[发明专利]涡轮转子的轴弯曲计算系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算涡轮转子的轴弯曲的系统。

背景技术

通常，当涡轮转子中发生轴弯曲或偏芯时，涡轮转子成为不平衡 状态，成为运转中发生轴振动的原因。当该轴振动过大时，轴承部发 生异常，不能正常运转。另外，当该过大振动进一步发展时，有时还 会引起轴的破损事故。因而，为了预防这类事故，重要的是将涡轮转 子的轴弯曲或偏芯控制在容许值内。

成为本发明的对象的涡轮转子中除包含燃气轮机转子以外，还包 含蒸汽轮机转子。

以下，以燃气轮机转子为一个例子进行具体说明。图9表示燃气 轮机转子的基本结构图。燃气轮机转子1由压缩机转子部10和涡轮机 转子部20及连接两者的中间轴25构成，压缩机转子部10、涡轮机转 子部20都由在外周放射状地嵌装有动叶片11的圆盘状转子盘50构成。 燃气轮机转子1为如下的一体结构的装配体：将这些转子盘50沿转子 轴线方向层叠，用主轴螺栓30联接，用轴承S 1、S2将两端支承。

在这种构成的燃气轮机转子1中发生了轴弯曲或偏芯的情况下， 成为轴振动的原因。另外，安装于转子盘50的外周的动叶片11的前 端和外侧的壳体(未图示)的间隙调整为在圆周方向上大致恒定。当 轴振动增大时，有时动叶片前端和壳体发生干涉而不能运转。因此， 在转子装配时，需要以轴弯曲量或偏芯量保持在容许值内的方式进行 调整，另外，在轴弯曲量超过容许值的情况下，需要进行其轴弯曲的 矫正。

轴弯曲的矫正按以下顺序进行。在图9所示的燃气轮机转子1的 构成中，对每个转子盘50都需要计算由偏芯量及偏芯角度构成的偏芯 数据，且计算燃气轮机转子1的轴弯曲分布。图10表示燃气轮机转子 1的轴弯曲分布的一个例子。横轴表示距燃气轮机转子1的轴承S1的 距离，纵轴表示转子盘50的偏芯量。

发生轴弯曲的主要原因之一在于转子盘50的厚度不均一。因此， 转子盘50的偏芯量可能因转子盘50的层叠方式而超过容许值。在这 种情况下，从燃气轮机转子1的轴弯曲分布中选定应修正的转子盘50， 对转子盘50的接合面(在图8中为转子盘50、51互相接触的面50b、 51b)进行切削，矫正轴弯曲，以减小转子盘50、51之间的接触面角 度(α)(图8)。

图8是表示燃气轮机转子1的发生了轴弯曲的状态的图，表示转 子盘50、51、转子盘接合面FG及转子盘50、51之间的接触面角度(α) 及相对于转子旋转中心线RC的转子盘50、51的径方向的偏移量及偏 芯量的关系。此外，燃气轮机转子1为沿转子周方向层叠多个转子盘 50而一体化形成的结构，但在图8中仅表示了转子盘的一部分。

转子盘50的径方向的偏移量如下进行计测：在转子盘50的外表 面50a上，边使转子旋转边沿圆周方向等间隔地选定多个计测点，根据 各计测点的位移计的读数，可以计测其计测点上的径向位移量。即， 以计测开始点为基准(为方便起见，将计测开始点的位移量设定为0 (零))，将各计测点的相对于计测开始点的径向位移量设定为各计 测点的偏移量。作为位移计，适用公知的各种传感器。除使用例如千 分表等接触传感器之外，可以使用激光传感器、静电容量式传感器、 超声波传感器等非接触式传感器。

根据各计测点的偏移量的计测值，计算偏芯数据。如图8所示， 燃气轮机转子1的径方向的偏移量用转子盘50的外表面50a和转子旋 转中心线RC的距离的变动幅度来表示。在此，转子旋转中心线RC是 指将轴承S 1和轴承S2的中心之间连结起来的直线。根据转子盘50的 外表面50a的偏移量的计测值，计算计测对象即转子盘50的剖面图形 中心O₁，以算出的图形中心O₁和转子旋转中心线RC的偏离为偏芯。 将这样得到的偏芯定量表示的数据就是由偏芯量和偏芯角度构成的偏 芯数据。根据距轴承S1的距离描绘各转子盘的偏芯量，得到图10所 示的轴弯曲分布。

专利文献1中公开了旋转体的偏芯计算方法及计算装置。另外， 专利文献1中公开了涡轮转子的偏移量计测装置的一例。

专利文献1：(日本)特开2001-91244号公报

专利文献2：(日本)特开平11-230733号公报

通常在计算涡轮转子的轴弯曲的情况下，公知以下方法：应用专 利文献1所示的最小二乘法等，计算转子的正圆度、转子轴心的偏芯 量，从而计算轴弯曲。