JP2010007633A - 発電プラントのタービン動翼磨き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンロータ動翼の磨き効率の向上を図り、しかもムラ無く的確に磨くことができるようにすることにある。
【解決手段】タービンロータ３を回転自在に支持する受台５ａ，５ｂと、タービンロータを回転駆動する回転装置８と、タービンロータに植込まれた動翼の左右両側に設けられ研磨材をそれぞれ投射する複数台の磨きヘッド９と、これら磨きヘッドを軸方向及びこれと直交する方向に移動可能に且つ首振り可能にそれぞれ支持すると共に、各磨きヘッドを予定位置及び角度に調整するヘッド移動機構１０と、各磨きヘッドよりタービンロータの動翼に向けて投射される研磨材１１を回収して磨きヘッドに再び供給する研磨材回収及び供給手段とを備え、回転装置８によりタービンロータ３を回転駆動しながら各磨きヘッド９より適当な位置及び角度で研磨材１１をそれぞれ投射することにより、タービンロータ３に植込まれた動翼３ａの背腹側を同時にしかも連続して磨き作業を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火力発電プラントにおけるタービンロータに植込まれた動翼を効率よく磨くことが可能な発電プラントのタービン動翼磨き装置に関する。

近年、蒸気タービンロータに植込まれた動翼の蒸気通路部の表面粗さは、タービン性能の重要な影響因子であることがわかってきた。火力発電プラントにおいても定熱運転によりプラント性能が重視されるようになり、性能向上を目的とするタービン取替え工事等が計画されている。

一方、タービン部品のリプレイスにより性能を経年的に維持するには、蒸気通路部の表面性状を維持あるいは改善する表面研磨技術開発が不可欠である。既に、火力発電プラントでは、蒸気タービン静翼の蒸気通路部の研磨技術は確立されている（特許文献１）。

しかしながら、現在のところタービンロータに植込まれた状態の動翼に対する磨き技術が確立したものは見当たらず、プラント性能の向上を図る上でも何らかの対策をとることが必要である。
特開２００６−０３５３４７

ところで、火力発電プラントでは定期点検が実施されるが、この定期点検内の短期間で磨き作業を行うことが不可欠である。そのためには、タービンロータに植込まれた状態の動翼を如何に効率よく、しかもムラなく的確に磨き作業が行えるようにする必要がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、タービンロータ動翼の磨き効率の向上を図り、しかもムラ無く的確に磨くことができるタービン動翼磨き装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、次のような構成の発電プラントのタービン動翼磨き装置を構成するものである。

（１）本発明は、タービンロータを回転自在に支持する受台と、前記タービンロータを回転駆動する回転装置と、前記タービンロータに植込まれた動翼の左右両側に設けられ研磨材をそれぞれ投射する複数台の磨きヘッドと、これら磨きヘッドを軸方向及びこれと直交する方向に移動可能に且つ首振り可能にそれぞれ支持すると共に、各磨きヘッドを予定位置及び角度に調整するヘッド移動機構と、前記各磨きヘッドより前記タービンロータの動翼に向けて投射される研磨材を回収して前記磨きヘッドに再び供給する研磨材回収及び供給手段とを備え、前記回転装置により前記タービンロータを回転駆動しながら前記各磨きヘッドより適当な位置及び角度で研磨材をそれぞれ投射することにより、前記タービンロータに植込まれた動翼の背腹側を同時にしかも連続して磨き作業を行う。

（２）本発明は、上記構成の発電ブランのタービンロータ動翼研磨装置において、各磨きヘッドにタービンロータの動翼に向けて投射される研磨材の吐出量を検知するセンサを設け、このセンサにより検知された研磨材の吐出量に応じてタービンロータを回転駆動する回転装置の回転数を調整する。

（３）本発明は、上記構成の発電ブランのタービンロータ動翼研磨装置において、研磨材回収手段として、磨き後の研磨材を複数の搬送ラインに均一に排出可能な振動コンベアを設置する。

本発明によれば、タービンロータに動翼を植込んだままの状態で磨くことができるので、磨き効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明によるタービン動翼磨き装置の第１の実施形態を示す正面図、図２は同実施形態の側面図である。

図１及び図２において、１は磨き作業エリアの四方周囲に立設させて配置された防塵壁で、これら防塵壁１により磨き室１ａが形成され、この磨き室１ａの上部開口面にはシャッター２が開閉自在に設けられている。

また、３はシャッター２により開口される磨き室１ａの上部開口部より室内に搬入され、所定の位置に配設されたタービンロータで、このタービンロータ３はその軸方向両端部が基礎４に取付けられた受台５ａ，５ｂにより回転自在に支持されている。この場合、受台５ａ，５ｂには、タービンロータ１が滑らかに回転できるように潤滑オイル混合シールエアーノズル６を具備し、さらに支持部分は密封シール７により封止されている。

さらに、タービンロータ３の一方の軸端部に対応させてタービンロータ３を回動させる回転装置８が基礎４上に取付けられている。この回転装置８は、モータの回転駆動力をタービンロータ３側に歯車機構を介して伝達可能にしたものである。

一方、９ａ，９ｂ，９ｃはタービンロータ３の一方の軸端部側から見てタービンロータ３に植込まれた動翼３ａの左右両側に対応する磨き室１ａの天井面と他方の端部側の左又は右側に対応する磨き室１ａの上面に支持されたヘッド移動機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃにそれぞれ首振り可能に取付けられた３台の磨きヘッドで、これら各磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃはヘッド移動機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃによりタービンロータ３の軸方向及びこれと直交する方向に移動し且つ首振りしながら動翼３ａの翼面形状に対して適当な位置及び角度で研磨材１１をそれぞれ投射することで、動翼３ａの背腹側を同時に磨き作業ができるようになっている。

この場合、各磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃには研磨材１１の吐出量を検知するセンサ１２が設けられ、このセンサ１２により検知された研磨材１１の吐出量をフィードバック信号として図示しない制御装置に与え、この制御装置により前述した回転装置８を最適な回転数に制御するようにしてある。

また、ヘッド移動機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び磨きヘッドの首振りによる角度調整は、図示しない制御装置からの遠隔操作により行われる。

１３ａ，１３ｂは、タービンロータ３の両側の下方で、磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃより投射された研磨材１１が動翼３ａに衝突して落下する範囲に対応させて設置された第１及び第２の水平コンベアで、これら第１及び第２の水平コンベア１３ａ，１３ｂ上に堆積した磨き後の研磨材１１は、タービンロータ３のほぼ軸方向中央部に向って水平に搬送され、さらに、これら水平コンベア１３ａ，１３ｂの搬送方向と直交する方向の下部に設置された振動コンベア１４に搬送回収されるようになっている。

この振動コンベア１４は、研磨材１１が不均一に落下し、山積みになっても振動を加えることで、液状化現象により不均一な山積みを平坦にならして搬送するものである。したがって、振動コンベア１４の出口を３箇所とすることで、各出口から研磨材１１を凡そ３等分して排出することができる。

さらに、１５は振動コンベア１４の３箇所の出口からほぼ均等に排出される研磨材１１を３等分に仕切られた搬送ラインに受け渡されて磨き室１ａの外部に搬送する第１の傾斜コンベアで、この第１の傾斜コンベア１５は研磨材１１を一度立ち上り傾斜ラインに沿って上昇させた後、下方に落下させるようにしたもので、この傾斜ラインより研磨材が下方に落下する部位に第２の傾斜コンベア１６が設置されている。

この第２の傾斜コンベア１６は、第１の傾斜コンベア１５と同様に３等分に仕切られた搬送ラインを有し、各搬送ラインを通して研磨材１１を磨き室１ａの上部開口面を開閉するシャッター２の上方に向けて搬送した後、研磨材供給ホッパー１７よりホース１８を通して各磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃに一定量の研磨材１１を連続して供給できるようにしてある。

ここで、第１の傾斜コンベア１５において、研磨材１１を一度立ち上り傾斜ラインに沿って上昇させた後、下方に落下させているのは、研磨材１１を自然落下させて第２の傾斜コンベア１６に供給しているため、研磨材１１を一度上方に持ち上げる必要があるためである。

このように本実施形態では、受台５ａ，５ｂにより回転自在に支持されたタービンロータ３の一方の軸端部に対応させて回転装置８を設けると共に、タービンロータ３の一方の軸端部側から見てタービンロータ３に植込まれた動翼３ａの左右両側と他方の端部側の左又は右側にそれぞれ対応する磨き室１ａの天井面に支持されたヘッド移動機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃに３台の磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃをそれぞれ取付ける構成として、３台の磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃをヘッド移動機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより予定の位置及び角度になるように調整し、且つタービンロータ３を回転装置８により回転させながら、タービンロータ３の動翼３ａの翼面形状に対して適当な位置及び角度で研磨材１１をそれぞれ投射することにより、動翼３ａの背腹側を同時にしかも連続的に磨き作業を行うことが可能となり、磨き効率の向上を図ることができる。

このことにより、動翼３ａをタービンロータ３から取外すことなく磨き作業を行うことができるので、定期点検内の短期間でプラント性能向上策の一つである蒸気通路部の表面精度を回復させることができる。

また、上述した磨き作業を行う場合には、磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃに設けられたセンサ１２により研磨材１１の吐出量が検知され、フィードバック信号として図示しない制御装置に与えるようにしているので、回転装置８が最適な回転数に制御され、タービンロータ３の動翼３ａをムラ無く的確に磨くことができる。

また、受台５ａ，５ｂには、タービンロータ１が滑らかに回転できるように潤滑オイル混合シールエアーノズル６を具備しているので、重量（３０トン〜２００トン）の嵩むタービンロータ３を滑らかに回転させることができ、また、支持部分は密封シール７により封止され、外気より高い圧力に保持しておくことで、研磨材はもとより異物の進入を完全に防止することができる。

一方、タービンロータ３の両側の下方で、磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃより投射された研磨材１１が動翼３ａに衝突して落下する範囲に対応させて第１及び第２の水平コンベア１３ａ，１３ｂを設置し、これらのコンベア上に堆積した磨き後の研磨材１１を水平に搬送した後、振動コンベア１４に回収し、これより第１の傾斜コンベア１５に排出するようにしているので、第１及び第２の水平コンベア１３ａ，１３ｂより振動コンベア１４に研磨材１１が不均一に投入され、山積みになっても振動を加えながら搬送することで、液状化現象で平たく慣らされて搬送され、振動コンベア１４の出口側に形成された３箇所の出口より３等分の搬送ラインに仕切られた第１の傾斜コンベア１５の各搬送ライン均等に分けられて排出することができる。

したがって、第１の傾斜コンベア１５の各搬送ラインに流入した研磨材１１は、第２の傾斜コンベア１６に同様に仕切られた３等分の搬送ラインを通して研磨材１１を搬送した後、研磨材供給ホッパー１７よりホース１８を通して３台の磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃに同量の研磨材１１が連続して供給可能となり、全ての磨きヘッド９ａ，９ｂ，９ｃで同等の磨き作業が実現でき、従来と比べて大幅に作業効率を高くできる。

さらに、作業エリアの四方周囲に防塵壁１を立設して磨き室１ａを形成し、この磨き室１ａの上部開口面にシャッター２を設けているので、磨き作業中の研磨材の飛散が防止でき、研磨後の研磨材を効率よく回収することができ、研磨材の使用量を最小限に抑えることができる。

上記実施形態では、火力発電プラントの定期点検工事において、タービンロータ３の動翼３ａの磨き作業を行う場合について述べたが、タービンロータ３及び動翼３ａにホーニングを行う場合には、研磨材を交換することにより同じ磨き装置でホーニング作業が可能であり、作業エリアの縮小と工期の短縮を実現できる。

なお、上記実施形態では、３台の磨きヘッドを用いる場合について述べたが、要はタービンロータ３の動翼３ａの背腹側を同時に磨くことができる台数であれば何台であっても良い。

本発明によるタービン動翼磨き装置の第１の実施形態を示す正面図。 同実施形態の側面図。

符号の説明

１…防塵壁、１ａ…磨き室、２…シャッター、３…タービンロータ、３ａ…動翼、４…基礎、５ａ，５ｂ…受台、６…潤滑オイル混合シールエアーノズル、７…密封シール、８…回転装置、９ａ，９ｂ，９ｃ…磨きヘッド、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…ヘッド移動機構、１１…研磨材、１２…センサ、１３ａ，１３ｂ…第１、第２の水平コンベア、１４…振動コンベア、１５，１６…第１、第２の傾斜コンベア、１７…研磨材供給ホッパー、１８…ホース

Claims (5)

1. タービンロータを回転自在に支持する受台と、
   前記タービンロータを回転駆動する回転装置と、
   前記タービンロータに植込まれた動翼に向けて研磨材をそれぞれ投射する複数台の磨きヘッドと、
   これら磨きヘッドを軸方向及びこれと直交する方向に移動可能に且つ前記動翼の背側と腹側へ首振り可能にそれぞれ支持すると共に、各磨きヘッドを予定位置及び角度に調整するヘッド移動機構と、
   前記各磨きヘッドより前記タービンロータの動翼に向けて投射される研磨材を回収して前記磨きヘッドに再び供給する研磨材回収及び供給手段とを備え、
   前記回転装置により前記タービンロータを回転駆動しながら前記各磨きヘッドより適当な位置及び角度で研磨材をそれぞれ投射することにより、前記タービンロータに植込まれた動翼の背腹側を同時にしかも連続して磨き作業を行うことを特徴とする発電プラントのタービン動翼磨き装置。
2. 請求項１記載の発電プラントのタービン動翼磨き装置において、
   前記受台は、潤滑オイル混合エアーノズルを具備し、且つ支持部分を外気より高い圧力に保持される密封シールにより封止するようにしたことを特徴とする発電プラントのタービン動翼磨き装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の発電プラントのタービン動翼磨き装置において、
   前記各磨きヘッドに前記タービンロータの動翼に向けて投射される研磨材の吐出量を検知するセンサを設け、このセンサにより検知された研磨材の吐出量に応じて前記タービンロータを回転駆動する前記回転装置の回転数が調整されることを特徴とする発電プラントのタービン動翼磨き装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電プラントのタービン動翼磨き装置において、
   研磨材回収手段として、磨き後の研磨材を複数の搬送ラインに均一に排出可能な振動コンベアを設置したことを特徴とする発電プラントのタービン動翼磨き装置。
5. 請求項４記載の発電プラントのタービン動翼磨き装置において、
   研磨材供給手段は、前記振動コンベアより複数の搬送ラインに均一に排出された研磨材をそれぞれの研磨材供給ホッパーに搬送した後、各磨きヘッドに同量の研磨材を供給するようにしたことを特徴とする発電プラントのタービン動翼磨き装置。

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