JP2012112410A

JP2012112410A - タービン用架台に用いられる梁部材及びタービン用架台の組立方法

Info

Publication number: JP2012112410A
Application number: JP2010260061A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Nishimura; 利也西村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】重量が増大することを抑制しつつ、剛性の向上が可能なタービン用の架台を構成する梁部材を提供する。
【解決手段】タービン用架台に用いられ、下方で柱脚によって支持されるタービン用架台に用いられる梁部材において、前記梁部材は、内部に中空部を有する鋼製の梁本体を有し、該梁本体の中空部の上部の一部にコンクリートを充填、固化させて成る。
【選択図】図３

Description

本発明は、タービン用架台に用いられる梁部材及びタービン用架台の組立方法に関するものである。

蒸気タービン等の回転機器を支持する架台を構成する梁として、鉄筋コンクリート構造の梁を用いることが知られている。また、特許文献１や特許文献２に開示されるように半鋼製の梁を用いることも知られている。

特許文献１に開示された技術は、鋼材の表面に一体的に結合するようにコンクリート材を貼り付けた鋼製架台に関するものであり、特許文献２に開示された技術は鋼製の中空角筒体を複数個溶接してなる架台本体及び柱脚の中空部にグラウトを充填・固化することで構成される鋼製架台に関するものである。

このような、鉄筋コンクリート製の梁や、特許文献１又は特許文献２に開示されたような半鋼製の梁は、回転数が大幅に変動することのない発電用の蒸気タービン等の架台を構成する梁として特に問題なく使用されている。

実開昭５８−１９５１９７号公報特公平３−２０５６２号公報

ところで近年、発電用等に用いる蒸気タービンの大型化が要求されており、蒸気タービンを大型化する要望を満たすためには、蒸気タービンを支持する架台を大型化することが必要である。

しかしながら、従来の鉄筋コンクリート製の架台や、特許文献１又は特許文献２に開示されたような半鋼製架台では、蒸気タービンの大型化に対して単純に架台をスケールアップすると、架台の剛性（固有振動数）が低下し、蒸気タービンの回転の固有振動数成分に近似してくる傾向がある。そこで、架台の梁を圧肉化することが考えられるが、その場合には梁を下方で支持する柱脚に加わる耐震強度を強化する必要が生じてしまう。

蒸気タービン等の機器の大型化に伴って該機器を支持する架台を大型化するに際して、その梁の剛性を向上させることが避けられない課題となる。
また、タービンの大型化に伴う架台の大型化によって架台を構成する梁の重量が極度に大きくなると、柱脚の強化が必要となるとともに、梁を配置する土地の基礎工事が大掛かりなものとなり該基礎工事に係るコスト及び時間が大きなものとなるため、梁の重量が極度に大きくなることを避ける必要がある。

本発明は従来技術の問題点に鑑み、重量が増大することを抑制しつつ、剛性の向上が可能なタービン用の架台を構成する梁部材及びタービン用架台の組立方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明においては、タービン用架台に用いられ、下方で柱脚によって支持されるタービン用架台に用いられる梁部材において、前記梁部材は、内部に中空部を有する鋼製の梁本体を有し、該梁本体の中空部の上部の一部にコンクリートを充填、固化させて成ることを特徴とする。

これにより、梁の荷重が付加される側（圧縮側）にのみコンクリートが充填、固化されることになるので、梁の剛性を確保できる。また、梁を大型化することで剛性を向上させることができ、さらに、前記中空部の一部にコンクリートを充填しているだけなので梁を大型化しても梁の重量の増大を抑制することができる。

また、前記梁本体は、鋼製の中空角筒体を複数個接合して構成されるものであって、前記中空角筒体は、長手方向を水平方向に配され、上下方向に複数個積み上げられて構成されているとよい。

これにより、前記梁本体は、上下に複数段の中空部を有する構造となる。従って、前記中空部の段単位でコンクリートを充填するか否かを決定することで、前記コンクリートを中空部の一部に充填することが容易となる。

また、前記中空角筒体のうち、コンクリートが充填、固化される中空角筒体の上面に、コンクリート注入用の開口部が設けられているとよい。
これにより、コンクリートが充填、固化される中空角筒体の中空部は全て連通されることになる。従って、最上段の中空角筒体の上面に設けた前記開口部からコンクリートを充填すれば、必要な範囲全てにコンクリートが充填されるので、コンクリートの充填作業が簡単になる。

また、前記鋼製の梁本体の上面に、該梁本体の長手方向に沿った鋼製の補強部材が設けられ、該補強部材は、前記梁本体の短手方向に沿った断面がＴ字状に形成されているとともに、前記補強部材を覆うようにコンクリートが充填、固化されているとよい。
これにより、前記梁本体の上部のコンクリート層を形成する場合、該コンクリート層を強化することができる。

また、タービン用架台の組立方法に関する発明として、タービン用架台に用いられ、下方で柱脚によって支持されるタービン用架台の組立方法において、内部に中空部を有する鋼製の梁本体を複数組み合わせて架台本体を形成し、該架台本体を柱脚上に固定し、前記架台本体を構成する梁本体の中空部の上部の一部にコンクリートを充填、固化させることを特徴とする。

本発明によれば、重量が増大することを抑制しつつ、剛性の向上が可能なタービン用の架台を構成する梁部材及びタービン用架台の組立方法を提供することができる。

実施例に係るタービン用架台の基本構成図である。架台本体を構成する架台本体構成部の概略図である。実施例における梁部材の断面図である。タービン軸方向に配置される梁の構成図である。タービン軸直角方向に配置される梁の構成図である。梁と梁の接続部の概略図である。柱脚上への架台本体構成部材の据付けの説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、実施例に係るタービン用架台の基本構成図である。
図１を用いて、実施例に係るタービン用架台の概略構成について説明する。
発電用蒸気タービン等のタービン機器を支持する架台１は、複数の梁部材を組み合わせてなる架台本体４と該架台本体４の下部に取り付けられた複数（図１に示した例においては６つ）の柱脚２から概略構成されている。

架台本体４は、それぞれ複数の梁部材が平面ロの字状に組み合わされた２つの架台本体構成部材４ａ及び４ｂから構成されており、それぞれの架台本体構成部材４ａと４ｂとの間は、架台分割結合部８で溶接により結合されている。なお、それぞれの架台本体構成部材４ａ、４ｂの形状により構成される開口部６は、タービン据付用に用いられる。
なお本実施例においては、架台本体４は、２つの架台本体構成部材４ａ、４ｂを結合することで構成され、タービン据付用の開口部６を２つ有しているものであるが、据付するタービンの大きさ等により架台本体４を構成する架台本体構成部材や開口部の個数、形状等は変更することができる。

柱脚２は、架台本体４の下部に取り付けられて架台本体４を下方で支持するものである。柱脚２の下部は地上面基礎構造物に固定される。
なお、本実施例においては、柱脚２が６つ設けられているが、架台本体４の大きさ等により柱脚２を設ける数は変更することができる。

図２は、架台本体４を構成する架台本体構成部４ａの概略図である。なお、図２においては架台本体構成部４ａについて示したが、架台本体構成部４ｂについても同様の構成である。

図２において、矢印Ａは開口部６に据付られるタービンの軸方向を示しており、矢印Ｂは開口部６に据付られるタービンの軸方向と直交する方向を示している。
図２に示すように架台本体構成部４ａは、タービンの軸方向（Ａ方向）に配置される梁部材４１を２本と、タービンの軸直角方向（Ｂ方向）に配置される梁部材４２を２本とから構成されている。

図３は、実施例における梁部材４１の断面図であって、図２におけるＣ−Ｃ断面図に相当する。なお、図３においては、タービンの軸方向（Ａ方向）に配置される梁部材４１の断面図を示しているが、タービンの軸直角方向（Ｂ方向）に配置される梁部材４２についても同様の構成である。

梁部材４１は、鋼製の中空角部材５１を水平方向に配置することで形成される上部室６１と、鋼製の中空角部材５２を水平に中空角部材５１の下部に連結することで形成される中部室６２と、鋼製の中空角部材５３を水平に中空角部材５２の下部に連結することで形成される下部室６３と、鋼製の中空角部材５１の上部に連結された断面Ｔ字状の鋼製の補強部材５５と、梁部材４１の上部圧縮荷重部分に形成されるコンクリート層７０とから概略構成される。

コンクリート層７０は、上部室６１内及び中空角部材５１の上部であって補強部材５５を取り囲む位置にコンクリートを注入、固化することで設けられている。なお、補強部材５５は、中空角部材５１上部のコンクリート層７０を強化するために設けられるものである。また、コンクリートを注入するために、補強部材５５にはコンクリート注入孔５５ａが設けられており、中空角部材５１の上部にはコンクリート注入孔５１ａが設けられている。これにより、注入孔５５ａの上部からコンクリートを注入するだけで、コンクリートを充填すべき箇所全てにコンクリートが充填される。
また、コンクリート層７０の上表面には、グラウドコンクリート７１を塗りこんでフロア面と一面化し、タービンが据付けられるタービンフロア面が形成される。

また、コンクリート層７０の厚さＬ_１、即ち上部室６１の高さＬ_３と中空角部材５１の上部であって補強部材５５を取り囲む位置で注入、固化されるコンクリートの厚さＬ_２との和は、タービンの重さによって各鋼製の中空角部材が歪まない範囲で出来る限り薄くすることが望ましい。コンクリート層７０が薄すぎると、タービンの重さによって各鋼製の中空角部材が歪んでしまう可能性があり、コンクリート層７０が厚すぎると梁部材４１の重量が大きくなるためである。なお、支持するタービンの重さ等によって異なるが、コンクリート層７０の厚さＬ_１は、梁部材４１の高さＬ_ｌの１／３程度である。

このような構成の梁部材４１を採用することで、断面係数を鋼製の部材（中空角部材５１、５２、５３）で確保するとともに、上部圧縮荷重部分にコンクリート層７０を設けることで梁としての剛性（固有振動数）の高い半鋼製の梁となる。

図４はタービン軸方向に配置される梁部材４１の構成図である。
梁部材４１は、タービン軸方向中央部付近で大きな加重が付加されるため、中央部の剛性を高く取る必要がある。そのため、梁部材４１の高さを、タービン軸方向中央部での梁部材４１の高さＬ_ｘが最大となり、その端部での梁部材４１の高さＬ_ｌ１が最小になるように構成されている。また、梁部材４１の高さの高い位置でコンクリート層７０の厚さも厚くしており、図４においては、梁部材４１のタービン軸方向端部付近ではコンクリート層７０の厚さをＬ_１’、梁部材４１のタービン軸方向中央部付近ではコンクリート層７０の厚さをＬ_１’＜Ｌ_１’’なるＬ_１’’としている。

このように、タービン軸方向に配置される梁部材４１の高さ及びコンクリート層７０の厚さを必要な剛性に応じて変化させることで、必要以上に梁部材４１が大きくなることなく、必要な剛性を確保することができる。
なお、梁部材４１の高さは、図３に示した梁の場合は、中空角部材５３の下部に溶接等によって同様の中空角部材を付け加えることによって調整することができる。端部での梁部材４１の高さＬ_ｌ１はタービントップ側と合わせることを基本とするが、架台の必要剛性が高い場合はＬ_ｌ１より大きなＬ_ｌ２として剛性を高めることもできる。

また、コンクリート層が形成される室内を仕切る複数の仕切り板７２が設けられている。これは、厚さの異なるコンクリート層の領域へコンクリートが流れ出すことを防止するために設けられているものである。

図５はタービン軸直角方向に配置される梁部材４２の構成図である。
梁部材４２は、タービン軸直角方向中央部付近でロータ重量が付加されて大きな加重が付加されるため、中央部の剛性を高く取る必要がある。そのため、梁部材４２の高さを、タービン軸直行方向中央部での梁部材４２の高さＬ_ｙが最大となり、その端部での梁部材４２の高さＬ_ｌ１が最小になるように構成されている。また、梁部材４２の高さの高い位置でコンクリート層７０の厚さも厚くしており、図５においては、梁部材４２のタービン軸直角方向端部付近ではコンクリート層７０の厚さをＬ_１’、梁部材４２のタービン軸方向中央部付近ではコンクリート層７０の厚さをＬ_１’＜Ｌ_１’’’なるＬ_１’’’としている。

このように、タービン軸直角方向に配置される梁部材４２の厚さを必要な剛性に応じて変化させることで、必要以上に梁部材４２が大きくなることなく、必要な剛性を確保することができる。
なお、梁部材４２の高さは、図３に示した梁の場合は、中空角部材５３の下部に溶接等によって同様の中空角部材を付け加えることによって調整することができる。

以上の構成の梁及び該梁を用いた架台の据付について説明する。
なお、本実施例においては、車室が２つのタービンを支持するための図１に示した架台１の据付について説明する。

まず、タービンの車室毎に架台本体構成部分４ａ、４ｂそれぞれについてタービン軸方向の梁部材４１、タービン軸直角方向の梁部材４２を２本づつについて、鋼製の部分を工場にて製作する。即ちコンクリート層７０及びグラウトコンクリート層７１以外の部分である。
また、柱脚２についても鋼製部分を工場にて作成する。

次に、前述の工場で作成した部材を架台１の据付現場に運搬し、該据付現場にて柱脚を立設する。

併せて、梁部材４１及び梁部材４２をタービン車室単位毎に溶接して、架台本体構成部材４ａ、４ｂを組み立てる。
図６は梁部材４１と梁部材４２の接続部の概略図である。
タービン軸方向に配置される梁部材４１はその先端部で端板４１ａがなく、タービン軸直角方向に配置される梁部材４２はその先端部で端板４２ａがなく、さらに梁部材４１の端板４１ａがあるべき位置と対向する位置の側板４２ｂがない。これにより、図６に示したＤ部で梁部材４１と梁部材４２を突き合わせ、該位置で溶接を行うことができる。Ｄ部での溶接は、梁部材４２の端板４２ａがあるべき位置が開口しているため、該開口から溶接作業を行うことができる。その後、端板４２ａがあるべき位置の開口に別途板材を溶接することで塞ぐことで、は梁部材４１と梁部材４２の接続が完了する。

その後、柱脚２上に架台本体構成部材を据付ける。
図７は柱脚２上への架台本体構成部材の据付けの説明図である。
まず、柱脚２上方に架台本題構成部材を載置する載置面５１が位置するように据付用ジャッキ５０を柱脚２に取り付ける。このとき、載置面５１と柱脚２の上面との間にスペース５２が形成される位置に載置面５１を配置する。

次いで、載置面５１上に架台本体構成部材（図７においては４ａを図示）を載置し、載置面５１上で架台本体構成部材の４ａの水平方向の位置決めをする。
該位置決めが終了したら、例えばバネ架台やダンパーなどの位置固定用手段をスペース５２に取り付け、据付用ジャッキ５１を操作して架台本体構成部材４ａを前記位置固定用手段の高さまで降ろし、架台本体構成部材４ａの位置を前記位置固定用手段で固定する。

その後、架台本体構成部材４ａ、４ｂにコンクリートを注入してコンクリート層７０を形成し、グラウトコンクリート層７１を形成することによって、架台１が完成する。

本実施例によれば、梁の荷重が付加される側（圧縮側）にのみコンクリート層７０を設けることで、梁の剛性を確保できるとともに、梁を大型化することで剛性を向上させることができ、梁を大型化しても梁の重量の増大を抑制することができる。

また、図４、図５に示したように、梁の厚さを必要な剛性に応じて変化させることで、必要以上に梁が大きくなることなく、即ち梁の不要な重量化を抑制しつつ、必要な剛性を確保することができる。

重量が増大することを抑制しつつ、剛性の向上が可能なタービン用の架台を構成する梁部材及び該梁部材を用いた架台の組立方法として利用することができる。

１架台
２柱脚
４架台本体
４１、４２梁
５１、５２、５３中空角筒体
５５補強部材
７０コンクリート層

Claims

タービン用架台に用いられ、下方で柱脚によって支持されるタービン用架台に用いられる梁部材において、
前記梁部材は、
内部に中空部を有する鋼製の梁本体を有し、
該梁本体の中空部の上部の一部にコンクリートを充填、固化させて成ることを特徴とするタービン用架台に用いられる梁部材。
前記梁本体は、鋼製の中空角筒体を複数個接合して構成されるものであって、
前記中空角筒体は、長手方向を水平方向に配され、上下方向に複数個積み上げられて構成されていることを特徴とする請求項１記載のタービン用架台に用いられる梁部材。
前記中空角筒体のうち、コンクリートが充填、固化される中空角筒体の上面に、コンクリート注入用の開口部が設けられていることを特徴とする請求項２記載のタービン用架台に用いられる梁部材。
前記鋼製の梁本体の上面に、該梁本体の長手方向に沿った鋼製の補強部材が設けられ、
該補強部材は、前記梁本体の短手方向に沿った断面がＴ字状に形成されているとともに、
前記補強部材を覆うようにコンクリートが充填、固化されていることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のタービン用架台に用いられる梁部材。
タービン用架台に用いられ、下方で柱脚によって支持されるタービン用架台の組立方法において、
内部に中空部を有する鋼製の梁本体を複数組み合わせて架台本体を形成し、
該架台本体を柱脚上に固定し、
前記架台本体を構成する梁本体の中空部の上部の一部にコンクリートを充填、固化させることを特徴とするタービン用架台の組立方法。