(57)【要約】【課題】動翼共振発生を容易に回避できる蒸気タービンの動翼を提供することにある。【解決手段】蒸気タービンの動翼１０は、動翼本体１２と、動翼本体の外周側に一体的に設けられた動翼カバー部１４とを有する。コーティング部１８は、動翼カバー部１２の側面に設けられている。コーディング部１８は、被切削性を持つアブレーダブル材であり、溶射により形成されている。コーティング部１８は、フィン部の表面及び動翼カバー部の上面、動翼カバー部の内面及び動翼本体の側面にも設けられる。【選択図】図１
2012237233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動翼本体と、該動翼本体の外周側に一体的に設けられた動翼カバー部とを有する蒸気タービンの動翼であって、
前記動翼カバー部の側面に設けられたコーディング部を備えることを特徴とする蒸気タービンの動翼。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気タービンの動翼において、
前記コーティング部は、被切削性を持つアブレダブル材であり、溶射により形成されていることを特徴とする蒸気タービンの動翼。
【請求項３】
請求項１記載の蒸気タービンの動翼において、
前記コーティング部は、前記動翼カバー部の表面であって静翼に対向する位置に形成されたフィン部の表面及び前記動翼カバー部の上面にも設けられることを特徴とする蒸気タービンの動翼。
【請求項４】
請求項１記載の蒸気タービンの動翼において、
前記コーティング部は、前記動翼カバー部の内面及び前記動翼本体の側面にも設けられることを特徴とする蒸気タービンの動翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの動翼に係り、特に、動翼共振発生の回避に好適な蒸気タービンの動翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静翼の設計においては、ＮＰＦ（Nozzle Passing Frequency）による動翼共振発生回避のため、静翼枚数選択の必要があった。そして、従来より、静翼にて蒸気の整流を行い、その後動翼に蒸気が流れる構造の蒸気タービンにおいて、静翼を通過した蒸気流の周波数が動翼の固有振動数を回避していない場合、共振により大きな応力が発生するため、静翼の枚数により蒸気流の周波数を調整し、共振の発生を防止してきた。
【０００３】
なお、従来から、動翼の外周側にアブレダブル部を施すことにより、動翼と静翼の間の隙間からの漏洩漏れ量を低減しようとすることは知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３６０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、整流後の蒸気の周波数を、動翼の固有振動数から回避することは設計において重要であり、これにより静翼は性能のみで形状を決定することができない場合があり、蒸気タービンの性能は制限を受けていた。
【０００６】
また、振動数回避域に関しては、計算振動数と実測振動数の間には差が生じるため、設計段階における静翼の枚数決定にはＮＰＦ回避域にマージンの確保が必要であり、さらに設計制約の原因になっていた。
【０００７】
本発明の目的は、動翼共振発生を容易に回避できる蒸気タービンの動翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、動翼本体と、該動翼本体の外周側に一体的に設けられた動翼カバー部とを有する蒸気タービンの動翼であって、前記動翼カバー部の側面に設けられたコーディング部を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、動翼共振発生を容易に回避できるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記コーティング部は、被切削性を持つアブレーダブル材であり、溶射により形成されているものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記コーティング部は、前記動翼カバー部の表面であって静翼に対向する位置に形成されたフィン部の表面及び前記動翼カバー部の上面にも設けられるものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記コーティング部は、前記動翼カバー部の内面及び前記動翼本体の側面にも設けられるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、動翼共振発生を容易に回避できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による蒸気タービンの動翼の構成を示す断面図である。
【図２】比較例として、アブレダブルコーティングの施された蒸気タービンの動翼の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態による蒸気タービンの動翼の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による蒸気タービンの動翼の構成を示す断面図である。図２は、比較例として、アブレダブルコーティングの施された蒸気タービンの動翼の構成を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、蒸気タービンの動翼１０は、動翼本体１２と、動翼カバー部１４と、フィン部１６とから構成される。動翼本体１２と、動翼カバー部１４と、フィン部１６とは、一体的に成形されている。動翼本体１２の内周側（図示の下部）は、蒸気タービンのロータに結合される。動翼本体１２は、作動流体である蒸気を受けて、回転力に変換し、ロータを回転させる。動翼カバー部１４は、動翼１０の外周側に設けられ、隣接する他の動翼のカバー部と接触して、全体として環状部材を形成し、動翼本体１２を固定させる。
【００１６】
動翼１０の外周側は、隙間を介して、静翼２０と対向している。特に、動翼１０のフィン部１６が、静翼２０と対向している。
【００１７】
ここで、動翼１０は、軸方向の厚さＤ１は例えば１０ｃｍ程度であり、動翼本体１２の径方向の長さＬ１は数ｃｍ程度であり、カバー部１４の径方向の長さＬ２は１０ｍｍ程度であり、フィン部１６の径方向の長さＬ３は5ｍｍ程度である。この場合、動翼１０の重量は2〜3ｋｇ程度である。
【００１８】
さらに、本実施形態の特徴としては、フィン部１６の表面，動翼カバー部１４の上面（外周側であって、静翼と対向する面）１４Ａ，動翼カバー部１４の側面１４Ｂ，動翼カバー部１４の内面（内周側であって、動翼本体の側の面）１４Ｃ，動翼本体の側面（動翼本体１２の一部であって、動翼カバー部１４に隣接する箇所）１２Ａに、コーティング部１８が形成されている。
【００１９】
コーティング部１８は、被切削性を持つアブレーダブル材であり、溶射により形成されている。コーティング部１８の材料としては、例えば、クロムやアルミの複合材等が用いられる。コーティング部１８の厚さは、例えば、３ｍｍ程度である。
【００２０】
ここで、重要なのは、コーティング部１８の総重量である。コーティング部１８の重量は次のようにして決められる。製造された動翼の固有振動数が計測される。一方では、静翼によって整流後の蒸気の周波数が計測される。両者が同じであれば、両者は共振することになる。ここで、動翼１０の重量が増加すると、固有振動数は低くなる。従って、コーティング部１８を動翼１０に設けて、動翼の重量を増加すれば、共振を回避できることにある。動翼の固有振動数が、整流後の蒸気の周波数に対してわずかでもずれれば共振は回避できる。また、一般に200Hz程度ずれれば振動応力も低くなる。例えば、動翼１０の重量が２ｋｇの場合、コーティング部１８の重量を１００ｇ程度とすれば、動翼の固有振動数は200Ｈｚ程度ずらすことができる。
【００２１】
コーティング部１８の総重量が１００ｇの場合、溶射によりコーティング部１８を形成する領域は、フィン部１６の表面及び動翼カバー部１４の上面１４Ａだけでは足りず、動翼カバー部１４の側面１４Ｂ，動翼カバー部１４の内面１４Ｃ，動翼本体の側面１２Ａまで行う必要がある。
【００２２】
ここで、図２を用いて、比較例として、アブレダブルコーティングの施された蒸気タービンの動翼の構成について説明する。なお、図１と同一符号は同一部分を示している。
【００２３】
従来、動翼の外周側にアブレダブルコーティングを施して、動翼と静翼の間の隙間からの漏洩漏れ量を低減しようとする場合、アブレダブルコーティング１９は、フィン部１６の表面及び動翼カバー部１４の上面１４Ａのみとしている。他の箇所（動翼カバー部１４の側面１４Ｂ，動翼カバー部１４の内面１４Ｃ，動翼本体の側面１２Ａ）には、余分なコーティングが形成されないように、予めマスキングした上で、コーティングが施されていた。
【００２４】
図２に示したアブレダブルコーティングは、動翼と静翼の間の隙間からの漏洩漏れ量を低減しようものであり、動翼の固有振動数をずらそうという意図はないものである。
【００２５】
一方で、図１に示した本実施形態において、フィン部１６の表面及び動翼カバー部１４の上面１４Ａにおけるコーティング部１８は、動翼の固有振動数をずらす目的に加えて、図２に示した従来のものと同様に、動翼と静翼の間の隙間からの漏洩漏れ量を低減する機能も有している。
【００２６】
しかしながら、本実施形態においてコーティング部１８を形成する領域の中で特徴的なのは、動翼カバー部１４の側面１４Ｂである。すなわち、フィン部１６の表面及び動翼カバー部１４の上面１４Ａにおけるコーティング部１８の厚さを厚くして所定量（例えば、１００ｇ）の溶射量を得ることはできる。但し、この箇所の溶射量を厚くしすぎると、蒸気タービンに静翼と動翼を組み込んだ際、動翼外周部が静翼内周部と接触して、動翼を回転した際、このコーティング部が削れることになる。そうすると、コーティング部の重量が低減するため、動翼の固有振動数が高くなることになり、本来の固有振動数を下げて、共振を回避するという目的を達成できないことになる。
【００２７】
また、動翼カバー部１４の内面１４Ｃは、その面積が小さく、例えコーティング部を厚くしたとしても十分な溶射量を得ることができないものである。また、動翼本体の側面１２Ａは、形状が性能に直結するものであるため、その表面に不要な溶射膜を形成して翼形状を変えることは好ましくないものである。但し、動翼カバー部に近い領域は、性能に与える影響も少ないため、この領域程度であれば溶射膜を形成することができる。
【００２８】
それに対して、動翼カバー部１４の側面１４Ｂは、上述のような制限が無く、比較的厚みを厚くでき、必要な溶射量を確保しやすいものである。但し動翼カバー部１４の側面１４Ｂに限定しようとすると、マスキング等の作業が必要となり、作業量が増加するし、一方では、溶射量を確保できればよくその領域を動翼カバー部１４の側面１４Ｂに限定する必要もないので、本実施形態では、コーティング部１８は、動翼カバー部１４の側面１４Ｂに加えて、フィン部１６の表面及び動翼カバー部１４の上面１４Ａや、動翼カバー部１４の内面１４Ｃ及び動翼本体の側面１２Ａに形成するようにしている。
【００２９】
本実施形態では、蒸気タービンの動翼、静翼の設計は次のように行われる。最初に、動翼の設計が行われるとき、固有振動数に制限は基本的に加えられず、性能を追求した設計とする。次に、静翼の設計を行うが、静翼の形状に関しては、共振を回避することに重点が置かれ、また、この回避のために実測振動数と計算振動数の差を考慮し、共振回避域に大きなマージンをとる。しかし、上述の通り、製造段階においてある程度の振動数の融通を利かせられるため、本実施形態では、設計段階においては単にマージンを低減することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、振動回避域のマージン低減により、設計段階において性能低下因子の排除、ひいてはより性能的に優れたタービンの設計が可能となる。また、コーティング段階における作業性の向上により、人的コストの削減という効果が期待される。
【符号の説明】
【００３１】
１０…蒸気タービンの動翼
１２…動翼本体
１４…動翼カバー部
１６…フィン部
１８…コーティング部
２０…静翼
【図１】
2012237233.tif 000003
【図２】
2012237233.tif 000004