(57)【要約】【課題】蒸気タービンの起動時からタービン定格回転数に至る過程において、全周一群構造を実現し、隣接する動翼の連結部材の接触面間における接触反力の増加が抑制できる蒸気タービンを提供する。【解決手段】実施形態の蒸気タービン１０は、根元から先端に亘って捻じれた翼部４０と、翼部４０の先端に形成され、翼部４０の背側と腹側にそれぞれ延伸されたシュラウド４１とを備える動翼２２を、タービンロータ２１の周方向に複数備える。背側に延伸された背側シュラウド５０と、背側シュラウド５０と周方向に隣接する腹側に延伸された腹側シュラウド６０とが平面と凸曲面によって接する接触部９０と、接触部９０よりも上流側に位置し、背側シュラウド５０と腹側シュラウド６０とが、平面と平面によって接する接触部９１とを備え、接触部９０において、背側シュラウド５０と腹側シュラウド６０とが常に接触している。【選択図】図３
2015075070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
根元から先端に亘って捻じれた翼部と、前記翼部の先端に形成され、前記翼部の背側と腹側にそれぞれ延伸された先端連結部材とを備える動翼を、タービンロータの周方向に複数備えた蒸気タービンであって、
前記背側に延伸された背側先端連結部材と、前記背側先端連結部材と周方向に隣接する前記腹側に延伸された腹側先端連結部材とが、平面と凸曲面または凸曲面と凸曲面によって接する第１の接触部と、
前記第１の接触部よりも上流側に位置し、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが、平面と平面によって接する第２の接触部と
を備え、
前記第１の接触部において、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが常に接触していることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記第２の接触部において、
前記蒸気タービンの起動時および回転上昇時には、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが離れており、
前記蒸気タービンの定格回転時には、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが接触していることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記動翼が、
前記翼部の根元と先端との間に位置し、前記翼部の背側と腹側にそれぞれ設けられた中間連結部材を備え、
前記中間連結部材が、
前記背側に設けられた背側中間連結部材と、前記背側中間連結部材と周方向に隣接する前記腹側に設けられた腹側中間連結部材とが、平面と凸曲面または凸曲面と凸曲面によって接する第３の接触部と、
前記第３の接触部よりも上流側に位置し、前記背側中間連結部材と前記腹側中間連結部材とが、平面と平面によって接する第４の接触部と
を備え、
前記第３の接触部において、前記背側中間連結部材と前記腹側中間連結部材とが常に接触していることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記第４の接触部において、
前記蒸気タービンの起動時および回転上昇時には、前記背側中間連結部材と前記腹側中間連結部材とが離れており、
前記蒸気タービンの定格回転時には、前記背側中間連結部材と前記腹側中間連結部材とが接触していることを特徴とする請求項３記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に蒸気タービンの動翼は、蒸気の流れおよび流れの乱れ成分によって、広範な範囲の周波数で絶えず励振される。これらの励振力に対する翼構造の振動応答には、各振動モードにおける固有振動数や減衰力の大きさが関係している。
【０００３】
そこで、動翼の翼先端部には、スナッバ、カバーまたはシュラウドと称する先端連結部材が設けられている。この先端連結部材を設け、タービンロータの回転時、特に定格回転時において、動翼に作用する遠心力により発生するねじり戻り（以下、アンツイストという。）を利用して、隣接する翼先端部の先端連結部材どうしを接触させて、動翼の先端部を拘束している。このような隣接する先端連結部材どうしを接触させて周方向に連結させる構造を全周一群構造という。
【０００４】
このように動翼の先端部を拘束することによって、タービンロータの回転時の翼剛性の増加と振動減衰の効果を狙っている。これにより、共振応答の大きい低次振動モードの共振を抑制するとともに、共振応答の小さい高次振動モードにおいては、共振に対する信頼性を向上することができる。
【０００５】
しかしながら、蒸気タービンの低圧段における最終のタービン段落の動翼のように翼長が長くなると、振動振幅が大きくなり、翼先端部の先端連結部位近傍および翼根元部に局所的に過大応力が発生する。そして、これらの箇所に損傷が発生することがある。そこで、動翼の翼先端部と翼根元部との中間の腹側と背側のそれぞれに中間連結部材を設け、前述同様にアンツイスト現象を利用して、定格回転時に、隣接する中間連結部材どうしを接触連結させている。このように、翼先端部に加えて翼中間部においても動翼を拘束し、応力集中の緩和を図り、過大応力の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０４０２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先端連結部材や中間連結部材を有する動翼において、タービン起動時または低回転数域からタービン高回転数域までの接触を同じ１つの接触面で実現しようとすると、接触面において、タービン高回転数域での接触反力が過大になって、連結部位近傍に局所的に過大応力が発生する。
【０００８】
また、タービンロータの回転数に応じて、ある接触面から他の接触面に移行する構造の連結部材では、移行過程において、隣接する連結部材どうしが接触しない単翼状態となることがある。すなわち、隣接する連結部材どうしが接触しない単翼状態となる場合には、蒸気タービンの全運転範囲において、全周一群構造を実現できない。そのため、共振に対する信頼性に問題がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、蒸気タービンの起動時からタービン定格回転数に至る過程において、全周一群構造を実現し、隣接する動翼の連結部材の接触面間における接触反力の増加を抑制することができる蒸気タービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の蒸気タービンは、根元から先端に亘って捻じれた翼部と、前記翼部の先端に形成され、前記翼部の背側と腹側にそれぞれ延伸された先端連結部材とを備える動翼を、タービンロータの周方向に複数備える。
【００１１】
また、蒸気タービンは、前記背側に延伸された背側先端連結部材と、前記背側先端連結部材と周方向に隣接する前記腹側に延伸された腹側先端連結部材とが、平面と凸曲面または凸曲面と凸曲面によって接する第１の接触部と、前記第１の接触部よりも上流側に位置し、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが、平面と平面によって接する第２の接触部とを備える。そして、前記第１の接触部において、前記背側先端連結部材と前記腹側先端連結部材とが常に接触している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態の蒸気タービンの鉛直方向の子午断面を示す図である。
【図２】実施の形態の蒸気タービンにおける動翼をタービンロータのロータディスクに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】実施の形態の蒸気タービンが停止状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図４】実施の形態の蒸気タービンのタービンロータが定格回転状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図５】実施の形態の蒸気タービンが停止状態における動翼の中間連結部材を半径方向外側から見たときの平面図である。
【図６】実施の形態の蒸気タービンのタービンロータが定格回転状態における動翼の中間連結部材を半径方向外側から見たときの平面図である。
【図７】従来の蒸気タービンが停止状態から定格回転状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図８】従来の蒸気タービンが停止状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図９】従来の蒸気タービンのタービンロータが回転上昇状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図１０】従来の蒸気タービンのタービンロータが定格回転状態における動翼のシュラウドを半径方向外側から見たときの平面図である。
【図１１】実施の形態の蒸気タービンの動翼を使用した時の評価結果を示す図である。
【図１２】比較例１に係る動翼を使用した時の評価結果を示す図である。
【図１３】比較例２に係る動翼を使用した時の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、実施の形態の蒸気タービン１０の鉛直方向の子午断面を示す図である。なお、ここでは、低圧タービンを例示して説明する。
【００１５】
図１に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング２０を備え、このケーシング２０内には、タービンロータ２１が貫設されている。タービンロータ２１には、ロータディスク２１ａが形成され、このロータディスク２１ａに、複数の動翼２２が周方向に植設されている。複数の動翼２２を周方向に備えた動翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に複数段構成されている。なお、タービンロータ２１は、図示しないロータ軸受によって回転可能に支持されている。
【００１６】
ケーシング２０の内周には、ダイアフラム外輪２３が設置され、このダイアフラム外輪２３の内側には、ダイアフラム内輪２４が設置されている。また、ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２４との間には、周方向に複数の静翼２５が配置され、静翼翼列を構成している。この静翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に動翼翼列と交互に複数段備えられている。そして、静翼翼列と、その直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成している。
【００１７】
ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２４との間には、主蒸気が流れる環状の蒸気通路２９が形成されている。タービンロータ２１とケーシング２０との間には、蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドシール部２６が設けられている。また、タービンロータ２１とダイアフラム内輪２４との間には、この間を蒸気が下流側へ通過するのを防止するために、シール部２７が設けられている。
【００１８】
また、蒸気タービン１０には、クロスオーバ管２８からの蒸気を蒸気タービン１０の内部に蒸気を導入するための蒸気入口管（図示しない）がケーシング２０を貫通して設けられている。最終段のタービン段落の下流側には、タービン段落において膨張仕事をした蒸気を排気するための排気通路（図示しない）が設けられている。この排気通路は、復水器（図示しない）に連通されている。
【００１９】
次に、蒸気タービン１０における動翼２２の構成について説明する。
【００２０】
図２は、実施の形態の蒸気タービン１０における動翼２２をタービンロータ２１のロータディスク２１ａに取り付けた状態を示す斜視図である。ここで、動翼２２（タービンロータ２１）の回転動向Ｄを矢印で示している（以下、同じ）。
【００２１】
図２に示すように、動翼２２は、翼根元から翼先端に亘って捻じれた翼部４０と、翼部４０の翼先端に形成されたシュラウド４１と、翼根元よりも半径方向内側に形成された翼植込部４２とを備える。
【００２２】
シュラウド４１は、背側に延伸された背側シュラウド５０および腹側に延伸された腹側シュラウド６０を備える。シュラウド４１は、例えば、翼部４０と一体的に形成される。ここで、シュラウド４１は先端連結部材として、背側シュラウド５０は背側先端連結部材として、腹側シュラウド６０は腹側先端連結部材として機能する。翼植込部４２として、ここでは、フォーク型の翼植込部を示しているがこの形状に限られない。
【００２３】
動翼２２は、翼部４０の翼根元と翼先端（シュラウド４１）との間に中間連結部材４３を備えている。中間連結部材４３は、翼部４０の背側に設けられた背側中間連結部材７０および翼部４０の腹側に設けられた腹側中間連結部材８０を備えている。
【００２４】
なお、中間連結部材４３は、例えば、翼部４０の翼長方向のほぼ中央に設けられる。また、翼部４０のねじり剛性等を考慮して、例えば、翼長方向の中央よりも翼先端側、または翼根元側に設けられることもある。
【００２５】
動翼２２の翼植込部４２は、図２に示すように、タービンロータ２１の外周に形成された円筒状のロータディスク２１ａの植込溝３０に嵌め込まれている。動翼２２は、例えば、翼植込部４２とロータディスク２１ａとを係合するピン３１で固定されている。このようにして、ロータディスク２１ａには、複数枚の動翼２２が周方向に固定されている。
【００２６】
ここで、タービンロータ２１が回転すると、回転数の上昇に伴い、翼部４０には、翼根元から翼先端に向かって遠心力が作用する。翼部４０が捻じれているため、遠心力によって、翼部４０にアンツイストが発生する。図２において、シュラウド４１および中間連結部材４３に作用するアンツイストのモーメントの向きを矢印で示している。
【００２７】
次に、シュラウド４１および中間連結部材４３の構成について説明する。
【００２８】
まず、シュラウド４１の構成について説明する。図３は、実施の形態の蒸気タービン１０が停止状態における動翼２２のシュラウド４１を半径方向外側から見たときの平面図である。図４は、実施の形態の蒸気タービン１０のタービンロータが定格回転状態における動翼２２のシュラウド４１を半径方向外側から見たときの平面図である。
【００２９】
なお、図３および図４には、シュラウド４１に作用するアンツイストのモーメントの向きを矢印で示している。また、図３および図４において、シュラウド４１を介して、左側が上流側（入口側）で、右側が下流側（出口側）である。
【００３０】
ここでは、説明の便宜上、隣接するシュラウド４１のうち、一方のシュラウド４１には添え字として「ａ」を付記し、他方のシュラウド４１には添え字として「ｂ」を付記する。また、図３および図４において示されたＲａは、背側シュラウド５０ａの端面５１ａが凸曲面で構成された場合に説明上使用する符号である。
【００３１】
図３に示すように、背側シュラウド５０ａは、周方向に凸状の形状を有し、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂは、周方向に凹状の形状を有している。具体的には、半径方向外側から見たときに、背側シュラウド５０ａは、例えば、回転方向に行くに伴い、タービンロータ軸方向の幅が狭くなる台形凸状形状に形成されている。腹側シュラウド６０ｂは、例えば、回転方向に行くに伴い、タービンロータ軸方向の幅が狭くなる台形凹状形状に形成されている。そして、背側シュラウド５０ａの凸部が、腹側シュラウド６０ｂの凹部に入り込むように隣接している。
【００３２】
背側シュラウド５０ａの凸部の先端の端面５１ａは、平面または凸曲面で構成されている。背側シュラウド５０ａの端面５１ａを挟む端面５２ａ、５３ａは、平面で構成されている。一方、腹側シュラウド６０ｂの凹部の底部の端面６１ｂは、凸曲面で構成される。腹側シュラウド６０ｂの端面６１ｂを挟む端面６２ｂ、６３ｂは、平面で構成されている。なお、端面５１ａを凸曲面で構成し、端面６１ｂを平面または凸曲面で構成してもよい。
【００３３】
蒸気タービン１０が停止状態では、図３に示すように、背側シュラウド５０ａの端面５１ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６１ｂとが接触部９０で接触している。すなわち、接触部９０では、平面と凸曲面、または凸曲面と凸曲面が接触している。したがって、接触部９０においては、平面どうしの接触ではなく、半径方向に線状に接触している。
【００３４】
ここで、接触部９０は、第１の接触部として機能する。また、図３に示した状態は、蒸気タービン１０が停止状態から所定の回転数まで維持される。
【００３５】
蒸気タービン１０のタービンロータが、例えば、定格回転状態では、上記したように、背側シュラウド５０ａの端面５１ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６１ｂとが接触部９０で接触している。さらに、図４に示すように、接触部９０よりも上流側に位置し、背側シュラウド５０ａの端面５２ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６２ｂとが接触部９１で接触している。端面５２ａおよび端面６２ｂは、平面で構成されているため、接触部９１では、平面と平面とが面接触している。
【００３６】
上記したように、背側シュラウド５０ａの端面５１ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６１ｂとは、常に接触部９０で接触している。また、蒸気タービン１０における回転数が所定の回転数以上では、背側シュラウド５０ａの端面５２ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６２ｂとが接触部９１で接触する。
【００３７】
ここで、接触部９０における作用を、図３および図４を参照して説明する。
【００３８】
蒸気タービン１０が停止状態から定格回転状態におけるアンツイストは、各動翼２２において存在する回転中心Ｏを中心に発生する。
【００３９】
アンツイストによる回転により接触部９１において押し付ける側に配設された動翼２２ｂでは、回転中心Ｏを中心に半径Ｒｂで回転する。一方、アンツイストによる回転により接触部９１において押し付けられる側に配設された動翼２２ａでは、回転中心Ｏを中心に半径Ｒａで回転する。アンツイスト力は、上記した半径方向に直角な方向に作用する。
【００４０】
端面６１ｂが凸曲面、端面５１ａが平面の場合、端面６１ｂを半径Ｒｂの円弧形状に形成することで、アンツイスト力が円弧接線方向に働く。そのため、接触部９０では、接触反力は小さいものの、蒸気タービン１０の停止状態から定格回転状態に至るまで常に接触が確保される。
【００４１】
端面６１ｂが凸曲面、端面５１ａが凸曲面の場合、端面６１ｂを半径Ｒｂの円弧形状に形成し、端面５１ａを半径Ｒａの円弧形状に形成することで、アンツイスト力が円弧接線方向に働く。そのため、接触部９０では、接触反力は小さいものの、蒸気タービン１０の停止状態から定格回転状態に至るまで常に接触が確保される。
【００４２】
このように、蒸気タービン１０の停止状態から定格回転状態に至るまで、全周一群構造を実現できる。また、接触部９０においては、タービンロータ回転数によらず、ほぼ一定の接触反力が得られる。一方、接触部９１では、端面６２ｂと端面５２ａとが接触するタービンロータ回転数である接触開始回転数を回転上昇時における所定の回転数とすることで、定格回転時における接触反力を許容反力以下に抑制することができる。
【００４３】
次に、中間連結部材４３の構成について説明する。図５は、実施の形態の蒸気タービン１０が停止状態における動翼２２の中間連結部材４３を半径方向外側から見たときの平面図である。図６は、実施の形態の蒸気タービン１０のタービンロータが定格回転状態における動翼２２の中間連結部材４３を半径方向外側から見たときの平面図である。
【００４４】
なお、図５および図６には、中間連結部材４３に作用するアンツイストのモーメントの向きを矢印で示している。ここでは、説明の便宜上、隣接する中間連結部材４３のうち、一方の中間連結部材４３には添え字として「ａ」を付記し、他方の中間連結部材４３には添え字として「ｂ」を付記する。また、図５および図６において示されたＲａは、背側中間連結部材７０ａの端面７１ａが凸曲面で構成された場合に説明上使用する符号である。
【００４５】
図５に示すように、背側中間連結部材７０ａは、周方向の端部に凸状部を有し、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂは、周方向の端部に凹状部を有している。具体的には、半径方向外側から見たときに、背側中間連結部材７０ａの端部は、例えば、回転方向に行くに伴い、タービンロータ軸方向の幅が狭くなる台形凸状形状に形成されている。腹側中間連結部材８０ｂの端部は、例えば、回転方向に行くに伴い、タービンロータ軸方向の幅が狭くなる台形凹状形状に形成されている。そして、背側中間連結部材７０ａの凸状部が、腹側中間連結部材８０ｂの凹状部に入り込むように隣接している。
【００４６】
背側中間連結部材７０ａの凸状部の先端の端面７１ａは、平面または凸曲面で構成されている。背側中間連結部材７０ａの端面７１ａを挟む端面７２ａ、７３ａは、平面で構成されている。一方、腹側中間連結部材８０ｂの凹状部の底部の端面８１ｂは、凸曲面で構成される。腹側中間連結部材８０ｂの端面８１ｂを挟む端面８２ｂ、８３ｂは、平面で構成されている。なお、端面７１ａを凸曲面で構成し、端面８１ｂを平面または凸曲面で構成してもよい。
【００４７】
蒸気タービン１０が停止状態では、図５に示すように、背側中間連結部材７０ａの端面７１ａと、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂの端面８１ｂとが接触部１００で接触している。すなわち、接触部１００では、平面と凸曲面、または凸曲面と凸曲面が接触している。したがって、接触部１００においては、平面どうしの接触ではなく、半径方向に線状に接触している。
【００４８】
ここで、接触部１００は、第３の接触部として機能する。また、図５に示した状態は、蒸気タービン１０が停止状態から所定の回転数まで維持される。
【００４９】
蒸気タービン１０のタービンロータが、例えば、定格回転状態では、上記したように、背側中間連結部材７０ａの端面７１ａと、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂの端面８１ｂとが接触部１００で接触している。さらに、図６に示すように、接触部１００よりも上流側に位置し、背側中間連結部材７０ａの端面７２ａと、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂの端面８２ｂとが接触部１０１で接触している。端面７２ａおよび端面８２ｂは、平面で構成されているため、接触部１０１では、平面と平面とが面接触している。
【００５０】
上記したように、背側中間連結部材７０ａの端面７１ａと、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂの端面８１ｂとは、常に接触部１００で接触している。また、蒸気タービン１０における回転数が所定の回転数以上では、背側中間連結部材７０ａの端面７２ａと、周方向に隣接した腹側中間連結部材８０ｂの端面８２ｂとが接触部１０１で接触する。
【００５１】
このように、前述したシュラウド４１と同様に、中間連結部材４３においても、蒸気タービン１０の停止状態から定格回転状態に至るまで、全周一群構造を実現できる。
【００５２】
なお、接触部１００における作用は、前述したシュラウド４１における作用と同様である。そのため、接触部１００においては、タービンロータ回転数によらず、ほぼ一定の接触反力が得られる。接触部１０１では、端面８２ｂと端面７２ａとが接触するタービンロータ回転数である接触開始回転数を回転上昇時における所定の回転数とすることで、定格回転時における接触反力を許容反力以下に抑制することができる。端面８２ｂと端面７２ａとが接触する接触開始回転数は、前述した端面６２ｂと端面５２ａとが接触する接触開始回転数と同じまたはほぼ同じである。
【００５３】
上記したように、実施の形態の蒸気タービン１０における動翼２２では、隣接するシュラウド４１や中間連結部材４３が接触する接触部において、常に接触する接触部を備えることで、蒸気タービン１０の停止状態から定格回転状態に至るまで、全周一群構造を実現できる。また、隣接するシュラウド４１や中間連結部材４３が接触する接触部において、定格回転時における接触反力を許容反力以下に抑制することができる。
【００５４】
ここで、上記した実施の形態では、動翼２２として、例えば翼部４０の翼長方向の長さが長い長翼を例示して説明したが、本実施の形態の構成は、翼部４０の翼長方向の長さが短い短翼にも適用することができる。この際、短翼においては中間連結部材４３を備えないため、本実施の形態のシュラウド４１の構成を適用することができる。
【００５５】
（接触反力の評価）
ここでは、前述した実施の形態の蒸気タービン１０における動翼２２、および従来の蒸気タービンにおける動翼における接触反力の評価を行った。
【００５６】
（比較例１）
図７は、従来の蒸気タービンが停止状態から定格回転状態における動翼１２０のシュラウド１３０を半径方向外側から見たときの平面図である。図７に示すシュラウド１３０の構成は、本実施の形態における動翼２２において接触部９０を有しない構成となっている。図７に示すシュラウド１３０では、蒸気タービンの停止状態から定格回転状態まで、隣接するシュラウド１３０どうしが接触部１３１で面接触している。ここで、図７に示したシュラウド１３０を有する動翼１２０を比較例１とする。
【００５７】
（比較例２）
図８は、従来の蒸気タービンが停止状態における動翼１４０のシュラウド１５０を半径方向外側から見たときの平面図である。図９は、従来の蒸気タービンのタービンロータが回転上昇状態における動翼１４０のシュラウド１５０を半径方向外側から見たときの平面図である。図１０は、従来の蒸気タービンのタービンロータが定格回転状態における動翼１４０のシュラウド１５０を半径方向外側から見たときの平面図である。
【００５８】
図８〜図１０に示すシュラウド１５０の形状は、図７に示したシュラウド１３０の形状と同じである。
【００５９】
蒸気タービンが停止状態において、図８に示すように、隣接するシュラウド１５０どうしは、接触部１５１で面接触している。蒸気タービンのタービンロータが回転上昇状態において、図９に示すように、隣接するシュラウド１５０どうしは、接触しない状態、いわゆる単翼状態となる。蒸気タービンのタービンロータが定格回転状態において、図１０に示すように、隣接するシュラウド１５０どうしは、接触部１５１よりも上流側の接触部１５２で面接触している。この際、隣接するシュラウド１５０どうしは、図８に示した接触部１５１においては接触していない。ここで、図８〜図１０に示したシュラウド１５０を有する動翼１４０を比較例２とする。
【００６０】
（評価結果）
実施の形態の蒸気タービン１０における動翼２２、比較例１に係る動翼１２０および比較例２に係る動翼１４０を用いて、蒸気タービンを運転した時の接触反力の評価を行った。なお、本評価では、中間連結部材を備えない場合について行った。
【００６１】
図１１は、実施の形態の蒸気タービン１０の動翼２２を使用した時の評価結果を示す図である。図１２は、比較例１に係る動翼１２０を使用した時の評価結果を示す図である。図１３は、比較例２に係る動翼１４０を使用した時の評価結果を示す図である。
【００６２】
ここで、図１１〜図１３において、横軸は、タービンロータの回転数を定格回転数で除した回転数比である。また、図１１の横軸において示されたＸは、接触部９１において、背側シュラウド５０ａの端面５２ａと、周方向に隣接した腹側シュラウド６０ｂの端面６２ｂとが接触する回転数比である。図１３の横軸において示されたＸ１は、接触部１５１で面接触している隣接するシュラウド１５０どうしが離れる回転数比であり、Ｘ２は、隣接するシュラウド１５０どうしが接触部１５２で面接触する回転数比である。
【００６３】
図１１〜図１３において、縦軸は、接触反力を許容反力で除した反力比である。この反力比が１を超えると、接触反力が許容反力を超えたことになる。ここで、接触反力は、数値解析によって求めた。
【００６４】
実施の形態の蒸気タービン１０における動翼２２においては、図１１に示すように、接触部９０の反力比は、タービンロータの回転数によらずほぼ一定であり、その値は低い。また、接触部９１における反力比は、定格回転数においても１を下回っている。また、蒸気タービンの停止状態から定格回転状態に至るまで、全周一群構造が実現できている。
【００６５】
比較例１に係る動翼１２０においては、図１２に示すように、蒸気タービンの停止状態から定格回転状態に至るまで、全周一群構造が実現されるが、定格回転数において反力比が１を超えている。
【００６６】
比較例２に係る動翼１４０においては、図１３に示すように、接触部１５１における反力比は低く、接触部１５２においても、反力比は、定格回転数で１を下回っている。しかしながら、回転数比がＸ１とＸ２との間で、隣接するシュラウド１５０が接触しない単翼状態となる。そのため、共振に対する信頼性に問題がある。
【００６７】
以上説明した実施形態によれば、蒸気タービンの起動時からタービン定格回転数に至る過程において、全周一群構造を実現し、隣接する動翼の連結部材の接触面間における接触反力の増加を抑制することが可能となる。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１０…蒸気タービン、２０…ケーシング、２１…タービンロータ、２１ａ…ロータディスク、２２，２２ａ，２２ｂ…動翼、２３…ダイアフラム外輪、２４…ダイアフラム内輪、２５…静翼、２６…グランドシール部、２７…シール部、２８…クロスオーバ管、２９…蒸気通路、３０…植込溝、３１…ピン、４０…翼部、４１…シュラウド、４２…翼植込部、４３…中間連結部材、５０，５０ａ…背側シュラウド、５１ａ，５２ａ，６１ｂ，６２ｂ，７１ａ，７２ａ，８１ｂ，８２ｂ…端面、６０，６０ｂ…腹側シュラウド、７０，７０ａ…背側中間連結部材、８０，８０ｂ…腹側中間連結部材、９０，９１，１００，１０１…接触部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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