JP2004132272A

JP2004132272A - Steam turbine bearing device

Info

Publication number: JP2004132272A
Application number: JP2002297896A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ninomiya; 二宮　修
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP4175859B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam turbine bearing device capable of being prevented for a shaft vibration owing to a hunchback phenomenon of a turbine casing on thermal expansion. <P>SOLUTION: A relative distance between a front bearing stand 2 and a turbine shaft 9 is detected based on a detected value detected by a differential expansion detector 36 in a hydraulic source controller 37. When the detected result exceeds a predetermined value, a hydraulic pressure source is controlled with the hydraulic source controller 37, an assistant jack 19a is controlled so that an auxiliary force for moving by the assistant jack 19a is applied to the front bearing stand 2. As a result, a sliding resistance as a cause of the hunchback phenomenon is reduced so that the hunchback phenomenon of the casing of the turbine can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンのタービンケーシングとタービン軸との接触による軸振動の発生を抑制する蒸気タービン軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気タービンでは、タービンケーシング中央部が端部に対し凸状に湾曲する猫背現象の発生により、タービンケーシング（静止部）とタービンの翼など（回転部）が接触して、運転中に軸振動を発生することがあった。
【０００３】
この猫背現象は、タービンケーシングが固定されることにより、熱膨張が円滑に行われないことによって、あるいは、高圧タービンの停止時おけるタービンケーシング内部で滞留する蒸気の比重差によって、上半側が温度が高く、上半側が温度が低いという温度差が生じ、下半側の伸び量が下半側の伸び量を上回ることにより発生する。
【０００４】
そこで、従来の蒸気タービン装置には、蒸気タービンの起動時に、タービン軸の熱膨張に合せてその軸方向の位置を調整可能とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１０４０６号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の蒸気タービンでは、タービンケーシングの猫背現象による軸振動発生という問題があった。
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、熱膨張時によるタービンケーシングの猫背現象を抑制することができる蒸気タービン軸受装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加える力付加機能部とを具備することを特徴とする特徴とする。
【０００８】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、軸受け台にタービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることで、軸受け台と軸受け台が設置されている設置面との間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。熱膨張差検出部は、タービン軸と蒸気タービンのケーシングとの熱膨張差を検出するものである。力付加機能部は、例えば、アシストジャッキなどの油圧、空気圧などで制御される軸受け台に力を加える装置やその装置を制御する制御部などで構成される。
【０００９】
また、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記軸受け台が設置される第１の面と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて摩擦力が制御される第２の面とを有する摩擦力制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、摩擦力制御部の第２の面における摩擦力を制御することで、摩擦力制御部の第１の面に設置されている軸受け台がタービン軸に沿った方向に円滑に移動することができる。摩擦力制御部では、例えば、液体、気体などの作動流体の圧力によって、他方の面における摩擦力が制御される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービン軸受装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の側面図を示す。また、図２に前部軸受け台２の断面図を示す。
【００１３】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、前部軸受け台２、中間軸受け台５、後部軸受け台７、タービン軸９、高圧タービン１０、低圧タービン１１、アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃで主に構成されている。
【００１４】
前部軸受け台２は、前部基礎台３の上面にソールプレート４ａを介して設置されている。また、中間軸受け台５は中間基礎台６の上面に、後部軸受け台７は後部基礎台８の上面に、それぞれソールプレート４ｂ、４ｃを介して設置されている。タービン軸９は、前部軸受け台２、中間軸受け台５および後部軸受け台７によって支持され、それぞれの軸受け台２、５、７は、タービン軸９を水平に保持している。
【００１５】
ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃの上面およびそれに接触する各軸受け台２、５、７の底面は、ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃ上を各軸受け台２、５、７が摺動できる程度に面加工が施されている。
【００１６】
また、タービン軸９を回転軸とする高圧タービン１０が、前部軸受け台２と中間軸受け台５との間に配設され、また、このタービン軸９を回転軸とする低圧タービン１１が中間軸受け台５と後部軸受け台７との間に配設されている。
【００１７】
高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側は、その高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側に設けられたＬ形の第１の支持部１２を、前部軸受け台２に設けられたＬ形の前部支持部１３に載置させることによって支持されている。また、高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側は、その高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側に設けられたＬ形の第２の支持部１４を、中間軸受け台５に設けられたＬ形の中間支持部１５に載置させることによって支持されている。
【００１８】
高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２には、第１の支持部１２が移動したときに、前部支持部１３または前部軸受け台２に接触する部分にパッド１６ａが設けられている。なお、高圧タービン１０が前部軸受け台２側に移動する場合には、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触するより先に、第１の支持部１２がパッド１６ａを介して前部軸受け台２に接触するので、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触することはない。また、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第２の支持部１４には、第２の支持部１４が移動したときに、中間支持部１５または中間軸受け台５に接触する部分にパッド１６ｂが設けられている。なお、中間軸受け台５が高圧タービン１０側に移動する場合には、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触するより先に、第２の支持部１４がパッド１６ｂを介して中間軸受け台５に接触するので、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触することはない。パッド１６ａ、１６ｂは、窒化鋼などの金属で構成されている。
【００１９】
低圧タービン１１のケーシングは、一端が低圧タービン基礎台１７に設置された低圧タービンケーシング固定部１８の他端と固着され、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７によって固定されている。
【００２０】
このように、低圧タービン１１のケーシングは、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７と固定されているため、例えば、低圧タービン１１のケーシングが熱膨張をするときには、低圧タービンケーシング固定部１８を基点とし、中間軸受け台５側と後部軸受け台７側に伸びる。さらに、高圧タービン１０のケーシングも熱膨張をするときには、高圧タービン１０のケーシングは前部軸受け台２側に伸びる。
【００２１】
前部支持部１３のタービン軸９に対して垂直な部分と前部軸受け台２との間隔は、第１の支持部１２が載置できる程度である。また、中間支持部１５のタービン軸９に対して垂直な部分と中間軸受け台５との間隔も、第２の支持部１４が載置できる程度である。したがって、前部軸受け台２は、低圧タービン１１のケーシングの中間軸受け台５側への伸び分と、高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側への伸び分とのほぼ合算分が移動することになる。
【００２２】
前部基礎台３上の前部軸受け台２の高圧タービン１０側には、前部軸受け台２をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を前部軸受け台２に与えるアシストジャッキ１９ａが設置されている。また、中間基礎台６上の中間軸受け台５の高圧タービン１０側には、中間軸受け台５をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を中間軸受け台５に与えるアシストジャッキ１９ｂが設置されている。さらに、後部基礎台８上には、後部軸受け台７をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を後部軸受け台７に与えるアシストジャッキ１９ｃが設置されている。また、各アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各軸受け台２、５、７に力を与える部分は、各軸受け台２、５、７に接合されている。
【００２３】
ここで用いられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、油圧ポンプ（図示しない）によって駆動され、例えば、前部軸受け台２が、高圧タービン１０や低圧タービン１１のケーシングの熱的な伸縮によって、ソールプレート４ａ上を移動する際の補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。また、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃは、前部軸受け台２に及ぼす作用および効果と同様の作用および効果を、中間軸受け台５および後部軸受け台７にも与えることができる。各軸受け台２、５、７に設けられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、１つに限らず、複数個設けられてもよい。また、図１に示した実施の形態では、前部軸受け台２の高圧タービン１０側にアシストジャッキ１９ａを設けて、それによって前部軸受け台２を押引きしているが、前部軸受け台２の高圧タービン１０側とは反対側にもアシストジャッキを設け、前部軸受け台２の両側から押引きすることなどもできる。
【００２４】
ここでは、アシストジャッキの油圧源として、油圧ポンプ（図示しない）を用いているが、これに限るものではなく、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。タービンローターリフトポンプ（図示しない）は、タービン停止中におけるケーシングの上部および下部での温度差を小さくするために行うターニング時に、軸受け油膜を強制的にタービン軸と軸受けとの間に形成するための油圧源として用いられる。タービン起動後は、タービンローターリフトポンプ（図示しない）から供給される油圧は不要となるので、それをアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。つまり、タービンローターリフトポンプ（図示しない）を、軸受けの油圧源とアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの油圧源として兼用することで、装置の簡易化、機器の有効利用を図ることができる。
【００２５】
次に、図２を参照して、前部軸受け台２について説明する。前部軸受け台２の内部は、伸び差検出カラー３０、ジャーナル軸受３１、前部心棒３２、調速機３３、油ポンプ３４、伸び差検出器３６、油圧源制御装置３７で主に構成されている。ここで、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６は、熱膨張差検出部として機能する。
【００２６】
伸び差検出カラー３０は、タービン軸９と同軸に直結されている。この伸び差検出カラー３０はフェライト系の鋼で構成され、その端部には、タービン軸９の方向に広がり角４５°のテーパ部が形成されている。また、伸び差検出カラー３０と一端が同軸に直結され、他端の自由端をジャーナル軸受３１で支持される前部心棒３２が設けられている。
【００２７】
前部心棒３２には、タービン軸９側に調速機３３を組み込むとともに、ジャーナル軸受３１と調速機３３の間に油ポンプ３４が設置されている。この油ポンプ３４は、前部心棒３２の回転力を利用して、油タンク（図示しない）から吸込み室３５を介して導入された圧力油を調速機３３などに供給する。
【００２８】
また、前部軸受け台２の内部には、伸び差検出カラー３０の端部に形成されたテーパ部に、所定の距離をおいて対向するように伸び差検出器３６が設けられ、この伸び差検出器３６は、前部軸受け台２に設置されている。さらに、その伸び差検出器３６の検出値に基づいて油圧源（図示しない）を制御する油圧源制御装置３７が設けられている。なお、油圧源制御装置３７は、前部軸受け台２の外部、例えば、制御板などに設けられてもよい。
【００２９】
伸び差検出器３６は、高圧タービン１０のケーシングとタービン軸９との熱膨張による伸び差を、伸び差検出カラー３０との相対位置によって検出するものである。また、伸び差検出器３６は、コの字状の鉄芯にコイルを巻いて構成され、そのコイルには交流電圧がかけられている。
【００３０】
伸び差検出器３６では、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離によるコイルのインダクタンスの変化を検出することで、前部軸受け台２とタービン軸９と相対位置を検知している。伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも小さい場合には、タービン軸９の伸びに対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０と逆側（図中では左側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって押圧する。一方、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも大きい場合には、タービン軸９の収縮に対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０側（図中では右側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって、高圧タービン１０側に牽引する。
伸び差検出器３６の検出方法は、この方法に限るものではなく、前部軸受け台２とタービン軸９との伸び差を検出できる方法であればよい。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の動作について、図１および２を参照して説明する。
高圧タービン１０の温度上昇により、高圧タービン１０のケーシングが所定量熱膨張すると、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２が前部軸受け台２を押圧するようになる。
【００３２】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。この静止摩擦力によって前部軸受け台２が容易に移動しないことが、高圧タービン１０のケーシングの変形の一因となることがある。また、この場合、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ熱膨張し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３３】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値より小さくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３４】
次に、高圧タービン１０の温度が低下すると、高圧タービン１０のケーシングが収縮し、第１の支持部１２は、前部支持部１３を高圧タービン１０側に牽引する。
【００３５】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。また、この場合、タービン軸９は、熱に応じて収縮し続ける。しかし、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ収縮し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３６】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値よりも大きくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａを高圧タービン１０側に牽引するように油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を高圧タービン１０側に牽引し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３７】
上記した蒸気タービン軸受装置１の動作は、前部軸受け台２について説明したが、中間軸受け台５、後部軸受け台７についても前部軸受け台２と同様に、それぞれに、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７と同様の各装置が設けられている。そして、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、油圧源制御装置３７では、中間軸受け台５または後部軸受け部７とタービン軸９との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃを制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃによって移動するための補助的な力が中間軸受け台５または後部軸受け台７に与えられる。また、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７は、移動量の大きい前部軸受け台２にのみ設けることもできる。
【００３８】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、各軸受け台２、５、７の移動方向に補助的な力を与えることで、各軸受け台２、５、７と各ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃとの間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。これによって、ケーシングの猫背現象の一因を削減でき、ケーシングの猫背現象を低減することができる。
【００３９】
上記した実施の形態以外にも、例えば、図３に示すように、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に油圧ダンパを付加した構成としてもよい。
【００４０】
この構成では、油圧ダンパ３８は、アシストジャッキ１９ａが設けられた前部軸受け台２の高圧タービン１０側の面と対向する面に面するように前部基礎台３に設置されている。
【００４１】
高圧タービン１０の温度上昇により、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離が所定値よりも小さくなった場合には、前部軸受け台２は、アシストジャッキ１９ａによって押圧され、前部軸受け台２が移動するための補助的な力が与えられる。前部軸受け台２の移動直前までは、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間に発生する摺動抵抗は、静摩擦力であるのに対し、移動と同時に動摩擦力となり、静摩擦力の約１／２となる。そのため、前部軸受け台２は、急激に移動して停止する。この急激な移動を油圧ダンパ３８によって抑制し、低速化することで、不安定な移動を抑制し、前部軸受け台２の中心位置変化などを抑制することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図４に、本発明の第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０の側面図を示す。また、図５に前部軸受け台２の断面図を示す。なお、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４３】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間には、摩擦力制御部として機能する静圧パッドシュー４１が設けられている。
【００４４】
静圧パッドシュー４１には、油圧供給孔４２、静圧ポケット４３が構成されている。油圧供給孔４２と各静圧ポケット４３とは流路によって連通されている。静圧ポケット４３の周囲のソールプレート４ａに接する部分に、例えば、Ｏリングなどを設け、静圧ポケット４３に供給される、例えば、グリース、シリコンオイルなどの作動流体の外部への流出を抑制することもできる。また、第１の実施の形態と同様に、静圧パッドシュー４１の油圧源として、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。
【００４５】
前部軸受け台２の伸び差検出器３６によって検出された検出値は、油圧源制御装置３７に出力される。油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかける。各静圧ポケット４３に油圧がかけられると、静圧パッドシュー４１は、上向きの力を受け、ソールプレート４ａにかかる力が軽減されるので、高圧タービン１０のケーシングの伸縮に応じて、静圧パッドシュー４１がソールプレート４ａ上を摺動しやすくなる。ここで、静圧パッドシュー４１の静圧ポケット４３で発生される上向きの力は、静圧パッドシュー４１の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００４６】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかけることで、静圧パッドシュー４１とソールプレート４ａとの間の摺動抵抗を減少させることができる。これによって、静圧パッドシュー４１上に設置されている前部軸受け台２がタービン軸９に沿った方向に円滑に移動することができるようになるので、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００４７】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、静圧パッドシュー４１を前部軸受け台２の底部に設けたことについて示したが、これに限らず、静圧パッドシュー４１は、中間軸受け台５、後部軸受け台７の低部に設けられてもよい。
【００４８】
また、静圧パッドシュー４１のタービン軸９に沿った方向への急激な移動を抑制するために、前部基礎台３の高圧タービン１０側の面、その対向する面、またはそれら双方の面に面するように油圧ダンパを設置してもよい。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図６に、本発明の第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０の側面図を示す。なお、第１または第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、温度差検出部として機能する温度検出器５１および温度解析装置５２を付加したものである。
【００５１】
温度検出器５１は、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部に設けられ、それぞれの表面温度を測定するもので、例えば、熱電対、抵抗測温体、サーミスタなどが用いられる。
【００５２】
温度解析装置５２は、温度検出器５１で検知された温度検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部の温度および上部と下部の温度差などの解析を行うものである。
【００５３】
タービン停止中の高圧タービン１０のケーシング内部では、滞留する蒸気が比重差により温度の高いものが上部へ、温度の低いものは下部へ集まり、ケーシング内部空間に温度差が発生する。温度検出器５１において、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度を検知し、その検知値を温度解析装置５２に出力する。温度解析装置５２では、温度解析装置５２から出力された検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度差を求め、その温度差が所定値を超えたときには、油圧源制御装置３７に、油圧源（図示しない）を制御するための制御信号を出力する。
【００５４】
一方、油圧源制御装置３７では、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御する。
【００５５】
油圧源制御装置３７では、所定の相対距離の範囲を超えた検知値が伸び差検出器３６から入力されるか、温度解析装置５２から油圧源（図示しない）を制御するための制御信号が入力されるか、のどちらか先に入力された信号に基づいて、油圧源を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。
【００５６】
油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧または牽引し、前部軸受け台２が移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。
【００５７】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０では、第１の実施の形態の効果に加え、先行的にケーシングの表面温度を測定して、猫背現象を予測し、アシストジャッキ１９ａにより前部軸受け台２の移動を補助することによって、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００５８】
上記した実施の形態以外にも、アシストジャッキ１９ａを設ける代わりに、前部軸受け台２の底部に静圧パッドシュー４１を設けることもできる。
【００５９】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明の第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０における前部軸受け台２の断面図を示す。なお、図７では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至３のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、距離検出部として機能する相対位置検出器６１および位置解析装置６２を付加したものである。
【００６１】
相対位置検出器６１は、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検知するもので、例えば、作動トランスなどが用いられる。なお、相対位置検出器６１には、ロードセルなども用いることができる。
【００６２】
位置解析装置６２は、相対位置検出器６１で検知された位置検知値に基づいて、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離の変位などの解析を行うものである。また、位置解析装置６２には、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触するときの変位基準値および前部支持部１３に接触するときの変位基準値が設定されている。位置解析装置６２では、それらの基準値に基づいて、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定している。
【００６３】
第１の支持部１２は、高圧タービン１０の温度上昇時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は近づき、温度降下時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は離れる。そこで、相対位置検出器６１によって、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検出して、その検出値を位置解析装置６２に出力する。位置解析装置６２では、その検出値に基づいて、設定されている変位基準値と比較し、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定する。油圧源制御装置３７では、その判定結果に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。ここで、位置解析装置６２において、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を押圧するように制御させる。一方、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部支持部１３に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を牽引するように制御させる。
【００６４】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０では、第１の実施の形態の効果に加え、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００６５】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、相対位置検出器６１および位置解析装置６２とによる距離検出部とが併設されているが、距離検出部のみで構成することもできる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
図８に、本発明の第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０における前部軸受け台２の断面図を示す。図９は、前部軸受け台２の傾いた状態を示した側面図を示す。なお、図８および９では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至４のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６７】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、傾斜検出部として機能する傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２を付加したものである。
【００６８】
傾斜検出器７１は、前部軸受け台２のタービン軸９方向への傾きを検知するもので、傾斜器などが用いられる。
【００６９】
傾斜解析装置７２では、傾斜検出器７１による検出値に基づいて、前部軸受け台２の傾き方向を判定し、その判定に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。傾斜解析装置７２において、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側とは逆に傾いていると判定されたときには（図９の（ａ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧するように制御される。一方、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側に傾いていると判定されたときには（図９の（ｂ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を牽引するように制御される。
【００７０】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０では、第１の実施の形態の効果に加え、傾斜解析装置７２で前部軸受け台２が傾いたことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００７１】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２とによる傾斜検出部とが併設されているが、傾斜検出部のみで構成することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービン軸受装置によれば、熱膨張時におけるタービンケーシングの猫背現象による軸振動発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図２】第１の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図３】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の他の構成を示した側面図。
【図４】第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図５】第２の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図６】第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図７】第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図８】第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図９】前部軸受け台の傾いた状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…蒸気タービン軸受装置、２…前部軸受け台、３…前部基礎台、４ａ，４ｂ，４ｃ…ソールプレート、５…中間軸受け台、６…中間基礎台、７…後部軸受け台、８…後部基礎台、９…タービン軸、１０…高圧タービン、１１…低圧タービン、１２…第１の支持部、１３…前部支持部、１４…第２の支持部、１５…中間支持部、１６ａ、１６ｂ…パッド、１７…低圧タービン基礎台、１８…低圧タービンケーシング固定部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…アシストジャッキ、３０…伸び差検出カラー、３１…ジャーナル軸受、３２…前部心棒、３３…調速機、３４…油ポンプ、３５…吸込み室、３６…伸び差検出器、３７…油圧源制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam turbine bearing device that suppresses generation of shaft vibration due to contact between a turbine casing of a steam turbine and a turbine shaft.
[0002]
[Prior art]
In a conventional steam turbine, the turbine casing (stationary part) comes into contact with the turbine blades (rotating part) due to the occurrence of a cattle phenomenon in which the central part of the turbine casing curves convexly to the end, and the shaft during operation is rotated. Occasionally vibration occurred.
[0003]
This stooping phenomenon is caused by the fact that the turbine casing is fixed, the thermal expansion is not performed smoothly, or the specific gravity difference of the steam retained inside the turbine casing when the high-pressure turbine is stopped, the upper half of the A temperature difference occurs in which the temperature is high and the temperature on the upper half side is low, and the elongation amount on the lower half side exceeds the elongation amount on the lower half side.
[0004]
In view of the above, there has been a conventional steam turbine device in which, when the steam turbine is started, its axial position can be adjusted in accordance with the thermal expansion of the turbine shaft (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-210406 (page 3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional steam turbine has a problem that the shaft vibration is generated due to the backlash phenomenon of the turbine casing.
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a steam turbine bearing device that can suppress a stoop phenomenon of a turbine casing due to thermal expansion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steam turbine bearing device of the present invention includes a steam turbine, a bearing base that supports a turbine shaft that rotates in conjunction with the steam turbine, a turbine casing that houses the steam turbine, A thermal expansion difference detection unit that detects a difference in elongation due to thermal expansion in a direction along the turbine axis between the turbine shaft and the turbine casing, and based on a detection result of the thermal expansion difference detection unit, And a force applying function unit for applying a force for moving the turbine in the direction along the turbine axis.
[0008]
In this steam turbine bearing device, an installation surface on which the bearing pedestal and the bearing pedestal are installed is obtained by applying a force for moving the bearing pedestal in a direction along the turbine axis based on a detection result from the thermal expansion difference detection unit. Overcoming the static frictional force between the bearing and the bearing base. The thermal expansion difference detector detects a thermal expansion difference between the turbine shaft and the casing of the steam turbine. The force applying function unit includes, for example, a device that applies force to a bearing base controlled by hydraulic pressure, air pressure, or the like, such as an assist jack, and a control unit that controls the device.
[0009]
In addition, a steam turbine bearing device of the present invention includes a steam turbine, a bearing base that supports a turbine shaft that rotates in conjunction with the steam turbine, a turbine casing that houses the steam turbine, the turbine shaft and the turbine casing. A thermal expansion difference detection unit that detects a difference in elongation due to thermal expansion in a direction along the turbine axis, a first surface on which the bearing pedestal is installed, and a detection result obtained by the thermal expansion difference detection unit. And a second surface whose frictional force is controlled.
[0010]
In this steam turbine bearing device, by controlling the friction force on the second surface of the friction force control unit based on the detection result from the thermal expansion difference detection unit, the steam turbine bearing device is installed on the first surface of the friction force control unit. Bearings can move smoothly in a direction along the turbine axis. In the frictional force control unit, for example, the frictional force on the other surface is controlled by the pressure of a working fluid such as a liquid or a gas.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a steam turbine bearing device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a side view of a steam turbine bearing device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the front bearing base 2.
[0013]
In the steam turbine bearing device 1 of the first embodiment, the front bearing base 2, the intermediate bearing base 5, the rear bearing base 7, the turbine shaft 9, the high-pressure turbine 10, the low-pressure turbine 11, and the assist jacks 19a, 19b, 19c. It is mainly composed.
[0014]
The front bearing base 2 is installed on the upper surface of the front base 3 via a sole plate 4a. The intermediate bearing base 5 is provided on the upper surface of the intermediate base 6 and the rear bearing base 7 is provided on the upper surface of the rear base 8 via sole plates 4b and 4c, respectively. The turbine shaft 9 is supported by the front bearing stand 2, the intermediate bearing stand 5, and the rear bearing stand 7, and each of the bearing stands 2, 5, 7 holds the turbine shaft 9 horizontally.
[0015]
The upper surfaces of the sole plates 4a, 4b, 4c and the bottom surfaces of the respective bearing bases 2, 5, 7 contacting the sole plates 4a, 4b, 4c are processed so that the respective bearing bases 2, 5, 7 can slide on the sole plates 4a, 4b, 4c. Is given.
[0016]
A high-pressure turbine 10 having the turbine shaft 9 as a rotating shaft is disposed between the front bearing base 2 and the intermediate bearing base 5, and a low-pressure turbine 11 having the turbine shaft 9 as a rotating shaft is provided with an intermediate bearing. It is arranged between the base 5 and the rear bearing base 7.
[0017]
On the front bearing base 2 side of the casing of the high-pressure turbine 10, an L-shaped first support portion 12 provided on the front bearing base 2 side of the casing of the high-pressure turbine 10 is provided on the front bearing base 2. It is supported by being placed on the L-shaped front support portion 13. Further, on the intermediate bearing base 5 side of the casing of the high-pressure turbine 10, the L-shaped second support portion 14 provided on the intermediate bearing base 5 side of the casing of the high-pressure turbine 10 is provided on the intermediate bearing base 5. It is supported by being placed on an L-shaped intermediate support portion 15.
[0018]
The first support portion 12 provided on the casing of the high-pressure turbine 10 is provided with a pad 16a at a portion that comes into contact with the front support portion 13 or the front bearing base 2 when the first support portion 12 moves. Have been. When the high-pressure turbine 10 moves toward the front bearing base 2, the first support portion 12 is connected to the front bearing via the pad 16 a before the front support portion 13 contacts the high-pressure turbine 10. The front support 13 does not come into contact with the high-pressure turbine 10 because it comes into contact with the table 2. Further, a pad 16b is provided on a portion of the second support portion 14 provided on the casing of the high-pressure turbine 10 in contact with the intermediate support portion 15 or the intermediate bearing base 5 when the second support portion 14 moves. Have been. When the intermediate bearing base 5 moves toward the high-pressure turbine 10, the second support part 14 is connected to the intermediate bearing base 5 via the pad 16 b before the intermediate support part 15 contacts the high-pressure turbine 10. Because of the contact, the intermediate support 15 does not contact the high-pressure turbine 10. The pads 16a and 16b are made of a metal such as nitrided steel.
[0019]
One end of the casing of the low-pressure turbine 11 is fixed to the other end of the low-pressure turbine casing fixing portion 18 installed on the low-pressure turbine base 17, and is fixed by the low-pressure turbine base 17 via the low-pressure turbine casing fixing portion 18. .
[0020]
As described above, since the casing of the low-pressure turbine 11 is fixed to the low-pressure turbine base 17 via the low-pressure turbine casing fixing portion 18, for example, when the casing of the low-pressure turbine 11 thermally expands, the low-pressure turbine casing is fixed. Starting from the portion 18, it extends toward the intermediate bearing base 5 and the rear bearing base 7. Further, when the casing of the high-pressure turbine 10 also undergoes thermal expansion, the casing of the high-pressure turbine 10 extends toward the front bearing base 2.
[0021]
The space between the portion of the front support 13 perpendicular to the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 is such that the first support 12 can be mounted. Also, the interval between the portion of the intermediate support 15 perpendicular to the turbine shaft 9 and the intermediate bearing base 5 is such that the second support 14 can be mounted. Therefore, the front bearing base 2 moves by approximately the sum of the extension of the casing of the low-pressure turbine 11 toward the intermediate bearing base 5 and the extension of the casing of the high-pressure turbine 10 toward the front bearing base 2. Will be.
[0022]
On the high-pressure turbine 10 side of the front bearing base 2 on the front base 3, a force for moving the front bearing base 2 in the direction along the turbine shaft 9 (left and right in the drawing) is applied to the front bearing base 2. An assist jack 19a is provided. In addition, on the high pressure turbine 10 side of the intermediate bearing base 5 on the intermediate base 6, an assist for applying a force for moving the intermediate bearing base 5 in a direction (left and right in the drawing) along the turbine shaft 9 to the intermediate bearing base 5. A jack 19b is provided. Further, on the rear base 8, there is provided an assist jack 19 c for applying a force to the rear bearing 7 to move the rear bearing 7 in a direction (left and right in the figure) along the turbine shaft 9. In addition, portions of each of the assist jacks 19a, 19b, and 19c that apply a force to the bearing bases 2, 5, and 7 are joined to the bearing bases 2, 5, and 7, respectively.
[0023]
The assist jacks 19a, 19b, 19c used here are driven by a hydraulic pump (not shown). For example, when the front bearing base 2 is thermally expanded and contracted by the casing of the high-pressure turbine 10 or the low-pressure turbine 11, the sole plate is An auxiliary force when moving on the front bearing 4a is applied to the front bearing base 2. Thereby, the front bearing base 2 can be moved smoothly. Further, the assist jacks 19b and 19c can give the same operation and effect to the front bearing base 2 to the intermediate bearing base 5 and the rear bearing base 7. The number of assist jacks 19a, 19b, 19c provided on each of the bearing bases 2, 5, 7 is not limited to one, and a plurality of assist jacks may be provided. In the embodiment shown in FIG. 1, the assist jack 19 a is provided on the high pressure turbine 10 side of the front bearing pedestal 2, thereby pushing and pulling the front bearing pedestal 2. An assist jack may also be provided on the opposite side of the high pressure turbine 10 to push and pull from both sides of the front bearing base 2.
[0024]
Here, a hydraulic pump (not shown) is used as a hydraulic source of the assist jack. However, the invention is not limited to this. For example, a turbine rotor lift pump (jacking oil pump) (not shown) may be used. . A turbine rotor lift pump (not shown) is used to forcibly form a bearing oil film between the turbine shaft and the bearing at the time of turning performed to reduce the temperature difference between the upper and lower portions of the casing when the turbine is stopped. Used as a hydraulic source. After the turbine is started, the hydraulic pressure supplied from a turbine rotor lift pump (not shown) is unnecessary, and is supplied to the assist jacks 19a, 19b, and 19c. In other words, by using a turbine rotor lift pump (not shown) as a hydraulic pressure source for the bearings and also as a hydraulic pressure source for the assist jacks 19a, 19b, and 19c, the simplification of the apparatus and the effective use of equipment can be achieved.
[0025]
Next, the front bearing base 2 will be described with reference to FIG. The inside of the front bearing base 2 is mainly composed of a differential expansion detection collar 30, a journal bearing 31, a front mandrel 32, a governor 33, an oil pump 34, a differential expansion detector 36, and a hydraulic power source control device 37. I have. Here, the differential expansion detection collar 30 and the differential expansion detector 36 function as a differential thermal expansion detector.
[0026]
The differential elongation detection collar 30 is directly connected coaxially with the turbine shaft 9. The differential elongation detecting collar 30 is made of ferritic steel, and has a tapered portion having a divergence angle of 45 ° in the direction of the turbine shaft 9 at an end thereof. Further, a front mandrel 32 is provided, one end of which is directly coaxially connected to the differential elongation detecting collar 30 and the other end of which is supported by a journal bearing 31.
[0027]
The front mandrel 32 incorporates a governor 33 on the turbine shaft 9 side, and an oil pump 34 is installed between the journal bearing 31 and the governor 33. The oil pump 34 supplies the pressure oil introduced from an oil tank (not shown) through a suction chamber 35 to the governor 33 and the like by using the rotational force of the front mandrel 32.
[0028]
A differential expansion detector 36 is provided inside the front bearing base 2 so as to face a tapered portion formed at an end of the differential expansion detection collar 30 at a predetermined distance. The detector 36 is installed on the front bearing base 2. Further, a hydraulic power source control device 37 that controls a hydraulic power source (not shown) based on the detection value of the differential expansion detector 36 is provided. The hydraulic power source control device 37 may be provided outside the front bearing base 2, for example, on a control plate.
[0029]
The differential expansion detector 36 detects a differential expansion due to thermal expansion between the casing of the high-pressure turbine 10 and the turbine shaft 9 based on a relative position with respect to the differential expansion detection collar 30. The differential elongation detector 36 is formed by winding a coil around a U-shaped iron core, and an AC voltage is applied to the coil.
[0030]
The differential expansion detector 36 detects the relative position between the front bearing base 2 and the turbine shaft 9 by detecting a change in the inductance of the coil due to the distance between the differential expansion detector 36 and the differential expansion detection collar 30. . When the distance between the differential elongation detector 36 and the differential elongation detecting collar 30 is smaller than a predetermined distance, the front bearing base 2 is opposite to the high pressure turbine 10 in correspondence with the elongation of the turbine shaft 9 (in the figure, In this case, the front bearing base 2 is pressed by the assist jack 19a. On the other hand, when the distance between the differential expansion detector 36 and the differential expansion detection collar 30 is larger than the predetermined distance, the front bearing base 2 is moved toward the high-pressure turbine 10 (in FIG. In this case, the front bearing base 2 is pulled toward the high-pressure turbine 10 by the assist jack 19a.
The detection method of the differential expansion detector 36 is not limited to this method, but may be any method that can detect the differential expansion between the front bearing base 2 and the turbine shaft 9.
[0031]
Next, the operation of the steam turbine bearing device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
When the casing of the high-pressure turbine 10 thermally expands by a predetermined amount due to the temperature rise of the high-pressure turbine 10, the first support 12 provided on the casing of the high-pressure turbine 10 presses the front bearing base 2.
[0032]
The front bearing base 2 cannot move on the sole plate 4a unless a force exceeding the static friction force with the sole plate 4a is applied by the first support portion 12. The fact that the front bearing base 2 is not easily moved by the static friction force may contribute to the deformation of the casing of the high-pressure turbine 10. In this case, if the front bearing base 2 does not move and only the turbine shaft 9 continues to thermally expand, the stationary portion of the casing of the high-pressure turbine 10 contacts the rotating portion of the high-pressure turbine 10 or the rotation of the turbine shaft 9. Movement of the center (turbine alignment change) can cause dangerous shaft vibration during operation.
[0033]
The detected value detected by the differential expansion detector 36 is output to the hydraulic power source control device 37, and the hydraulic power source control device 37 detects the relative distance between the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 based on the detected value. I do. When the detection result becomes smaller than the predetermined value, the hydraulic pressure source (not shown) is controlled by the hydraulic pressure source control device 37 to apply hydraulic pressure to the assist jack 19a. The hydraulically applied assist jack 19a presses the front bearing base 2 and gives the front bearing base 2 an auxiliary force for the front bearing base 2 to move by overcoming the frictional force. Thereby, the front bearing base 2 can be moved smoothly. Here, the force applied to the front bearing base 2 by the assist jack 19a is preferably about 20 to 30% of the force applied to the lower sole plate 4a of the front bearing base 2.
[0034]
Next, when the temperature of the high-pressure turbine 10 decreases, the casing of the high-pressure turbine 10 contracts, and the first support 12 pulls the front support 13 toward the high-pressure turbine 10.
[0035]
The front bearing base 2 cannot move on the sole plate 4a unless a force exceeding the static friction force with the sole plate 4a is applied by the first support portion 12. In this case, the turbine shaft 9 continues to contract in response to heat. However, if the front bearing base 2 does not move and only the turbine shaft 9 continues to contract, the stationary portion of the casing of the high-pressure turbine 10 comes into contact with the rotating portion of the high-pressure turbine 10 or the rotation center of the turbine shaft 9 moves ( Dangerous shaft vibrations can occur during operation due to turbine alignment changes).
[0036]
The detected value detected by the differential expansion detector 36 is output to the hydraulic power source control device 37, and the hydraulic power source control device 37 detects the relative distance between the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 based on the detected value. I do. When the detection result becomes larger than the predetermined value, the hydraulic pressure source (not shown) is controlled by the hydraulic pressure source controller 37, and the hydraulic pressure is applied so as to pull the assist jack 19a toward the high pressure turbine 10. The hydraulic assist jack 19 a pulls the front bearing base 2 toward the high-pressure turbine 10, and the front bearing base 2 applies an auxiliary force for moving over the frictional force. Give to. Thereby, the front bearing base 2 can be moved smoothly. Here, the force applied to the front bearing base 2 by the assist jack 19a is preferably about 20 to 30% of the force applied to the lower sole plate 4a of the front bearing base 2.
[0037]
The operation of the above-described steam turbine bearing device 1 has been described with respect to the front bearing pedestal 2. However, the intermediate bearing pedestal 5 and the rear bearing pedestal 7 are respectively provided with differential expansion detectors 36, The same devices as the extension difference detection collar 30 and the hydraulic pressure control device 37 are provided. Then, based on the detection value detected by the differential elongation detector 36, the hydraulic power source control device 37 detects the relative distance between the intermediate bearing base 5 or the rear bearing 7 and the turbine shaft 9. When the detection result exceeds a predetermined value range, the hydraulic pressure source control device 37 controls a hydraulic pressure source (not shown), controls the assist jacks 19b and 19c, and moves by the assist jacks 19b and 19c. Are applied to the intermediate bearing stand 5 or the rear bearing stand 7. Further, the differential expansion detector 36, the differential expansion detection collar 30, and the hydraulic power source control device 37 can be provided only on the front bearing base 2 having a large moving amount.
[0038]
In the steam turbine bearing device 1 according to the first embodiment, each bearing is given an auxiliary force in the moving direction of each of the bearing bases 2, 5, 7 based on the detection result from the differential expansion detector 36. The bearings can be moved smoothly by overcoming the static friction force between the platforms 2, 5, 7 and the sole plates 4a, 4b, 4c. As a result, it is possible to reduce one cause of the stoop phenomenon of the casing, and to reduce the stoop phenomenon of the casing.
[0039]
In addition to the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 3, a configuration in which a hydraulic damper is added to the steam turbine bearing device 1 of the first embodiment may be adopted.
[0040]
In this configuration, the hydraulic damper 38 is installed on the front base 3 so as to face a surface of the front bearing base 2 on which the assist jack 19a is provided, the surface facing the high pressure turbine 10 side.
[0041]
When the relative distance between the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 becomes smaller than a predetermined value due to the temperature rise of the high-pressure turbine 10, the front bearing base 2 is pressed by the assist jack 19a and the front bearing An auxiliary force for moving the platform 2 is provided. Until immediately before the movement of the front bearing base 2, the sliding resistance generated between the front bearing base 2 and the sole plate 4a is a static friction force. It becomes 1/2. Therefore, the front bearing base 2 suddenly moves and stops. This rapid movement is suppressed by the hydraulic damper 38 and the speed is reduced, whereby unstable movement can be suppressed and a change in the center position of the front bearing base 2 can be suppressed.
[0042]
(Second embodiment)
FIG. 4 shows a side view of a steam turbine bearing device 40 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of the front bearing base 2. The same parts as those of the configuration of the steam turbine bearing device 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0043]
In the steam turbine bearing device 40 of the second embodiment, a static pressure pad shoe 41 functioning as a frictional force control unit is provided between the front bearing base 2 and the sole plate 4a.
[0044]
The static pressure pad shoe 41 has a hydraulic pressure supply hole 42 and a static pressure pocket 43. The hydraulic pressure supply hole 42 and each of the static pressure pockets 43 are communicated by a flow path. For example, an O-ring or the like is provided at a portion in contact with the sole plate 4a around the static pressure pocket 43 to suppress outflow of a working fluid supplied to the static pressure pocket 43, such as grease or silicone oil, to the outside. You can also. Further, as in the first embodiment, for example, a turbine rotor lift pump (jacking oil pump) (not shown) may be used as a hydraulic source of the static pressure pad shoe 41.
[0045]
The detection value detected by the differential expansion detector 36 of the front bearing base 2 is output to the hydraulic power source control device 37. The hydraulic power source control device 37 detects the relative distance between the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 based on the detected value. When the detection result exceeds a predetermined value range, a hydraulic pressure source (not shown) is controlled by the hydraulic pressure source control device 37 to apply a hydraulic pressure to each static pressure pocket 43 of the static pressure pad shoe 41. When hydraulic pressure is applied to each of the static pressure pockets 43, the static pressure pad shoe 41 receives an upward force, and the force applied to the sole plate 4a is reduced. The pad shoe 41 easily slides on the sole plate 4a. Here, the upward force generated in the static pressure pocket 43 of the static pressure pad shoe 41 is preferably about 20 to 30% of the force applied to the lower sole plate 4a of the static pressure pad shoe 41.
[0046]
In the steam turbine bearing device 40 according to the second embodiment, a hydraulic pressure is applied to each of the static pressure pockets 43 of the static pressure pad shoe 41 based on the detection result from the differential elongation detector 36, so that the static pressure pad shoe 41 Sliding resistance between the motor and the sole plate 4a can be reduced. As a result, the front bearing base 2 installed on the static pressure pad shoe 41 can smoothly move in the direction along the turbine shaft 9, so that the casing back phenomenon can be reduced.
[0047]
In the steam turbine bearing device 40 according to the second embodiment, the static pressure pad shoe 41 is provided on the bottom of the front bearing base 2. However, the present invention is not limited thereto. The base 5 and the rear bearing base 7 may be provided at the lower part.
[0048]
Further, in order to suppress abrupt movement of the static pressure pad shoe 41 in the direction along the turbine axis 9, the surface of the front base 3 on the side of the high-pressure turbine 10, the opposing surface thereof, or both of them A hydraulic damper may be installed so as to face.
[0049]
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a side view of a steam turbine bearing device 50 according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those of the configuration of the steam turbine bearing device according to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0050]
The steam turbine bearing device 50 according to the third embodiment is obtained by adding a temperature detector 51 and a temperature analysis device 52 that function as a temperature difference detection unit to the steam turbine bearing device 1 according to the first embodiment. .
[0051]
The temperature detector 51 is provided at an upper portion and a lower portion of the casing of the high-pressure turbine 10 and measures the respective surface temperatures. For example, a thermocouple, a resistance temperature detector, a thermistor, or the like is used.
[0052]
The temperature analysis device 52 analyzes the upper and lower temperatures of the casing of the high-pressure turbine 10 and the temperature difference between the upper and lower portions based on the detected temperature value detected by the temperature detector 51.
[0053]
Inside the casing of the high-pressure turbine 10 during which the turbine is stopped, high-temperature steam is collected at the upper portion and low-temperature steam is collected at the lower portion due to a difference in specific gravity, and a temperature difference occurs in the casing internal space. The temperature detector 51 detects the upper and lower temperatures of the casing of the high-pressure turbine 10 and outputs the detected value to the temperature analyzer 52. The temperature analysis device 52 obtains a temperature difference between the upper and lower portions of the casing of the high-pressure turbine 10 based on the detected value output from the temperature analysis device 52, and when the temperature difference exceeds a predetermined value, the hydraulic power source control device A control signal for controlling a hydraulic source (not shown) is output to 37.
[0054]
On the other hand, the hydraulic power source control device 37 detects the relative distance between the turbine shaft 9 and the front bearing base 2 based on the detection value detected by the differential expansion detector 36. When the detection result exceeds a predetermined value, a hydraulic pressure source (not shown) is controlled by the hydraulic pressure source control device 37.
[0055]
In the hydraulic pressure source controller 37, a detection value exceeding a predetermined relative distance range is input from the differential expansion detector 36 or a control signal for controlling a hydraulic pressure source (not shown) is input from the temperature analyzer 52. The hydraulic pressure source is controlled on the basis of the signal which is input first, and the hydraulic pressure is applied to the assist jack 19a.
[0056]
The hydraulic assist jack 19a presses or pulls the front bearing base 2 and gives the front bearing base 2 an auxiliary force for the front bearing base 2 to move. Thereby, the front bearing base 2 can be moved smoothly.
[0057]
In the steam turbine bearing device 50 according to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, in addition to measuring the surface temperature of the casing in advance to predict the cattle phenomena, the front bearing is provided by the assist jack 19a. By assisting the movement of the platform 2, the casing stoop phenomenon can be reduced.
[0058]
Instead of providing the assist jack 19a, a hydrostatic pad shoe 41 may be provided on the bottom of the front bearing base 2 instead of providing the assist jack 19a.
[0059]
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a sectional view of the front bearing base 2 in the steam turbine bearing device 60 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 7, only main components are shown, and other displays are omitted. In addition, the same portions as those of the configuration of the steam turbine bearing device of any of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0060]
The steam turbine bearing device 60 according to the fourth embodiment is obtained by adding a relative position detector 61 and a position analysis device 62 functioning as a distance detecting unit to the steam turbine bearing device 1 according to the first embodiment. .
[0061]
The relative position detector 61 detects the distance between the relative position detector 61 and the pad 16a provided on the first support portion 12, and uses, for example, an operation transformer. Note that a load cell or the like can be used as the relative position detector 61.
[0062]
The position analysis device 62 analyzes the displacement of the distance between the relative position detector 61 and the pad 16a provided on the first support unit 12 based on the position detection value detected by the relative position detector 61. Things. Further, the position analysis device 62 has a displacement reference value when the pad 16 a provided on the first support portion 12 contacts the front bearing base 2 and a displacement reference value when the pad 16 a contacts the front support portion 13. Is set. The position analysis device 62 determines that the front bearing 2 or the front support 13 has been contacted based on the reference values.
[0063]
In the first support portion 12, when the temperature of the high-pressure turbine 10 rises, the high-pressure turbine 10 and the front bearing base 2 approach each other, and when the temperature decreases, the high-pressure turbine 10 and the front bearing base 2 separate. Therefore, the relative position detector 61 detects the distance between the relative position detector 61 and the pad 16a provided on the first support portion 12, and outputs the detected value to the position analyzer 62. The position analysis device 62 compares the detected value with the set displacement reference value to determine that the front bearing 2 or the front support 13 has come into contact. The hydraulic power source control device 37 controls the assist jack 19a based on the determination result. Here, in the position analysis device 62, when it is determined that the pad 16a provided on the first support portion 12 is in contact with the front bearing base 2, the assist jack 19a removes the front bearing base 2. It is controlled to be pressed. On the other hand, when it is determined that the pad 16a provided on the first support portion 12 is in contact with the front support portion 13, the assist jack 19a controls the front bearing base 2 to be pulled.
[0064]
In the steam turbine bearing device 60 according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the pad 16a provided on the first support portion 12 is different from the front bearing base 2 or the front support portion 13 in the first embodiment. Is detected, the force can be immediately applied to the front bearing base 2 by the assist jack 19a based on the detection, so that the front bearing base 2 can be moved smoothly, The stoop phenomenon can be reduced.
[0065]
In the above-described embodiment, the position difference detection unit including the differential expansion detection collar 30 and the differential expansion detector 36 and the distance detection unit including the relative position detector 61 and the position analysis device 62 are provided side by side. It is also possible to configure only with the detection unit.
[0066]
(Fifth embodiment)
FIG. 8 shows a sectional view of the front bearing base 2 in the steam turbine bearing device 70 according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a side view showing a state where the front bearing base 2 is inclined. 8 and 9, only the main components are shown, and other displays are omitted. Further, the same parts as those of the configuration of the steam turbine bearing device of any of the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0067]
The steam turbine bearing device 70 of the fifth embodiment is obtained by adding a tilt detector 71 and a tilt analysis device 72 functioning as a tilt detection unit to the steam turbine bearing device 1 of the first embodiment.
[0068]
The tilt detector 71 detects the tilt of the front bearing base 2 in the direction of the turbine shaft 9 and uses a tilter or the like.
[0069]
The inclination analyzer 72 determines the inclination direction of the front bearing base 2 based on the value detected by the inclination detector 71, and controls the assist jack 19a based on the determination. When the inclination analysis device 72 determines that the front bearing base 2 is inclined in the opposite direction to the high pressure turbine 10 side (FIG. 9A), the assist jack 19a presses the front bearing base 2. Is controlled to On the other hand, when it is determined that the front bearing base 2 is inclined toward the high-pressure turbine 10 (FIG. 9B), the assist jack 19a is controlled to pull the front bearing base 2.
[0070]
In the steam turbine bearing device 70 according to the fifth embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, when the inclination analysis device 72 detects that the front bearing base 2 is inclined, the inclination analysis device 72 immediately determines the inclination. Since the force can be applied to the front bearing base 2 by the assist jack 19a, the movement of the front bearing base 2 can be performed smoothly, and the backlash phenomenon of the casing can be reduced.
[0071]
In the above-described embodiment, the position difference detection unit including the differential expansion detection collar 30 and the differential expansion detector 36 and the inclination detection unit including the inclination detector 71 and the inclination analysis device 72 are provided side by side. It can also be composed of only a part.
[0072]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the steam turbine bearing device of this invention, generation | occurrence | production of the shaft vibration by the backlash phenomenon of the turbine casing at the time of thermal expansion can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a steam turbine bearing device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the front bearing base according to the first embodiment.
FIG. 3 is a side view showing another configuration of the steam turbine bearing device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a side view of the steam turbine bearing device according to the second embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of a front bearing pedestal according to the second embodiment.
FIG. 6 is a side view of a steam turbine bearing device according to a third embodiment.
FIG. 7 is a sectional view of a front bearing pedestal in a steam turbine bearing device according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a sectional view of a front bearing pedestal in a steam turbine bearing device according to a fifth embodiment.
FIG. 9 is a side view showing an inclined state of the front bearing base.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steam turbine bearing device, 2 ... Front bearing stand, 3 ... Front base stand, 4a, 4b, 4c ... Sole plate, 5 ... Intermediate bearing stand, 6 ... Intermediate base stand, 7 ... Rear bearing stand, 8 ... Rear base, 9 ... Turbine shaft, 10 ... High pressure turbine, 11 ... Low pressure turbine, 12 ... First support, 13 ... Front support, 14 ... Second support, 15 ... Intermediate support, 16a, 16b: pad, 17: low-pressure turbine base, 18: low-pressure turbine casing fixing part, 19a, 19b, 19c: assist jack, 30: differential expansion detection collar, 31: journal bearing, 32: front mandrel, 33: speed control Machine, 34 ... oil pump, 35 ... suction chamber, 36 ... differential expansion detector, 37 ... hydraulic power source control device

Claims

A steam turbine,
A bearing base for supporting a turbine shaft that rotates in conjunction with the steam turbine,
A turbine casing for housing the steam turbine,
A thermal expansion difference detection unit that detects a difference in elongation due to thermal expansion in a direction along the turbine axis between the turbine shaft and the turbine casing;
A steam turbine bearing device, comprising: a force applying function unit that applies a force to move the bearing base in a direction along the turbine axis based on a detection result of the thermal expansion difference detection unit.

The thermal expansion difference detection unit detects a difference in elongation due to thermal expansion in a direction along the turbine axis between the turbine shaft and the turbine casing based on a difference in travel distance between the turbine shaft and the bearing pedestal. The steam turbine bearing device according to claim 1, wherein:

The steam turbine bearing device further includes a temperature difference detection unit that detects a temperature difference between a first position and a second position of the turbine casing,
The force applying function unit applies a force for moving the bearing base in a direction along the turbine axis based on detection results of the thermal expansion difference detection unit and the temperature difference detection unit. The steam turbine bearing device according to claim 1.

When the thermal expansion difference detected by the thermal expansion difference detection unit exceeds a first value, or the temperature difference detected by the temperature difference detection unit exceeds a second value, at least one of the cases, The steam turbine bearing device according to claim 3, wherein the function unit applies a force to the bearing pedestal.

The steam turbine bearing device further includes a distance detection unit that detects a moving distance of the turbine casing and the bearing pedestal in a direction along the turbine axis,
The force applying function unit applies a force for moving the bearing pedestal in a direction along the turbine axis based on the detection results of the thermal expansion difference detection unit and the distance detection unit. Item 2. The steam turbine bearing device according to Item 1.

The force adding function is performed when at least one of a thermal expansion difference detected by the thermal expansion difference detection unit exceeds a first value and a distance value detected by the distance detection unit exceeds a second value. The steam turbine bearing device according to claim 5, wherein the portion applies a force to the bearing pedestal.

The steam turbine bearing device further includes an inclination detection unit that detects an inclination of the bearing stand with respect to the turbine axis direction,
The force applying function unit applies a force for moving the bearing base in a direction along the turbine axis based on detection results of the thermal expansion difference detection unit and the inclination detection unit. Item 2. The steam turbine bearing device according to Item 1.

The force adding function is performed when at least one of a thermal expansion difference detected by the thermal expansion difference detection unit exceeds a first value and a tilt value detected by the tilt detection unit exceeds a second value. The steam turbine bearing device according to claim 7, wherein the portion applies a force to the bearing pedestal.

A steam turbine,
A bearing base for supporting a turbine shaft that rotates in conjunction with the steam turbine,
A turbine casing for housing the steam turbine,
A thermal expansion difference detection unit that detects a difference in elongation due to thermal expansion in a direction along the turbine axis between the turbine shaft and the turbine casing;
A friction force control unit having a first surface on which the bearing pedestal is installed and a second surface in which a friction force is controlled based on a detection result of the thermal expansion difference detection unit. Steam turbine bearing device.

The frictional force control unit includes a working fluid inflow unit on the second surface of the frictional force control unit that controls a frictional force on the second surface by a pressure of the supplied working fluid. The steam turbine bearing device according to claim 9, wherein:

The steam turbine bearing device according to claim 9, wherein the bearing base moves by a force based on thermal expansion from the turbine casing.

The steam turbine bearing device according to any one of claims 1 to 11, further comprising a damper function unit that suppresses a moving speed of the bearing stand in a direction along the turbine axis.