JP2010180778A - 蒸気タービン、蒸気タービンの支持装置、蒸気タービンの組み立て方法、及び蒸気タービンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンの性能を確保しつつ、間隙の設定を確実、容易とする組み立て方法を提供する。
【解決手段】蒸気タービン装置１は、上部ケーシング１３と下部ケーシング１４にて構成されるタービンケーシング１５と、タービンロータ１６と、タービンケーシングを支持する支持台４２と、支持台に着脱可能であり、下部ケーシングと上部ケーシングとの組み付けが解除された状態で、下部ケーシングと支持台の間に介在して下部ケーシングを支持する組立用キー５１と、支持台に着脱可能であり、下部ケーシングと上部ケーシングが組み付けられた状態において上部ケーシングと支持台の間に介在して上部ケーシングを支持する運転用キー５２と、を備え、組み付けが解除された状態におけるタービンケーシングの心位置と組み付けられた状態におけるタービンケーシングの心位置Ｃ２とが上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は蒸気タービン、蒸気タービンの支持装置、蒸気タービンの組み立て方法、及び蒸気タービンの製造方法に係り、特に、タービンケーシング側とタービンロータ側との間隙を調整するものに関する。

発電機等に用いられる蒸気タービンとして、上部ケーシング及び下部ケーシングを組み合わせて構成されるタービンケーシングを備え、該タービンケーシングの内部にタービンロータを収容するものが知られている。

タービンケーシングの内側には内部ケーシングやシール部品等のケーシング側部品（静止部品）が組みつけられる。これらケーシング側部品と、タービンロータとは、所定の間隙を介して配置されるように設定される。

このような蒸気タービンは、支持台と、支持台上に着脱可能に配置される組立用キーと、支持台上に着脱可能に配置される運転用キーと、を有する支持装置に支持される。タービンロータは軸方向においてケーシングを貫通して設けられ、その両端部が支持台に支持される。

上部ケーシングが取り外された解除状態（ＯＦＦ状態）において、ケーシングの心位置は支持台に配される組立用キーにより決定される。下部ケーシングの内部に必要な部品を組み込み、その後、上部ケーシングを下部ケーシング上に載置する。さらに水平面締付ボルトを締め付けることにより上下のケーシングを互いに固定し、その後、ケーシングをジャッキアップし組立用キーを抜き取り、支持台に運転用キーを設置し、運転用キーにてケーシング荷重を支持する。下部ケーシングと上部ケーシングを組み付けた運転状態（ＯＮ状態）の心位置は支持台に配される運転用キーにより調整される。

このような組み立て方法において、通常、ＯＦＦ状態及びＯＮ状態においてケーシングの心位置が一致するようにキー厚みを調整する組立方法がとられている。すなわち、組立用キーで支持された状態でのケーシングの心位置の高さをＸ０とし、運転用キーで支持された状態でのケーシング心位置高さをＹ０とした時に、Ｘ０＝Ｙ０となるように、組立用キー及び運転用キーのキー厚みを設定している。

このような蒸気タービンにおいて、タービンケーシングの変形により、締付前後にてケーシングの心位置が変化し、蒸気タービンケーシング側部品とタービンロータ間の間隙が変化する場合がある。例えば経年機蒸気タービンにおいてはケーシング水平面変形が増加する事により、上述の蒸気タービンケーシング側部品とタービンロータ間の間隙の変化が増加する傾向にある。

通常、間隙が変化する場合には、ロータの歯先を削整する等のメンテナンスが必要である。また、内部構成部品の心位置を間隙変化分オフセット調整する方法（例えば、特許文献１参照）がある。
特開平３−６７００２号公報

しかしながら上記技術には、以下のような問題がある。すなわち、上記内部構成部品の心位置を間隙変化分オフセット調整する方法では、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へのケーシング側部品とタービンロータの相対位置変化をＴ（間隙が増加する方向の変化を＋（プラス）、間隙が減少する方向の変化を−（マイナス）表示）とし、ＯＮ状態での蒸気タービンケーシング側部品とタービンロータの間隙値をＤとし、ＯＦＦ状態での間隙設定値をσ＝Ｄ−Ｔとしたときに、σ値が負の値の場合、タービンロータに軸シール部歯先が食い込む事になり間隙設定が不可能となる。

また、軸シール部歯先を削整すると調整作業が複雑となり、また、不必要な間隙拡大を実施する必要があるため蒸気タービンの性能低下を招く事になる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、タービンの性能を確保しつつ、間隙の設定を確実、かつ、容易とすることを目的とする。

本発明の一形態に係る蒸気タービン装置は、上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングと、前記タービンケーシング内に配置されるタービンロータと、前記タービンケーシングを支持する支持部と、前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと上部ケーシングとの組み付けが解除された解除状態で、前記下部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記下部ケーシングを支持する組立用キーと、前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングが組み付けられた運転状態において前記上部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記上部ケーシングを支持する運転用キーと、を備え、前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とが上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする。

本発明の他の一形態に係る蒸気タービンの支持装置は、上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングを支持する支持部と、前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと上部ケーシングとの組み付けが解除された解除状態で、前記下部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記下部ケーシングを支持する組立用キーと、前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングが組み付けられた運転状態において前記上部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記上部ケーシングを支持する運転用キーと、を備え、前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とは上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする。

本発明の他の一形態に係る蒸気タービンの組み立て方法は、上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングにおける該下部ケーシングを、組立用キーを介在して、支持部上に配置する工程と、前記下部ケーシング内に、タービンロータを収容する工程と、前記下部ケーシングの上方から上部ケーシングを、運転用キーを介在して、前記支持部上に配置する工程と、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングとを締め付け固定する工程と、前記組立用キーを取り除く工程と、を備え、前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とを上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする。

本発明の他の一形態に係る蒸気タービンの製造方法は、上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングにおける該下部ケーシングを、組立用キーを介在して、支持部上に配置する工程と、前記下部ケーシング内に、タービンロータを収容する工程と、前記下部ケーシングの上方から上部ケーシングを、運転用キーを介在して、前記支持部上に配置する工程と、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングとを締め付け固定する工程と、前記組立用キーを取り除く工程と、を備え、前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とを上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする。

本発明によれば、タービンの性能を確保しつつ、間隙の設定を確実、かつ、容易とすることが可能となる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る蒸気タービン装置１のＯＮ状態における断面を示す説明図であり、図２はタービンケーシング１５の側面図、図３はタービンケースの斜視図である。図４はＯＮ状態における蒸気タービン装置１の側面図である。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。

なお、図４乃至７はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

図１及び図４に示すように、蒸気タービン装置１は、蒸気タービン本体１１と、この蒸気タービン本体１１を支持する支持装置１２と、を備えて構成され、発電機等に用いられる。

蒸気タービン本体１１は、上部ケーシング１３及び下部ケーシング１４を組み付けて構成されるタービンケーシング１５と、タービンケーシング１５の内部に収容されるタービンロータ１６とを備えている。

図２及び図３に示すように、上部ケーシング１３は、上方に湾曲して半円柱状の空間を囲むドーム形状を成す上ドーム部２１と、この上ドーム部２１の外周に設けられて下部ケーシング１４と固定される上フランジ部２２と、上ドーム部２１から延びる各種配管部２３と、を備えて構成されている。上部ケーシング１３の軸方向両端の下部にはタービンロータ１６の回転軸１６ａ（軸部）が挿通される凹み部２４が形成されている。上フランジ部２２の軸方向両端部であって、凹み部２４近傍には、軸方向に突出形成される第１被支持部２５が複数形成されている。第１被支持部２５は、軸方向と直交するＹ方向における凹み部２４の両側にそれぞれ設けられ、この第１被支持部２５が後述する運転用キー５２上に載置されて支持されることにより上部ケーシング１３が支持装置１２に支持される。

下部ケーシング１４は、下方に湾曲して半円柱状の空間を囲むドーム形状を成す下ドーム部３１と、この下ドーム部３１の外周に設けられて上部ケーシング１３と固定される下フランジ部３２と、各種配管３３と、を備えて構成されている。下部ケーシング１４の軸方向両端の上部にはタービンロータ１６の回転軸１６ａが挿通される凹み部３４が形成されている。下フランジ部３２の軸方向両端部であって、凹み部３４のＹ方向両側には、軸方向に突出形成される第２被支持部３５が形成されている。この第２被支持部３５がＯＦＦ状態において後述する組立用キー５１に支持されることにより下部ケーシング１４が支持装置１２に支持される。第１被支持部２５は第２被支持部３５よりも、軸方向両端側に突出して延びている。

上フランジ部２２と下フランジ部３２には、それぞれ外周に沿って複数の締め付け部が２０が設けられている。この締め付け部において締め付けボルト２０ａにより上フランジ部２２と下フランジ部３２とが締め付け固定される。

図１に示すように、タービンケーシング１５の内側には内部構成部品として、上下の内部ケーシング１７やシール部品１８等のケーシング側部品（静止部品）１９が組みつけられる。ケーシング側部品１９は上記の内部ケーシング１７やシール部品１８の他、例えばパッキンヘッド１９ａ、ノズルダイヤフラム１９ｂ、ノズルボックス１９ｃ、及びパッキンリング１９ｄを含む。

ケーシング側部品１９に囲まれた円柱状の空間に、回転部としてタービンロータ１６（ロータ側部品）が収容されている。

タービンロータ１６は、Ｘ方向に延びる回転軸１６ａはタービンケーシング１５を貫通してその両端部が後述する第３支持部４５に支持される。

図１に示すように、支持装置１２は、蒸気タービン本体１１の軸方向両端部に配置された基礎部４１と、基礎部４１上にそれぞれ配置され、蒸気タービン本体１１の軸方向両端部を支持する支持台４２（支持部）と、を備えている。

支持台４２は、上部ケーシング１３を支持する第１支持部４３と、下部ケーシング１４を支持する第２支持部４４と、タービンロータ１６の回転軸１６ａを支持する第３支持部４５(軸受部)とを備えて構成されている。第１支持部４３と第２支持部４４は、それぞれ上記第１被支持部２５と第２被支持部３５に対応するように軸のＹ方向両側に設けられている。第３支持部４５は、回転軸１６ａの両端部に対応する位置に設けられている。

図４に示すＯＮ状態において、第１支持部４３上には着脱可能な運転用キー５２が設けられる。第３支持部４５には、タービンロータ１６の回転軸１６ａの両端が支持される。運転用キー５２は、支持台４２に着脱可能に設けられ、上部ケーシング１３を下部ケーシング１４に組み付ける際に上部ケーシング１３と前記支持台４２の間に介在して前記上部ケーシング１３を支持する。

図５に示すＯＦＦ状態において第２支持部４４に載置される組立用キー５１は、ＯＮ状態においては取り外され、例えば支持台４２側面にボルト締めにて固定されることにより保管される。

組立用キー５１及び運転用キー５２は、それぞれ上下面が水平に構成された金属製の板状部材からなる。

ＯＮ状態において、図１に拡大して示すように、タービンロータ１６とケーシング側部品１９とは所定の間隙Ｄを存して配置されている。なお図１においてはタービンロータ１６の上側の間隙Ｄを示すが、タービンロータ１６の下側にも同様に間隙Ｄが形成されている。すなわち、タービンロータ１６とケーシング側部品１９とは、互いに接触しないが、ＯＮ状態におけるタービンロータ１６の軸心位置と、タービンケーシング１５の心位置とが等しくなるに設定されるように設置されている。すなわち、タービンロータ１６とタービンケーシング１５が同軸となるように支持される。

図５に、ＯＦＦ状態における蒸気タービン装置１の側面図を示す。このＯＦＦ状態において、第１支持部４４上には着脱可能な組立用キー５１を介して下部ケーシング１４が載置されている。なお、運転用キー５２は、ＯＦＦ状態においては設置されていない。

組立用キー５１は、支持台４２に着脱可能に設けられ、下部ケーシング１４と上部ケーシング１３との組みつけが解除されたＯＦＦ状態で、下部ケーシング１４と支持台４２の間に介在して前記下部ケーシング１４を支持する。

図５に示すように、上部ケーシング１３が取り外されたＯＦＦ状態において、支持点高さ、すなわち心位置の支持高さは支持台４２に配される組立用キー５１により調整される。すなわち、下部ケーシング１４が組立用キー５１上に載置されて支持されるため、心位置はこの組立用キー５１の厚さに応じた位置に設定される。したがって、組立用キー５１の厚さの設定により心位置の支持高さが調整される。

ＯＦＦ状態とＯＮ状態における、タービンロータ１６とケーシング側部品１９との間の間隙Ｄの変化の発生メカニズムについて、図６乃至図１５を参照して説明する。

図６及び図７に、本実施形態の比較例として、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とでタービンケーシング１５の心位置をオフセット調整しない場合の蒸気タービン１００の、ＯＦＦ状態とＯＮ状態をそれぞれ示す。

蒸気タービン１００においては、ＯＦＦ状態及びＯＮ状態においてケーシングの心位置が一致するようにキー５１，５２の厚みＴａ０，Ｔｂ０が設定されている。すなわち、組立用キー５１で支持された状態でのケーシングの心位置高さをＸ０とし、運転用キー５２で支持された状態でのケーシング心位置高さをＹ０とした時に、Ｘ０＝Ｙ０となるように、組立用キー５１の厚みＴａ０及び運転用キー５２の厚みＴｂ０を設定している。ここでは、一例としてＴａ０＝Ｔｂ０となっている。なお、このようにＯＮ状態とＯＦＦ状態とでタービンケーシング１５の心位置をオフセット調整しない場合の寸法Ｘ０．Ｙ０．Ｔａ０．Ｔｂ０を基準値とする。

図８は、比較例としてのタービンケーシング１５が変形した場合において、ケーシング水平面変形の影響によりタービンケーシング１５の心位置が変化する状況を説明した模式図である。なお、図中Ｃ１はＯＦＦ状態の心位置を示し、Ｃ２はＯＮ状態における心位置を示す。

図８に示す状態では、蒸気タービン１００の上部ケーシング１３と下部ケーシング１４の各々が中央部近傍で凸状に変形している。この場合、上フランジ部２２と下フランジ部３２とを締付ボルトを締め付けると、ケーシング中央部分における心位置が下方に変化する。

図９は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へのケーシング側部品１９のタービンロータ１６に対する位置変化である位置変化Ｔが下方への変化である場合をケーシング軸方向分布で示した模式図である。図９によれば、軸方向両端の支持部分に比べ、中央部分は下方に位置する（下方への変化である）ことがわかる。間隙Ｄの変化は前述のケーシング心位置変化の重畳により発生する。

図１０は、比較例としての蒸気タービン１００の内部ケーシング１７が変形した場合を示す断面図である。内部ケーシング１７は外周側では上下の内部ケーシング１７ａ，１７ｂが接触しており、内周側においては上下の内部ケーシング１７ａ，１７ｂが互いに間隔を有して配置される内側開き状態となっている。この場合、上フランジ部２２と下フランジ部３２とを締付ボルトを締め付けると、タービンケーシング１５の中央部分における心位置が上方に変化する。

図１１はＯＦＦ状態からＯＮ状態へのケーシング側部品１９のタービンロータ１６に対する位置変化Ｔが上方への変化である場合をケーシング軸方向分布で示した模式図である。図１１によれば、軸方向両端の支持部分に比べ、中央部分は上方に位置する（上方への変化である）ことがわかる。間隙Ｄの寸法の変化は前述のケーシング心位置変化の重畳により発生する。

図１２乃至図１５に間隙Ｄの変化を説明する。図１２は位置変化Ｔが上方への変化である場合の上側の間隙Ｄの変化を示し、図１３には位置変化Ｔが上方への変化である場合の下側の間隙Ｄの変化を示す。図１４に位置変化Ｔが下方への変化である場合の上側の間隙Ｄの変化を示し、図１５には、位置変化Ｔが下方への変化である場合の下側の間隙Ｄの変化を示す。

ＯＦＦ状態における上側の間隙Ｄの高さ寸法である間隙設定値をσｔ、下側の間隙設定値をσｂとし、ＯＮ状態における上側の間隙値をＤｔ、下側の間隙値をＤｂとする。

位置変化Ｔが上方への変化である場合には、図１２に示すように、ＯＦＦ状態からＯＮ状態となる際に、上側の間隙Ｄが位置変化Ｔの分広くなる。すなわち、Ｄｔ＝σｔ＋Ｔとなる。また、図１３に示すように下側の間隙Ｄが位置変化Ｔの分狭くなり、Ｄｂ＝σｂ−Ｔとなる。

位置変化Ｔが下方への変化である場合には、図１４に示すように、ＯＦＦ状態からＯＮ状態となる際に上側の間隙Ｄが位置変化Ｔの分狭くなり、Ｄｔ＝σｔ−｜Ｔ｜（絶対値Ｔ）となる。また、図１５に示すように、下側の間隙Ｄが位置変化Ｔの分広くなる。すなわちＤｂ＝σｂ＋｜Ｔ｜（絶対値Ｔ）となる。

以下、本実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図４及び図５を参照して説明する。本実施形態においては、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へのケーシング側部品１９のタービンロータ１６に対する位置変化Ｔが上方への変化の場合について説明する。

まず、位置変化Ｔに関する情報を取得する。この位置変化Ｔは、予め測定又は解析により取得できる。例えば、ＯＦＦ状態における内部ケーシングの内径と、ＯＮ状態における内部ケーシングの内径をそれぞれ測定し、この差分から位置変化Ｔを求めることが出来る。他に、解析により位置変化Ｔを取得しても良い。

図５に示すＯＦＦ状態の下部ケーシング１４の内側の内部ケーシング及びシール部品の内側に形成される空間に、内部構成部品としてタービンロータ１６を組み込む。この状態において、タービンロータ１６の回転軸１６ａは、凹部を通って下部ケーシング１４の外側に延び、軸方向両側において第３支持部４５に支持される。下部ケーシング１４はＯＦＦ状態と同様に第１支持部４３上の組立用キー５１の上面に支持されている。

ついで、上部ケーシング１３を載置して組み付ける。

組立用キー５１と運転用キー５２の上下方向の寸法は、位置変化Ｔに基づいて決定される。すなわち、後の締付工程で心位置が移動することを想定して寸法設定される。

本実施形態は、ＯＮ状態でのケーシング側部品１９とタービンロータ１６の上側間隙値をＤｔとし、下側間隙値をＤｂとした場合、ＯＦＦ状態での上側間隙設定値σｔ＝Ｄｔ−Ｔ、下側間隙設定値σｂ＝Ｄｂ＋Ｔとなる。σｔが負の値の場合にはＤｔ＜Ｔである。

したがって、本実施形態では、組立用キー５１の厚みＴａ１を基準値Ｔａ０よりも厚くして心位置の高さＸ１＞Ｘ０とする。一方、運転用キー５２の厚みＴｂ１は基準値Ｔｂ０と等しい厚みとして、心位置の高さＹ１＝Ｙ０に設定する。すなわち、基準値においてはＸ０＝Ｙ０であるので、心位置の高さＸ１＞Ｙ１となる。

続いて、複数の締付ボルトにより、上下のフランジ部同士を締め付けることにより上部ケーシング１３と下部ケーシング１４とを互いにボルト及びナットにより締付固定する。

締め付け固定の後、運転用キー５２を設置し、組立用キー５１を抜き取り、ＯＮ状態とする。組立用キー５１を抜き取ると、タービンケーシング１５の心位置は運転用キー５２に支持される状態となる。このとき、Ｘ１＞Ｙ１であるため、ケーシングの心位置が下方にずれることとなる。

したがって、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へケーシング側部品１９の位置が下方へ変化するのを模擬した事になり、Ｘ１−Ｙ１分、上方への位置変化Ｔを減少させるのと同義となる。このため、Ｘ１−Ｙ１の量を調整する事により、σｔを正の値に調整する事が可能となる。

すなわち、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への位置変化をＴ（間隙が増加する方向の変化を＋（プラス）、間隙が減少する方向の変化を−（マイナス）表示）とし、運転状態でのケーシング側部品１９とタービンロータ１６の間隙値をＤとし、ＯＦＦ状態での間隙設定値をσ＝Ｄ−Ｔとしたときに、σ値が負の値の場合に、組立用キー５１での支持高さと運転用キー５２での支持高さをオフセット調整する事によりＴ値を見かけ上減少させる事により、σ値が正の値となる。

例えば、基準値で使用された蒸気タービン装置が経年により変形した場合等に、メンテナンスの際に本実施形態の組立方法を用いることにより、タービンケーシング１５が変形した場合であっても容易に心位置を設定することができ、間隙を良好に保つことが出来る。

本実施形態にかかる蒸気タービン、蒸気タービンの支持装置、蒸気タービンの組み立て方法、及び蒸気タービンの製造方法によれば以下の効果が得られる。すなわち、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へのケーシング側部品１９とタービンロータ１６との間の間隙の変化を見かけ上減少させる事が可能となり、組立時に不必要な間隙拡大を実施する事なく蒸気タービンを組み立てる事が可能となる。このため、蒸気タービン性能を高め、且、信頼性を維持することができる。また、組立用キー５１と運転用キー５２の厚みを調整するだけで容易に間隙を良好に維持できる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。なお、本実施形態においては、キーの厚みの設定以外は上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図１６はＯＦＦ状態における蒸気タービンの側面図、図１３はＯＮ状態における蒸気タービンの側面図である。なお、図１６及び図１７はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

本実施形態において、ＯＦＦ状態での上側間隙設定値はσｔ＝Ｄｔ−Ｔ、下側間隙設定値はσｂ＝Ｄｂ＋Ｔ、位置変化Ｔは上方への変化、σｔが負の値である場合を示す。

したがって、ＯＮ状態での運転用キー５２の厚みＴｂ２を基準値Ｔｂ０よりも薄くし、ＯＮ状態でのケーシング心位置の高さＹ２＞Ｙ０とする。一方、ＯＦＦ状態での組立用キー５１の厚みＴａ２は基準値Ｔａ０と等しくし、ＯＦＦ状態でのケーシング心位置の高さＹ２＝Ｙ０とする。すなわち、Ｘ０＝Ｙ０であるので、Ｘ２＞Ｙ２となる。

本実施形態では、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へケーシングの心位置が下方へ変化するのを模擬した事になり、Ｘ２−Ｙ２の寸法の分、上方への位置変化Ｔを減少させるのと同義となる。このため、Ｘ２−Ｙ２の量を調整する事により、σｔを正の値に調整する事が可能となる。

但し、実際には組立用キー５１から運転用キー５２に切り替える前において位置変化Ｔは発生するため、上半部ケーシングを組み立てて、組立用キー５１で支持状態にて上部間隙Ｄの設定寸法σｔはマイナス（軸シール部とタービンロータ１６が接触する）となる。ＯＦＦ状態での設定目標である間隙設定値σｔが負の値であっても、実際の間隙Ｄの高さ寸法を負の値にはできないため、ＯＦＦ状態における上側の実際の間隙Ｄの高さ（図中Ｚ方向）寸法は、σｔよりも大きくなるよう配置される。このため、ＯＮ状態での間隙Ｄの寸法はＤｔよりもσｔの−値の分広い間隙になる。

一方、下側の間隙Ｄは運転状態での目標である寸法値Ｄｂを確保すように設定可能となる。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図１８乃至図１９を参照して説明する。なお、本実施形態においては、キーの厚みの設定以外は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図１８はＯＦＦ状態における蒸気タービンの側面図、図１９はＯＮ状態における蒸気タービンの側面図である。なお、図１８及び図１９はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

この実施形態は、位置変化Ｔが上方変化の場合に実施形態１と実施形態２の実施形態を組み合わせたものである。

即ち、組立用キー５１の厚みＴａ３を基準値Ｔａ０よりも厚くし、ＯＦＦ状態でのケーシング心位置の高さＸ３＞Ｘ０とする。一方、運転用キー５２の厚みＴｂ３を基準値Ｔｂ０薄くし、ＯＮ状態でのケーシング心位置の高さＹ３＞Ｙ０とする。すなわち、Ｘ０＝Ｙ０であるので、Ｘ３＞Ｙ３となる。

本実施形態においても、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、上記構成により、位置変化Ｔを減少させることができ、かつ、運転状態でのケーシング心位置を全体的に下方にオフセット調整することが出来る。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図１２０及び図２１を参照して説明する。なお、本実施形態においては、キーの厚みの設定以外は上記第１実施形態乃至第３実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図２０はＯＦＦ状態における蒸気タービンの側面図、図２１はＯＮ状態における蒸気タービンの側面図である。なお、図２０及び図２１はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

本実施形態は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への位置変化Ｔが下方への変化の場合である。運転状態でのケーシング側部品１９とタービンロータ１６の上側間隙値をＤｔとし、下側間隙値をＤｂとした場合、ＯＦＦ状態での上側間隙設定値はσｔ＝Ｄｔ＋｜Ｔ｜、下側間隙設定値はσｂ＝Ｄｂ−｜Ｔ｜となる。σｂが負の値の場合、Ｄｂ＜｜Ｔ｜である。

したがって本実施形態では、ＯＦＦ状態での組立用キー５１の厚みＴａ４を基準値Ｔａ０よりも薄くし、その状態のケーシング心位置の高さＸ４＜Ｘ０とする。一方、ＯＮ状態での運転用キー５２の厚みＴｂ４を基準値Ｔｂ０と等しく設定し、ケーシング心位置の高さＹ４＝Ｙ０とする。すなわち、Ｘ４＜Ｙ４となる。

この場合、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へケーシング側部品１９の位置が上方へ変化するのを模擬した事になり、Ｙ４−Ｘ４の寸法分下方への位置変化Ｔを減少させるのと同義となり、Ｙ４−Ｘ４の量を調整する事により、σｂを正の値に調整する事が可能となる。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図２２乃至図２３を参照して説明する。なお、本実施形態においては、キーの厚みの設定以外は上記第１実施形態乃至第４実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図２２はＯＦＦ状態における蒸気タービンの側面図、図２３はＯＮ状態における蒸気タービンの側面図である。なお、図２２及び図２３はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

本実施形態は、ＯＮ状態での上側間隙設定値はσｔ＝Ｄｔ＋｜Ｔ｜、下側間隙設定値はσｂ＝Ｄｂ−｜Ｔ｜、位置変化Ｔは下方への変化、ＯＮ状態での下側間隙値σｂが負の値の条件は第４実施形態と同じ場合である。

ＯＮ状態での運転用キー５２の厚みＴｂ５を基準値Ｔｂ０よりも厚くし、その状態のケーシング心位置をＹ５＞Ｙ０とする。一方、ＯＦＦ状態での組立用キー５１の厚みＴａ５を基準値Ｔｂ０と同じ厚さとし、ケーシング心位置の高さＸ５＝Ｘ０とする。

この場合、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へケーシング心位置が上方へ変化するのを模擬した事になり、Ｙ５−Ｘ５分が下方への位置変化Ｔを減少させるのと同義となり、Ｙ５−Ｘ５の量を調整する事により、σｂを正の値に調整する事が可能となる。

但し、実際にはσｂが負の値の場合は組立用キー５１にて支持状態にて下部間隙Ｄの設定寸法σｂはマイナス（軸シール部とタービンロータ１６が接触する）となる。ＯＦＦ状態での設定目標である間隙設定値σｂが負の値であっても、実際の間隙Ｄの高さ寸法を負の値にはできないため、ＯＦＦ状態における下側の実際の間隙Ｄの高さ（図中Ｚ方向）寸法は、σｂよりも大きくなるよう配置される。このため、ＯＮ状態での間隙Ｄの寸法は設定目標である寸法値Ｄｂよりもσｂの−値の分広い間隙になる。

一方、上側の間隙Ｄは運転状態での目標である寸法値Ｄｔを確保するように設定可能となる。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図２４乃至図２５を参照して説明する。なお、本実施形態においては、キーの厚みの設定以外は上記第１実施形態乃至第５実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図２４はＯＦＦ状態における蒸気タービンの側面図、図２５はＯＮ状態における蒸気タービンの側面図である。なお、図２４及び図２５はそれぞれ図２と同方向を示す側面図であるが、説明のためタービンケーシングの形状を簡略化して示している。

この実施形態は、心位置変化Ｔが下方変化の場合に第４実施形態及び第５実施形態を組み合わせて実施するものである。

即ち、組立用キー５１の厚みＴａ６を基準値Ｔａ０よりも薄くして心位置の高さＸ６＜Ｘ０とするとともに、運転用キー５２の厚みＴｂ６を基準値Ｔｂ０よりも厚くして心位置の高さＹ６＞Ｙ０とする事により、位置変化Ｔを減少させ、且、運転状態でのケーシング心位置を全体的に上方にオフセット調整する。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態に係る蒸気タービンの組立方法及び蒸気タービンの製造方法について、図２６を参照して説明する。なお、本実施形態においては、厚みの調整が可能なレベルプレート６０を用いる点以外は上記第１乃至第６実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。図２６はレベルプレート６０の構成を示す断面図である。

レベルプレート６０は上記実施形態で説明した運転用キー５２及び組立用キー５１として用いられる。レベルプレート６０は、端部に操作部６１ａを有するねじ部６１と、ねじ部６１に羅合された下テーパ部材６２と、下テーパ部材６２のテーパ面に載置された上テーパ部材６３と、上テーパ部材６３上に載置される蓋部材６６を備えるケース部６４とを備えて構成されている。

ケース部６４は、その内部に、ねじ部６１、下テーパ部材６２、及び上テーパ部材６３を収容する収容部６５ａを形成するケース本体６５と、ケース本体の上面の開口を塞ぐように上テーパ部材６３に載置される蓋部材６６と、を備えて構成されている。

ねじ部６１はケース本体内で水平方向に延び、外周面に螺旋状にねじ溝が形成されている。ねじ部６１の端部はケース本体を貫通し、その端部がケース部６４外で操作部６１ａを形成している。

下テーパ部材６２は、上下方向及びねじ部６１の軸方向において傾斜するテーパ状の上面６２ａを備え、ねじ部６１に羅合されている。下テーパ部材６２は、軸方向において、収容部の半分程度の寸法を有している。

上テーパ部材６３は、上下方向及びねじ部６１の軸方向において傾斜するテーパ状の下面６３ａを備え、下テーパ部材６２上に載置されている。上テーパ部材６３は、軸方向において、収容部６５ａと同程度の寸法を有している。上テーパ部材６３の上面は水平面を形成している。この水平面上に、上下面が水平に構成された板状の蓋部材が配置されている。

このように構成されたレベルプレート６０において、操作部６１ａが操作されてねじ部６１が回転すると、下テーパ部材６２が軸方向に沿って移動する。この軸方向の移動に伴ってテーパ状の上面６２ａと下面６３ａとが相対移動することにより、上テーパ部材６３の上面及び蓋部材６６が上下に移動する。したがって、操作部６１ａの操作に応じてレベルプレート６０の厚みを任意に調整することが可能となる。

本実施形態によれば、上記第１乃至第６実施形態において用いる組立用キー５１及び運転用キー５２としてこのレベルプレート６０を用いることにより、任意厚み調整が可能となる。このため、オフセット調整を容易にする事が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば、上述の各実施形態においては、キー５１，５２の寸法設定の際に、ケーシング側部品１９とタービンロータ１６との位置変化Ｔに基づいて寸法を決定する例について示したが、寸法設定の基準とする位置変化Ｔについては、タービンロータ１６の軸方向において変化するが、位置変化Ｔのうちの変化が最大となる部分を基準としてもよいし、他の部位を基準にしてもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１実施形態に係る蒸気タービン装置を一部切欠して示す側面図。 同蒸気タービン装置のタービンケーシングを示す側面図。 同タービンケーシングを示す斜視図。 同蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 同蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 比較例としての蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 比較例としての蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 心位置変化の発生メカニズムの一例を示す説明図。 蒸気タービンの軸方向位置と位置変化Ｔとの関係を示すグラフ。 心位置変化の発生メカニズムの一例を示す説明図。 蒸気タービンの軸方向位置と位置変化Ｔとの関係を示すグラフ。 比較例における上側の間隙の変化を示す説明図。 比較例における下側の間隙の変化を示す説明図。 比較例における上側の間隙の変化を示す説明図。 比較例における下側の間隙の変化を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 本発明の第２実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 本発明の第３実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 本発明の第３実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 本発明の第４実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 本発明の第４実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 本発明の第５実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 本発明の第５実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 本発明の第６実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＮ状態を示す側面図。 本発明の第６実施形態に係る蒸気タービン装置のＯＦＦ状態を示す側面図。 本発明の第７実施形態に係る蒸気タービン装置のレベルプレートを示す断面図。

１…蒸気タービン装置、１１…蒸気タービン本体、１２…支持装置、
１３…上部ケーシング、１４…下部ケーシング、１５…タービンケーシング、
１６…タービンロータ、１６ａ…回転軸、１７…内部ケーシング、１８…シール部品、
２１…上ドーム部、２２…上フランジ部、２５…第１被支持部、３１…下ドーム部、
３２…下フランジ部、３５…第２被支持部、４１…基礎部、
４２…支持台、４３…第１支持部、４４…第２支持部、４５…第３支持部、
５１…組立用キー、５２…運転用キー。

Claims (13)

1. 上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングと、
   前記タービンケーシング内に配置されるタービンロータと、
   前記タービンケーシングを支持する支持部と、
   前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと上部ケーシングとの組み付けが解除された解除状態で、前記下部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記下部ケーシングを支持する組立用キーと、
   前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングが組み付けられた運転状態において前記上部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記上部ケーシングを支持する運転用キーと、を備え、
   前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とが上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする蒸気タービン装置。
2. 上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングを支持する支持部と、
   前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと上部ケーシングとの組み付けが解除された解除状態で、前記下部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記下部ケーシングを支持する組立用キーと、
   前記支持部に着脱可能であり、前記下部ケーシングと前記上部ケーシングが組み付けられた運転状態において前記上部ケーシングと前記支持部の間に介在して前記上部ケーシングを支持する運転用キーと、を備え、
   前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とが上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする蒸気タービンの支持装置。
3. 前記組立用キー及び前記運転用キーの上下方向の寸法設定により前記心位置が上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービンの支持装置。
4. 前記支持部は前記運転状態で前記タービンケーシングの外部に延びる前記タービンロータの軸部を支持する軸受部をさらに備え、
   前記運転状態において、前記タービンケーシングの内側には内部ケーシング及びシール部品を含むケーシング側部品が配置され、
   前記ケーシング側部品と前記タービンロータとが所定の間隙を介して配置されるように設定されたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービンの支持装置。
5. 前記上部ケーシング及び前記下部ケーシングは、それぞれ、前記タービンロータを収容するドーム部と、前記ドーム部の外周縁に形成されたフランジ部と、を有し、
   前記運転状態において、前記タービンロータの軸部は前記タービンケーシングの外部に突出して前記軸受部に支持されるとともに、前記上部ケーシングの前記フランジ部と前記下部ケーシングの前記フランジ部とが前記外周方向に沿って複数箇所で締め付け固定され、前記上部ケーシングの前記フランジ部が前記運転用キー上に載置されることを特徴とする請求項４記載の蒸気タービンの支持装置。
6. 前記組立用キー又は運転用キーは、任意に厚みを変更可能なレベルプレートを備えて構成され、解除状態と運転状態の前記心位置の高さを調整可能に構成されたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービンの支持装置。
7. 上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングにおける該下部ケーシングを、組立用キーを介在して、支持部上に配置する工程と、
   前記下部ケーシング内に、タービンロータを収容する工程と、
   前記下部ケーシングの上方から上部ケーシングを、運転用キーを介在して、前記支持部上に配置する工程と、
   前記下部ケーシングと前記上部ケーシングとを締め付け固定する工程と、
   前記組立用キーを取り除く工程と、を備え、
   前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とを上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする蒸気タービンの組み立て方法。
8. 予め前記解除状態と前記運転状態において測定された前記ケーシング側部品及び前記タービンロータの間隙の変化の最大値に基づいて前記心位置のオフセット量が決定されることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービンの組み立て方法。
9. 解析により算出される前記間隙の変化の最大値に基づいて前記心位置のオフセット量が決定されることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービンの組み立て方法。
10. 前記タービンケーシングの前記心位置を解除状態から運転状態に組み付ける際に下方へオフセット調整されることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービンの組み立て方法。
11. 前記タービンケーシングの前記心位置を解除状態から運転状態に組み付ける際に上方へオフセット調整されることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービンの組み立て方法。
12. 前記組立用キーの厚みと前記運転用キーの厚みが異なることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービンの組み立て方法。
13. 上部ケーシング及び下部ケーシングを組み付けて構成されるタービンケーシングにおける該下部ケーシングを、組立用キーを介在して、支持部上に配置する工程と、
    前記下部ケーシング内に、タービンロータを収容する工程と、
    前記下部ケーシングの上方から上部ケーシングを、運転用キーを介在して、前記支持部上に配置する工程と、
    前記下部ケーシングと前記上部ケーシングとを締め付け固定する工程と、
    前記組立用キーを取り除く工程と、を備え、
    前記解除状態における前記タービンケーシングの心位置と、前記運転状態における前記タービンケーシングの心位置とを上下方向においてオフセット調整されることを特徴とする蒸気タービンの製造方法。

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