FIG. 4, the hollow blade 1 having the hollow portion 1C therein as in the present embodiment has a relatively low natural frequency compared to the solid blade having no hollow portion 1C inside. Thus, during the operation of the steam turbine 6 shown in FIG. 1, self-excited vibration (flutter) is likely to occur. When self-excited vibration occurs, the hollow wing 1 is bent or twisted due to elastic deformation, and a relative positional variation occurs between the ventral member 1A and the back member 1B of the hollow wing 1.

そして、相対的な位置変動が生じ、相対振動する中空翼１同士が共振によって接触する際には、これら中空翼１の空洞部１Ｃ内に設けられる液体ダンパ１０にも衝撃力が加わり、図５及び図７に示すように、内部の粘性流体又は粘弾性流体１２も励振される。このとき粘性流体又は粘弾性流体１２が励振されることで、その流体の運動エネルギーが熱エネルギーへと変換され、これにより中空翼１の振動を低減することができ、減衰効果を発揮することになる。つまり、中空翼１に生じる振動を粘性流体又は粘弾性流体１２を収容した液体ダンパ１０によって減衰させることができ、振動応力の低減効果を得ることができる。   When relative position fluctuations occur and the relatively vibrating hollow blades 1 come into contact with each other by resonance, an impact force is also applied to the liquid damper 10 provided in the hollow portion 1C of these hollow blades 1, and FIG. As shown in FIG. 7, the internal viscous fluid or viscoelastic fluid 12 is also excited. At this time, when the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12 is excited, the kinetic energy of the fluid is converted into thermal energy, whereby the vibration of the hollow blade 1 can be reduced and the damping effect can be exhibited. Become. That is, the vibration generated in the hollow blade 1 can be damped by the liquid damper 10 containing the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12, and the effect of reducing the vibration stress can be obtained.

このように、中空翼１の振動を抑制する液体ダンパ１０の減衰にかかる振動特性が安定することから、振動予測が容易に、且つより精度よく行うことができ、摩耗などの経年劣化への対応が可能となり、中空翼１備えた発電プラント等を安定的に稼働させることができる。   As described above, since the vibration characteristics related to the damping of the liquid damper 10 that suppresses the vibration of the hollow blade 1 are stable, the vibration can be predicted easily and more accurately, and it is possible to deal with aged deterioration such as wear. Thus, the power plant equipped with the hollow blade 1 can be operated stably.

また、柔軟性を有する梁状突出片１３が粘性流体又は粘弾性流体１２の内部に配置され、振動によって梁状突出片１３が柔軟に振れることから、比較的、低周波領域で効果を発揮する粘性流体又は粘弾性流体１２のみが設けられる場合に比べて、高周波領域での振動低減効果を発揮させることができ、周波数領域を広げることができる。そのため、特に高周波領域となるガスタービンの使用に好適となる利点がある。   In addition, since the beam-like protruding piece 13 having flexibility is disposed inside the viscous fluid or viscoelastic fluid 12 and the beam-like protruding piece 13 can be flexibly shaken by vibration, an effect is exhibited in a relatively low frequency region. Compared with the case where only the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12 is provided, the vibration reduction effect in the high frequency region can be exhibited, and the frequency region can be widened. Therefore, there exists an advantage suitable for use of the gas turbine which becomes especially a high frequency area | region.

また、本実施の形態では、液体ダンパ１０が筐体１１を備えているので、インテグラルシュラウド２に対して容易に着脱可能となる。このように液体ダンパ１０を着脱式とすることで、減衰効果を調整するときやメンテナンス時に適宜交換することができる利点がある。   In the present embodiment, since the liquid damper 10 includes the housing 11, the liquid damper 10 can be easily attached to and detached from the integral shroud 2. Thus, by making the liquid damper 10 detachable, there is an advantage that it can be replaced as appropriate when adjusting the damping effect or during maintenance.

また、本実施の形態では、梁状突出片１３の共振点（固有振動数）を中空翼１の共振点と一致させることで、液体ダンパ１０を動吸振器として機能させることができ、中空翼１の振動を効果的に低減することができる。   Further, in the present embodiment, the liquid damper 10 can function as a dynamic vibration absorber by matching the resonance point (natural frequency) of the beam-like projecting piece 13 with the resonance point of the hollow blade 1. 1 vibration can be effectively reduced.

さらに、本実施の形態では、梁状突出片１３にオリフィス１３ａが形成されているので、粘性流体又は粘弾性流体１２が梁状突出片１３に形成されたオリフィス１３ａを通過することで、中空翼１の振動エネルギーをオリフィス１３ａによる運動エネルギーに変換することができ、さらに高い減衰効果が得られることから、より広範な振動数領域を網羅した動吸振器の機能を発揮させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the orifice 13a is formed in the beam-like protruding piece 13, so that the viscous fluid or viscoelastic fluid 12 passes through the orifice 13a formed in the beam-like protruding piece 13, so that the hollow blade 1 vibration energy can be converted into kinetic energy by the orifice 13a, and a higher damping effect can be obtained. Therefore, the function of the dynamic vibration absorber covering a wider frequency range can be exhibited.

また、オリフィス１３ａが中空翼１の回転周方向に向けて貫通するように設けられているので、中空翼１の回転に伴って生じ易い回転周方向の振動を、オリフィス１３ａにより効果的に減衰することができる。なお、オリフィス１３ａの貫通方向は、回転周方向に限定されることはなく、径方向、あるいはロータ軸方向としてもよい。   Further, since the orifice 13a is provided so as to penetrate in the rotation circumferential direction of the hollow blade 1, the vibration in the rotation circumferential direction that is likely to occur with the rotation of the hollow blade 1 is effectively attenuated by the orifice 13a. be able to. The penetrating direction of the orifice 13a is not limited to the rotational circumferential direction, and may be the radial direction or the rotor axial direction.

ここで、本実施の形態の中空翼１の効果について、図８を用いて説明する。
図８に示す翼共振時の周波数応答曲線は、翼を梁モデルに置き換え、対象モードを曲げ１次として、液体ダンパを備えた場合と、備えていない場合についてそれぞれ解析した結果の一例である。液体ダンパには，鉛（液体）と梁構造（梁状突出片）のオリフィスを想定した。なお，液体ダンパの質量は翼に対して小さいため省略している。この結果、液体ダンパを備えた翼では、液体ダンパを備えていない翼に比べて、最大で４０％の振幅低減効果が得られることが確認できる。 Here, the effect of the hollow blade 1 of this Embodiment is demonstrated using FIG.
The frequency response curve at the time of blade resonance shown in FIG. 8 is an example of a result obtained by replacing the blade with a beam model and analyzing the case where the target mode is the bending primary and the liquid damper is not provided. The liquid damper was assumed to be an orifice of lead (liquid) and a beam structure (beam-like protruding piece). The mass of the liquid damper is omitted because it is smaller than the blade. As a result, it can be confirmed that the blade having the liquid damper can obtain an amplitude reduction effect of 40% at the maximum as compared with the blade having no liquid damper.

上述した本実施の形態による液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼では、ダンパの減衰を安定させることで、中空翼１の安定的な稼働を行うことができるとともに、振動予測を容易に行うことができる効果を奏する。   In the liquid damper according to the present embodiment described above and the rotary machine blade provided with the same, it is possible to stably operate the hollow blade 1 and to easily perform vibration prediction by stabilizing the damping of the damper. There is an effect that can be.

次に、本発明の液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。   Next, another embodiment of the liquid damper according to the present invention and a rotary machine blade including the same will be described with reference to the accompanying drawings. However, the same or similar members and parts as those in the first embodiment described above will be described. The same reference numerals are used to omit the description, and a configuration different from that of the first embodiment will be described.

（第２の実施の形態）
例えば、上述した第１の実施の形態では、静翼の中空翼１を液体ダンパ１０の適用対象としているが、これに限定されることはなく、例えば動翼の中空翼を適用対象としてもかまわない。また、第１の実施の形態では、蒸気タービンを液体ダンパの適用対象とした一例を示しているが、ガスタービンを対象としてもかまわない。 (Second Embodiment)
For example, in the first embodiment described above, the stationary blade hollow blade 1 is an application target of the liquid damper 10, but the present invention is not limited to this, and for example, a moving blade hollow blade may be applied. Absent. In the first embodiment, an example in which a steam turbine is an application target of a liquid damper is shown, but a gas turbine may be used.

図９に示す第２の実施の形態による中空翼８は、ガスタービンにおいて、図１に示すロータ軸６１に対して、このロータ軸６１方向に沿って多段にわたって設けられ、ロータ軸６１側に保持されるクリスマスツリー型の翼根８１を有する動翼である。また、この中空翼８は、高温ガスに曝される翼部８２と、この翼部８２を支持するプラットホーム８３と、プラットホーム８３と翼根８１とを連結するシャンク８４と、を備えている。翼根８１は、図示しない円板に埋め込まれて、中空翼８を支持している。   The hollow blade 8 according to the second embodiment shown in FIG. 9 is provided in multiple stages along the direction of the rotor shaft 61 with respect to the rotor shaft 61 shown in FIG. This is a moving blade having a Christmas tree-shaped blade root 81. The hollow blade 8 includes a blade 82 that is exposed to a high-temperature gas, a platform 83 that supports the blade 82, and a shank 84 that connects the platform 83 and the blade root 81. The blade root 81 is embedded in a disk (not shown) and supports the hollow blade 8.

中空翼８のプラットホーム８３には、隙間をあけて隣接する他の中空翼側の一側面８３ａ（回転軸の円周方向における一側面）において、図示しない減衰材料が収容される凹溝８３ｂが設けられている。この凹溝８３ｂにより、中空翼８の翼部８２側を流動する高温の蒸気が翼根８１側へ流れ込むのを防いでいると共に、中空翼８の内部を通ってこれら中空翼８を冷却する冷却媒体である冷却空気が翼根８１側から翼部８２側へ漏れ出すのを防いでいる。   The platform 83 of the hollow blade 8 is provided with a concave groove 83b in which a damping material (not shown) is accommodated on one side surface 83a (one side surface in the circumferential direction of the rotating shaft) on the other hollow blade side adjacent to each other with a gap. ing. The concave groove 83b prevents high-temperature steam flowing on the blade portion 82 side of the hollow blade 8 from flowing into the blade root 81 side, and cooling the hollow blade 8 through the inside of the hollow blade 8 Cooling air as a medium is prevented from leaking from the blade root 81 side to the blade portion 82 side.

中空翼８の翼部８２の内部には、液体ダンパ１０が着脱自在に内装されている。液体ダンパ１０は、図４に示す上述した第１の実施の形態と同様に粘性流体又は粘弾性流体１２が収容された筐体１１であって、この筐体１１が翼部８２の径方向に沿って延びる形状となっている。なお、本実施の形態の液体ダンパ１０にも第１の実施の形態と同様に梁状突出片１３やオリフィス１３ａが設けられている。つまり、梁状突出片１３の共振点を翼部８２の共振点と一致させることで、動吸振器として機能し、翼振動を効果的に低減することができる。   Inside the wing portion 82 of the hollow wing 8, the liquid damper 10 is detachably mounted. The liquid damper 10 is a casing 11 in which a viscous fluid or a viscoelastic fluid 12 is accommodated as in the first embodiment shown in FIG. 4, and the casing 11 extends in the radial direction of the wing portion 82. It has a shape extending along. Note that the liquid damper 10 of the present embodiment is also provided with a beam-like protruding piece 13 and an orifice 13a, as in the first embodiment. That is, by making the resonance point of the beam-like protruding piece 13 coincide with the resonance point of the blade portion 82, it functions as a dynamic vibration absorber, and blade vibration can be effectively reduced.

以上、本発明による液体ダンパ、及びこれを備えた回転機械翼の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、液体ダンパとして、梁状突出片１３を省略してもよいし、オリフィス１３ａが形成されていない梁状突出片１３を用いることも可能である。 The liquid damper according to the present invention and the embodiment of the rotary machine blade including the liquid damper have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. Is possible.
For example, the beam-like protruding piece 13 may be omitted as the liquid damper, or the beam-like protruding piece 13 having no orifice 13a may be used.

なお、液体ダンパ１０に設けられる梁状突出片１３の材料、厚さ寸法、長さ寸法、突設方向は、適宜変更することが可能である。
例えば、図１０に示す第１変形例の液体ダンパ１０Ｂように、高さＨの異なる３つの梁状突出片１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）を平行に互いに間隔をあけて突設させることも可能である。なお、図１０に示す梁状突出片のうち、高さＨが最も高い梁状突出片１３Ａと二番目に高い梁状突出片１３Ｂにはオリフィス１３ａが形成され、最も高さの低い梁状突出片１３Ｃにはオリフィスが設けられていない。このように複数の梁状突出片１３を液体ダンパに設ける場合、設計時に離調の対象となる振動モードは通常一つではないことから、それぞれの共振点にあった梁状突出片１３を複数設置することにより、中空翼の振動を広範な振動数領域で低減することができ、動吸振器の機能をより効果的に発揮させることができる。
また、複数の梁状突出片のそれぞれの材料、厚さ寸法、長さ寸法、突設方向などを変更することで減衰係数を変更することが可能となるので、固有振動数の異なる複数の梁状突出片を配置することができる。 Note that the material, thickness dimension, length dimension, and projecting direction of the beam-like projecting piece 13 provided in the liquid damper 10 can be changed as appropriate.
For example, as in the liquid damper 10B of the first modified example shown in FIG. 10, it is possible to project three beam-like projecting pieces 13 (13A, 13B, 13C) having different heights H in parallel and spaced from each other. It is. Of the beam-shaped protruding pieces shown in FIG. 10, an orifice 13a is formed in the beam-shaped protruding piece 13A having the highest height H and the beam-shaped protruding piece 13B having the second highest height, and the beam-shaped protruding piece having the lowest height. The piece 13C is not provided with an orifice. When a plurality of beam-like projecting pieces 13 are provided in the liquid damper in this way, the vibration mode to be detuned at the time of design is not usually one. Therefore, a plurality of beam-like projecting pieces 13 at each resonance point are provided. By installing, the vibration of the hollow blade can be reduced in a wide frequency range, and the function of the dynamic vibration absorber can be exhibited more effectively.
In addition, the damping coefficient can be changed by changing the material, thickness dimension, length dimension, projecting direction, etc. of each of the plurality of beam-like projecting pieces. A protruding piece can be arranged.

また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す第２変形例の液体ダンパ１０Ｃように、突設方向が異なるように第１梁状突出片１３Ｄ、及び第２梁状突出片１３Ｅを設けるようにしてもよい。ここで、図１１（ａ）は、粘性流体又は粘弾性流体１２が省略されている。すなわち、第１梁状突出片１３Ｄは筐体１１の第１壁体１１ａに垂設され、第２梁状突出片１３Ｅは第１壁体１１ａに隣接する第３壁体１１ｃに垂設され、第１梁状突出片１３Ｄと第２梁状突出片１３Ｅとが互いに直交する方向に向けて突設されている。なお、図１１（ｂ）は、紙面の下側から上側に向けて遠心力Ｆが作用した図であり、図１１（ｃ）は、紙面の左側から右側に向けて遠心力Ｆが作用した図になっている。   Further, like the liquid damper 10C of the second modified example shown in FIGS. 11A to 11C, the first beam-like protruding piece 13D and the second beam-like protruding piece 13E are provided so that the protruding directions are different. It may be. Here, in FIG. 11A, the viscous fluid or the viscoelastic fluid 12 is omitted. That is, the first beam-shaped protruding piece 13D is suspended from the first wall 11a of the housing 11, and the second beam-shaped protruding piece 13E is suspended from the third wall 11c adjacent to the first wall 11a. The first beam-like projecting piece 13D and the second beam-like projecting piece 13E are projected in directions orthogonal to each other. 11B is a diagram in which the centrifugal force F acts from the lower side to the upper side of the paper surface, and FIG. 11C is a diagram in which the centrifugal force F acts from the left side to the right side of the paper surface. It has become.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。   In addition, it is possible to appropriately replace the constituent elements in the above-described embodiments with well-known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-described embodiments may be appropriately combined.

１、８ 中空翼（回転機械翼）
１Ａ 腹側部材（腹側部）
１Ｂ 背側部材（背側部）
１Ｃ 空洞部
６ 蒸気タービン
７ 動翼
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 液体ダンパ
１１ 筐体
１２ 粘性流体又は粘弾性流体
１３、１３Ａ〜１３Ｅ 梁状突出片
１３ａ オリフィス
６１ ロータ軸 1, 8 Hollow blade (rotary machine blade)
1A Ventral member (ventral part)
1B Dorsal member (back side)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1C Cavity part 6 Steam turbine 7 Rotor blade 10, 10A, 10B, 10C Liquid damper 11 Case 12 Viscous fluid or viscoelastic fluid 13, 13A-13E Beam-like protruding piece 13a Orifice 61 Rotor shaft

Claims (8)

腹側部と背側部との各裏面によって空洞部が画成された中空翼に配置される液体ダンパであって、
前記中空翼の前記空洞部に収容されて、流動可能な粘性流体又は粘弾性流体を有し、
前記空洞部に収容可能で閉塞空間を形成する筐体と、
該筐体内に収容される前記粘性流体又は粘弾性流体と、
を備え、
前記筐体の内面には、柔軟性を有する梁状突出片が突設され、
前記梁状突出片の固有振動数は、前記中空翼の固有振動数に合わせて設定されていることを特徴とする液体ダンパ。 A liquid damper disposed in a hollow wing in which a cavity is defined by each back surface of the ventral side and the back side;
Is accommodated in the hollow portion of the hollow blades, it has a flowable viscous fluid or viscoelastic fluid,
A housing that can be accommodated in the cavity and forms a closed space;
The viscous fluid or viscoelastic fluid housed in the housing;
With
On the inner surface of the casing, a beam-like protruding piece having flexibility is protruded,
The natural frequency of the beam-shaped protruding piece, liquid damper, wherein that you have been set to match the natural frequency of said hollow wings. 前記梁状突出片は、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体ダンパ。 The liquid damper according to claim 1 , wherein a plurality of the beam-shaped protruding pieces are provided. 前記梁状突出片には、微小な貫通孔からなる複数のオリフィスが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体ダンパ。 3. The liquid damper according to claim 1, wherein the beam-like projecting piece has a plurality of orifices formed of minute through holes. 前記複数のオリフィスは、前記中空翼の回転周方向に向けて貫通していることを特徴とする請求項３に記載の液体ダンパ。 4. The liquid damper according to claim 3 , wherein the plurality of orifices penetrates in a rotation circumferential direction of the hollow blade. 腹側部と背側部との各裏面によって空洞部が画成された中空翼に配置される液体ダンパであって、
前記中空翼の前記空洞部に収容されて、流動可能な粘性流体又は粘弾性流体を有し、
前記空洞部に収容可能で閉塞空間を形成する筐体と、
該筐体内に収容される前記粘性流体又は粘弾性流体と、
を備え、
前記筐体の内面には、柔軟性を有する梁状突出片が突設され、
前記梁状突出片には、微小な貫通孔からなる複数のオリフィスが形成されていることを特徴とする液体ダンパ。 A liquid damper disposed in a hollow wing in which a cavity is defined by each back surface of the ventral side and the back side;
Housed in the hollow portion of the hollow wing, and having a viscous fluid or viscoelastic fluid capable of flowing;
A housing that can be accommodated in the cavity and forms a closed space;
The viscous fluid or viscoelastic fluid housed in the housing;
With
On the inner surface of the casing, a beam-like protruding piece having flexibility is protruded,
A liquid damper, wherein the beam-like projecting piece is formed with a plurality of orifices composed of minute through holes . 前記梁状突出片は、複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液体ダンパ。 The liquid damper according to claim 5 , wherein a plurality of the beam-like protruding pieces are provided. 前記複数のオリフィスは、前記中空翼の回転周方向に向けて貫通していることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体ダンパ。 Wherein the plurality of orifices, liquid damper according to claim 5 or 6, characterized in that penetrates toward the circumferential direction of rotation of said hollow wings. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体ダンパを備えた回転機械翼であって、
前記液体ダンパは、前記中空翼の空洞部内で、前記裏面に接触して設けられていることを特徴とする液体ダンパを備えた回転機械翼。 A rotary machine blade including the liquid damper according to any one of claims 1 to 7 ,
The rotary machine blade provided with a liquid damper, wherein the liquid damper is provided in contact with the back surface in the hollow portion of the hollow blade.
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