專利名稱：汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置，尤其涉及能夠以簡單的方法高效地對為防止汽輪機葉片的振動而設(shè)置在所述汽輪機葉片的葉片端部的葉輪罩的、 堆焊部伴隨葉片的旋轉(zhuǎn)而承受的離心應(yīng)力進行模擬試驗的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置。
背景技術(shù)：
為了滿足大輸出的要求，在用于發(fā)電用等的蒸汽汽輪機的汽輪機葉片中，其制作成如圖5所示那樣的超過40英寸的長大葉片。在該圖5中，㈧是汽輪機的長大葉片的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖，(B)、(C)是以箭頭表示運行時作用于葉輪罩52、短軸M的扭回力矩的圖，(D)、(E)是表示利用該扭回力矩而使整周的葉輪罩52、短軸M彼此抵接而成為整周環(huán)狀葉片結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的圖。在這樣的蒸汽汽輪機的長大葉片中，為了抑制運行中的汽輪機葉片的振動，如圖 5(A)所示，在汽輪機葉片50的前端設(shè)置葉輪罩52，在中央部設(shè)置短軸M。即，對于圍繞蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)子安裝的各個汽輪機葉片50而言，在運行中，對前端部(葉輪罩52的部分) 如圖5(B)那樣、對中央部附近(短軸M的附近)如圖5(C)那樣分別施加箭頭所示的扭回力矩。因此，如圖5 (D)、圖5 (E)所示那樣，設(shè)置有葉輪罩52、短軸M的汽輪機葉片50利用該扭回力矩使整周的葉輪罩52、短軸M彼此抵接而成為整周環(huán)狀葉片結(jié)構(gòu)。S卩，在蒸汽汽輪機中，利用汽輪機葉片50的扭回力，使鄰接的葉輪罩52或短軸M抵接而利用在接觸面產(chǎn)生的摩擦力減弱振動。需要說明的是，在該圖5中，56是用于將汽輪機葉片50裝配到蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)子上的鋸齒狀突起(葉片根)。另一方面，當(dāng)超過例如40英寸的長大葉片以3600rpm旋轉(zhuǎn)時，葉輪罩52的周速成為大致馬赫2或超過馬赫2的速度。由于其利用蒸汽旋轉(zhuǎn)，所以微小的水粒子與汽輪機葉片50發(fā)生碰撞，從而存在產(chǎn)生被稱為銹蝕的腐蝕的情況。因為該銹蝕對于堅硬的材料不產(chǎn)生侵蝕，所以，在根據(jù)汽輪機葉片50的形狀、周速等而確定的最容易受到侵蝕的部位、 例如圖5(A)中以58表示的葉輪罩52與葉片部60的邊界部，堆焊耐銹蝕性優(yōu)越的硬合金 (Delro · stelltite holdings corporation(締洛洛合金控股公司)注冊商標(biāo))等。在堆焊的部分存在產(chǎn)生內(nèi)部缺陷的情況，雖然硬合金等的耐銹蝕性優(yōu)良但是其韌性低，所以當(dāng)負載離心應(yīng)力時，存在顯現(xiàn)出內(nèi)部缺陷的情況。即，當(dāng)如上述那樣以馬赫2或超過它的周速使葉輪罩52旋轉(zhuǎn)時，雖然與葉輪罩52的質(zhì)量有關(guān)，但是，存在作用于葉輪罩 52的離心力超過5t的情況，另外，在堆焊的部分58作用有這種離心力時，由于較硬的材料的韌性更低，可能產(chǎn)生內(nèi)部缺陷并且該內(nèi)部缺陷可能會表面化。于是，在堆焊的部分作用有離心應(yīng)力的情況下，針對因內(nèi)部缺陷而產(chǎn)生的問題，存在如下的測試方法，即，在例如蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)子的試驗裝置中裝配圖5(A)所示的葉片 50，并使其以相當(dāng)于電動機等的額定速度的115%的旋轉(zhuǎn)速度進行旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)實際施加到轉(zhuǎn)子上的離心應(yīng)力的情況，對轉(zhuǎn)子整體的完整安全性進行確認，這種用于確認的方法為 HSB (高速平衡)測試方法。然后，在該測試之后，使用超音波等對堆焊部的狀態(tài)進行檢查。然而，當(dāng)在蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)子上裝配汽輪機葉片時，直徑為汽輪機葉片單體形式的長度的3倍左右從而需要較大的空間。另外，由于該HSB測試需要減輕汽輪機葉片50高速旋轉(zhuǎn)時的空氣阻力，所以需要用于使收容試驗裝置整體的房間成為真空而進行測試的大型的真空室。而且，不但需要用于使真空室成為真空的大容量的真空泵，而且在成為真空之前需花費時間，從而需要花費如此大的成本。而且，這種HSB測試是在接近出廠前的最終工序時來進行的，但是，若測試的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)缺陷，則需對汽輪機葉片50的修補，對試驗裝置進行裝配而再次進行測試，從而可能導(dǎo)致產(chǎn)生工序上的較大往返動作。作為這種應(yīng)力負載狀態(tài)的試驗裝置，例如，在專利文獻1中公開有如下的應(yīng)力負載耐環(huán)境性評價裝置，即，為了提供能夠在維持規(guī)定的彎曲應(yīng)力負載的狀態(tài)下來評價耐環(huán)境性的應(yīng)力負載耐環(huán)境性評價法，該應(yīng)力負載耐環(huán)境性評價裝置帶有對試料施加彎曲負載的工具和能夠?qū)⒐ぞ呤杖菰趦?nèi)部的容器，并且具有能夠調(diào)整容器內(nèi)氣氛的溫度、壓力及組成的疑似環(huán)境再現(xiàn)裝置、對工具施加載荷的載荷裝置。另外，在專利文獻2中公開如下的葉片的振動測定方法，即，該振動測定法涉及汽輪機葉片的振動的測定方法，所述汽輪機具有前端的葉輪罩這樣的葉片的連結(jié)結(jié)構(gòu)物、以及長度方向的一部分通過因離心力而被壓抵到密封銷槽的密封銷而使鄰接的葉片連結(jié)的葉片的連結(jié)結(jié)構(gòu)部，并且該方法包括第一工序，通過將鋸齒狀突起(葉片根)固定的工具將葉片的根部固定成規(guī)定的狀態(tài)；第二工序，利用設(shè)置有從兩側(cè)以大致相等的力對葉輪罩進行夾壓并固定的工具、及以相當(dāng)于離心力的力(朝向葉片的長度方向前端側(cè)的力)將密封銷向密封銷槽壓抵并固定的工具、對這些工具施加載荷的載荷施加機構(gòu)、該載荷的檢測器的裝置，利用規(guī)定的束縛力進行束縛；第三工序，對葉片的金體的振動進行測定。然而，專利文獻1所示的應(yīng)力負載耐環(huán)境性評價裝置是用于在維持規(guī)定的彎曲應(yīng)力負載的狀態(tài)下評價耐環(huán)境性的裝置，其無法如所述那樣利用離心應(yīng)力對覆蓋在汽輪機葉片50、葉輪罩52的基材上的硬合金等的堆焊的部分58的界面部分的內(nèi)部缺陷進行測試。另外，在專利文獻2所示的葉片的振動測定方法中，雖然通過固定葉片的根部的工具、固定葉輪罩的工具、以相當(dāng)于離心力的力將密封銷向密封銷槽按壓固定的工具來固定葉片，但是，該專利文獻2是葉片的振動測定方法，其與專利文獻1同樣，無法應(yīng)用于對在葉片50、葉輪罩52的基材堆焊有硬合金等的部分58的界面部分的內(nèi)部缺陷進行測試。專利文獻1日本特開平10-185798號公報專利文獻2日本特開平2497037號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，其目的在于提供一種如下的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置，即，在無需如以往的HSB測試那樣的大型的真空室或大容量的真空泵并且也無需使所述真空室成為真空而花費長時間的情況下，就能夠使用靜態(tài)的方法利用汽輪機葉片單體形式對汽輪機葉片與葉輪罩的邊界部的堆焊的部位中的離心應(yīng)力進行模擬測試。為了解決上述問題，本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法，在汽輪機葉片的端部具有葉輪罩，在向汽輪機轉(zhuǎn)子的裝配側(cè)具有葉片根，所述汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法用于模擬對在所述葉輪罩與所述汽輪機葉片的端部的邊界部設(shè)置有堆焊部的汽輪機葉片中的、向所述堆焊部的離心力的影響，其特征在于，將所述汽輪機葉片的所述葉片根裝填于葉片根保持部，從所述葉片根保持部外向所述葉片根施加離心力方向上的力，而在排除了所述葉片根向所述葉片根保持部的嵌合松動的狀態(tài)下，對所述葉輪罩中的設(shè)置有所述堆焊部的一側(cè)施加相當(dāng)于汽輪機運行中的離心力和由運行所產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力，并且將所述葉輪罩中的與所述按壓力的施加部位對置的部位固定，從而實施所述堆焊部的離心應(yīng)力模擬試驗。此外，實施該方法的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置，在汽輪機葉片的葉片端部具有葉輪罩，在向汽輪機轉(zhuǎn)子的裝配側(cè)具有葉片根，所述汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置用于模擬對在所述葉輪罩與所述汽輪機葉片的葉片端部的邊界部設(shè)置有堆焊部的汽輪機葉片中的、向所述堆焊部的離心力的影響，其特征在于，包括葉片根保持部，其裝填所述葉片根；第一液壓裝置，其從該葉片根保持部外對所述葉片根施加作用于所述汽輪機葉片的離心力方向上的力，而排除所述葉片根與所述葉片根保持部的嵌合松動；第二液壓裝置，其對所述葉輪罩中的設(shè)置有所述堆焊部的一側(cè)施加相當(dāng)于運行中的離心力和由運行所產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力；第一固定裝置，其將所述葉輪罩中的與由所述第二液壓裝置施加按壓力的部位對置的部位固定；第一支柱和第二支柱，其與裝填在所述葉片根保持部的所述汽輪機葉片平行設(shè)置，且分別支承所述第二液壓裝置和第一固定裝置，在由所述第二液壓裝置施加的按壓力的作用下，對通過蒸汽汽輪機的運行而作用于所述堆焊部的應(yīng)力進行模擬。以這種方式將汽輪機葉片的葉片根裝填于葉片根保持部而向離心力方向按壓，并對排除了嵌合松動的狀態(tài)下的葉輪罩施加相當(dāng)于離心力和運行產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力而將對置的部位固定，由此，能夠?qū)υO(shè)置在葉輪罩與所述汽輪機葉片的葉片端部的邊界部的堆焊部施加準確模擬了對汽輪機葉片施加的扭回力和離心力的按壓力。 因此，能夠在靜態(tài)的方法下以汽輪機葉片單體形式精度良好地模擬對堆焊有硬合金等耐銹蝕性優(yōu)越而韌性低的材料的部分施加有何種應(yīng)力。另外，在本發(fā)明中，無需如以往的HSB測試那樣的大型的真空室和大容量的真空泵，另外，也無需使所述真空室成為真空而花費長時間，從而能夠簡單地實施模擬試驗，因此，在該模擬試驗之后，通過利用超聲波等檢查堆焊部，能夠容易且準確地對堆焊的部位中的界面部分的內(nèi)部缺陷進行檢查。此外，所述堆焊部設(shè)置在所述葉輪罩的工作流體入口側(cè)，并且對所述入口側(cè)施加有相當(dāng)于汽輪機運行中的離心力和運行產(chǎn)生的所述汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力，將所述葉輪罩的工作流體出口側(cè)固定，因此，所述第一固定裝置設(shè)置在所述葉輪罩的工作流體出口側(cè)，所述第二液壓裝置設(shè)置在所述葉輪罩的工作流體入口側(cè)，所述第二液壓裝置配置成向所述汽輪機葉片的離心力方向且向所述汽輪機葉片的扭回力方向按壓所述葉輪罩， 從而能夠準確模擬運行中作用于堆焊部的應(yīng)力。而且，在本發(fā)明的模擬試驗裝置中，利用第一液壓裝置從汽輪機葉片的葉片根的底面施加液壓按壓力，利用運行中作用于汽輪機葉片的離心力模擬葉片根部與汽輪機轉(zhuǎn)子的葉片槽間沒有嵌合松動的狀態(tài)，利用第一固定裝置固定保持葉輪罩的工作流體出口側(cè)(后緣側(cè))抵接部，利用第二液壓裝置以相當(dāng)于汽輪機運行中作用于葉輪罩的離心力和扭回力的合成力來按壓葉輪罩的工作流體入口側(cè)(前緣側(cè))抵接部，從而通過這種簡單的裝置就能夠模擬運行中在堆焊部產(chǎn)生的應(yīng)力。另外，所述汽輪機葉片在葉片的長度方向中央部的表背具有利用運行中的扭回力與鄰接的葉片相互抵接的短軸，在固定所述短軸的狀態(tài)下對所述葉輪罩施加按壓力，因此， 通過所述第一支柱和第二支柱具有固定所述短軸的第二固定裝置，從而能夠提供精度更高的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置。發(fā)明效果如以上記載的那樣，本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置能夠在靜態(tài)的方法下以汽輪機葉片單體形式實施用于發(fā)現(xiàn)在汽輪機葉片的葉片部與葉輪罩的邊界部的銹蝕防止用堆焊的部分中的、各材料的界面的部分的內(nèi)部缺陷的離心應(yīng)力模擬試驗。因此，在無需以往的HSB測試那樣需要大型的真空室和大容量的真空泵且也無需使所述真空室成為真空而花費長時間的情況下，就能夠高效率且精度良好地實施汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗。


圖1是表示在本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置中安裝有汽輪機葉片的狀態(tài)的簡要側(cè)視圖。圖2是本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置的簡要俯視圖。圖3是實施本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法的、具有堆焊部的汽輪機葉片的一例，(A)、⑶是汽輪機葉片的立面圖，(C)是俯視圖，⑶是表示葉輪罩12的根部的葉片型前緣側(cè)部的堆焊部124的圖。圖4是汽輪機葉片10的堆焊部IM的利用FEM解析(有限要素法=Finite Element Method)得到的應(yīng)力分布圖。圖5是表示汽輪機葉片的構(gòu)成的一例的圖，(A)是立體圖，(B)是表示鄰接的葉片的葉輪罩因運行中的扭回力而連結(jié)的狀態(tài)的圖，(C)是表示短軸連結(jié)的狀態(tài)的圖，而(D) (E)是分別表示整個葉片的葉輪罩、短軸連結(jié)后的狀態(tài)的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的適宜的實施例進行例示而進行詳細的說明。其中，只要對該實施例所記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對的配置等沒有特定的記載，則本發(fā)明的范圍就不局限于此，僅簡單地作為說明例。實施例圖3是實施本發(fā)明的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法的汽輪機葉片的(A)的一例的立體圖，(B)是其側(cè)視圖，(C)是用于說明在各個汽輪機葉片上設(shè)置的葉輪罩在運行中抵接的狀態(tài)的圖，(D)是葉輪罩的堆焊部的立體圖。如所述圖3中說明的那樣，汽輪機葉片10在所述汽輪機葉片的端部具有葉輪罩 12，在向未圖示的汽輪機轉(zhuǎn)子的裝配側(cè)具有葉片根(鋸齒狀突起)18，此外在葉片的長度方向中央部具有短軸14、16。葉片根(鋸齒狀突起)18形成為倒三角形狀且在側(cè)面具有凹凸。另一方面，在未圖示的汽輪機轉(zhuǎn)子上形成有與葉片根18的形狀對應(yīng)的葉片槽，當(dāng)裝填到所述葉片槽內(nèi)時，汽輪機葉片10成為不因離心力而脫離的狀態(tài)。另外，汽輪機葉片10從該葉片根18如圖3所示那樣螺入而豎立設(shè)置。此外，如圖3(C)所示那樣，對于設(shè)置在各汽輪機葉片10上的葉輪罩12而言，因蒸汽汽輪機的運行而產(chǎn)生汽輪機葉片10的扭回力使抵接部120、122相互抵接，而整周的葉輪罩12彼此也抵接，從而所述葉輪罩12成為整周環(huán)狀葉片結(jié)構(gòu)。需要說明的是，這對于短軸 14、16也是同樣的。另外，為防止如上述那樣因銹蝕造成的侵蝕，如圖3(D)所示那樣，在各葉輪罩12的作為工作流體的蒸汽的入口側(cè)施加有IM所示的堆焊。對這種結(jié)構(gòu)的汽輪機葉片10中的、堆焊部IM進行的離心應(yīng)力的模擬試驗裝置的一例的簡要側(cè)視圖為圖1，簡要俯視圖為圖2。需要說明的是，圖1是從圖2中以B-B’表示的位置觀察得到的側(cè)視圖，圖2(A)是該汽輪機葉片固定裝置的簡要俯視圖，(B)是從圖1 中以A-A’示出的位置觀察得到的汽輪機葉片的短軸固定結(jié)構(gòu)。在圖1、圖2中，10為以圖 3說明的汽輪機葉片，12為葉輪罩，14,16為短軸，18為葉片根，20為用于固定葉片根18的葉片根保持部，22為該葉片根18的裝填部，M為裝置的基臺，汽輪機葉片10裝配于葉片根保持部20。葉片根保持部20的葉片根裝填部22具有與設(shè)置在葉片根18的側(cè)面的凹凸對應(yīng)的凹凸，裝填的葉片根18經(jīng)由設(shè)置于葉片根保持部20的孔沈而以來自未圖示的液壓裝置(第一液壓裝置)的按壓力來施加從圖上至下、即施加到汽輪機葉片10的離心力方向的力，從而排除葉片根18與葉片根保持部20的嵌合松動。28、30由H型鋼等形成，是與在葉片根保持部20配置有葉片根18的汽輪機葉片10 平行設(shè)置的支柱。為了按壓葉輪罩12，在設(shè)置于支柱觀的橫梁四上設(shè)置有液壓裝置(第二液壓裝置)32，該液壓裝置32部分地設(shè)置有葉輪罩12的抵接部120的形狀且具有葉輪罩架34。另外，在支柱30上，設(shè)置有將葉輪罩12的與利用液壓裝置(第二液壓裝置)32按壓的部位對置的部位固定的葉輪罩固定裝置(第一固定裝置)36。38、40為利用L型鋼42、44 安裝在支柱觀、30上而將汽輪機葉片10的短軸14、16固定的固定裝置(第二固定裝置)。葉輪罩固定裝置(第一固定裝置)36、短軸固定裝置(第二固定裝置)38、40具有從三個方向分別與例如葉輪罩12、短軸14、16接觸的螺栓等，即使裝填于葉片根保持部20 的汽輪機葉片10的葉輪罩12、短軸14、16的位置稍發(fā)生位移，也能夠通過抽出這些螺栓進行接觸，從而無論位移方向如何都能夠固定葉輪罩12、短軸14、16。對于如此構(gòu)成的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置而言，首先將汽輪機葉片10 的葉片根18裝配到葉片根保持部20，并利用未圖示的第一液壓裝置從孔沈向該葉片根18 施加離心力方向(圖1中為圖下、上方向)的力，從而排除葉片根18向葉片根保持部20的嵌合松動。然后，利用圖1、圖2所示的葉輪罩固定裝置(第一固定裝置)36將葉輪罩12的按壓側(cè)的相反側(cè)、即圖3(C)所示的抵接部122固定。另外，利用短軸固定裝置(第二固定裝置)38、40將圖1、圖2中以14、16表示的短軸固定。于是，將葉片根18向葉片根保持部20的嵌合松動排除，在將葉輪罩12的進行按壓的一側(cè)的相反側(cè)及短軸14、16固定后，最后使葉輪罩架34與葉輪罩12的圖3(C)所示的 (前緣側(cè))抵接部120相抵，并通過液壓裝置(第二液壓裝置)32以與(運行中)作用于汽輪機葉片10的葉輪罩12的離心力及運行產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力相當(dāng)?shù)暮铣砂磯毫θ~輪罩12的抵接部120(參照圖3)進行按壓。
于是，由于在葉輪罩12的抵接部120的位置施加有離心力及與運行產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力相當(dāng)?shù)牧?，在汽輪機葉片10上施加有圖2中以“扭曲方向”示出的這種方向的扭回力。因此，在圖3(D)所示的堆焊部IM施加有由作用在這些汽輪機葉片10上的扭回力、相當(dāng)于葉輪罩12向抵接部120的位置的離心力的力產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，與以靜態(tài)的方法且以汽輪機葉片單體形式對汽輪機葉片10裝配在蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)子上來實施的HSB 測試同樣，能夠以良好的精度實施汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗。圖4是表示根據(jù)在汽輪機葉片10的葉片端部和葉輪罩12的邊界部施加的堆焊部 124(參照圖3(D))的FEM解析(有限要素法Finite Element Method)而得到的應(yīng)力分布圖，記為示例0的是HSB測試(即對葉輪罩12施加有基于離心力的應(yīng)力的情況)情況下的模擬，示例1是對葉輪罩12的作為工作流體的蒸汽的入口側(cè)(背側(cè)、圖3(C)的抵接部120 側(cè))進行按壓(施加)而將出口側(cè)(腹側(cè)、圖3(C)的抵接部122側(cè))固定的情況，示例2 是將葉輪罩12的蒸汽入口側(cè)(背側(cè))固定而按壓出口側(cè)(腹側(cè))的情況，示例3是將蒸汽入口側(cè)(背側(cè))和出口側(cè)(腹側(cè))兩方按壓的情況。首先，根據(jù)記作示例0的HSB測試的情況下的模擬結(jié)果可知，離心應(yīng)力均等地作用于葉輪罩12，最高的應(yīng)力作用在腹側(cè)以62表示的部位、背側(cè)以64表示的部分。在按壓示例1的葉輪罩12的蒸汽入口側(cè)而將出口側(cè)固定的情況下，在腹側(cè)沒有較高的應(yīng)力分布，在背側(cè)的從68所表示的位置起向葉輪罩12的抵接部120方向、即圖3(D)所示的堆焊部IM 中的、葉輪罩12側(cè)產(chǎn)生較高的應(yīng)力分布。在示例2的將葉輪罩12的蒸汽入口側(cè)(背側(cè))固定而按壓出口側(cè)(腹側(cè))的情況下，在與腹側(cè)的葉輪罩12離得較開的70的部分產(chǎn)生較高的應(yīng)力，背側(cè)在比葉輪罩12的突起120靠腹側(cè)較近的72所示的位置產(chǎn)生出較高的應(yīng)力分布。根據(jù)作為最后的示例3示出的模擬結(jié)果可知，在按壓蒸汽入口側(cè)(背側(cè))、出口側(cè)(腹側(cè))兩方的情況下，腹側(cè)在74 所示的位置產(chǎn)生較高的應(yīng)力分布，背側(cè)在76所示的位置產(chǎn)生較高的應(yīng)力分布。根據(jù)這些模擬結(jié)果可知，對于針對葉輪罩12的堆焊部124的應(yīng)力分布而言，與按壓示例3的蒸汽入口側(cè)(背側(cè))、出口側(cè)(腹側(cè))兩方的情況相比，按壓示例1的葉輪罩12 的蒸汽入口側(cè)而固定出口側(cè)的情況與記為示例0的HSB測試的情況最接近，從而可獲得與 HSB測試同樣的結(jié)果。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，在無需大型的真空室和大容量的真空泵且無需花費使所述真空室成為真空的長時間的情況下，就能夠以汽輪機葉片單體形式和靜態(tài)的方法高效地對汽輪機葉片10的設(shè)置有銹蝕防止用堆焊部的部位的離心應(yīng)力進行精度良好地良的模擬試驗，因此能夠容易發(fā)現(xiàn)堆焊部的內(nèi)部缺陷，從而能夠提供無缺陷的汽輪機葉片。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法，該方法用于模擬對在葉輪罩與汽輪機葉片的葉片端部的邊界部設(shè)有堆焊部的汽輪機葉片中的、向所述堆焊部的離心力的影響，在所述汽輪機葉片的葉片端部具有所述葉輪罩，在向汽輪機轉(zhuǎn)子的裝配側(cè)具有葉片根，所述汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法的特征在于，將所述汽輪機葉片中的所述葉片根裝填于葉片根保持部，并從所述葉片根保持部外向所述葉片根施加離心力方向上的力，而在排除了所述葉片根向所述葉片根保持部的嵌合松動的狀態(tài)下，對所述葉輪罩中的設(shè)有所述堆焊部的一側(cè)施加相當(dāng)于汽輪機運行中的離心力和由運行所產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力，并且將所述葉輪罩中的與所述按壓力的施加部位對置的部位固定，從而實施所述堆焊部的離心應(yīng)力模擬試驗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法，其特征在于，將所述堆焊部設(shè)置在所述葉輪罩中的工作流體入口側(cè)，并且在所述入口側(cè)施加有相當(dāng)于汽輪機運行中的離心力和由運行所產(chǎn)生的所述汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力，并將所述葉輪罩的工作流體出口側(cè)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法，其特征在于， 所述汽輪機葉片在葉片的長度方向中央部的表背具有在運行中的扭回力的作用下而與鄰接的葉片相互抵接的短軸，在使所述短軸固定的狀態(tài)下向所述葉輪罩施加按壓力。
4.一種汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置，該裝置用于模擬對在葉輪罩與汽輪機葉片的葉片端部的邊界部設(shè)有堆焊部的汽輪機葉片中的、向所述堆焊部的離心力的影響，在所述汽輪機葉片的葉片端部具有所述葉輪罩，在向汽輪機轉(zhuǎn)子的裝配側(cè)具有葉片根，所述汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置的特征在于，包括 葉片根保持部，其裝填所述葉片根；第一液壓裝置，其從該葉片根保持部外向所述葉片根施加作用于所述汽輪機葉片的離心力方向上的力，而排除所述葉片根與所述葉片根保持部的嵌合松動；第二液壓裝置，其對所述葉輪罩中的設(shè)有所述堆焊部的一側(cè)施加相當(dāng)于運行中的離心力和由運行所產(chǎn)生的汽輪機葉片的扭回力的合成按壓力；第一固定裝置，其將所述葉輪罩中的與由所述第二液壓裝置施加按壓力的部位對置的部位固定；第一支柱和第二支柱，其與裝填在所述葉片根保持部的所述汽輪機葉片平行設(shè)置，且分別支承所述第二液壓裝置和第一固定裝置，在由所述第二液壓裝置施加的按壓力的作用下，對通過蒸汽汽輪機的運行而作用于所述堆焊部的應(yīng)力進行模擬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置，其特征在于，所述堆焊部設(shè)置在所述葉輪罩中的工作流體入口側(cè)，所述第一固定裝置設(shè)置在所述葉輪罩中的工作流體出口側(cè)，所述第二液壓裝置設(shè)置在所述葉輪罩中的工作流體入口側(cè)，所述第二液壓裝置配置成向所述汽輪機葉片的離心力方向且所述汽輪機葉片的扭回力方向按壓所述葉輪罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗裝置，其特征在于， 所述汽輪機葉片在葉片的長度方向中央部的表背具有在運行中的扭回力的作用下而與鄰接的葉片相互抵接的短軸，所述第一支柱和第二支柱具有使所述短軸固定的第二固定直ο
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在靜態(tài)的方法下以汽輪機葉片單體形式對在葉片部與葉輪罩的邊界部堆焊有耐銹蝕性材料的部分中的內(nèi)部缺陷進行精度良好地測試的汽輪機葉片的離心應(yīng)力模擬試驗方法及裝置。將汽輪機葉片(10)中的葉片根(18)裝填于葉片根保持部(20)，從葉片根保持部(20)外向葉片根(18)施加離心力方向上的力，而在排除了葉片根(18)向葉片根保持部(20)的嵌合松動的狀態(tài)下，對葉輪罩(12)施加相當(dāng)于汽輪機運行中的離心力的合成按壓力，并且固定所述葉輪罩(12)中的與按壓力施加部位對置的部位，對葉輪罩(12)施加相當(dāng)于汽輪機的運行所產(chǎn)生的汽輪機葉片(10)的扭回力和離心力的合成按壓力，從而實施所述堆焊部的離心應(yīng)力模擬試驗。
文檔編號F01D25/00GK102414399SQ20108001888
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者宮島慶一郎, 森一石, 淺香晴彥, 田中健, 道西順哉 申請人:三菱重工業(yè)株式會社