JP2016160807A - タービンロータの位置調整装置およびコンバインドサイクル発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気タービンの性能の低下を防止することができるタービンロータの位置調整装置およびコンバインドサイクル発電設備を提供すること。【解決手段】タービンロータの位置調整装置は、タイロッドと、計測器と、調整機構とを備える。タイロッドは、コンバインドサイクル発電設備に設けられ、一端がガスタービン車室に固定され、他端が軸方向においてガスタービン車室に対向する蒸気タービンの基礎部に固定されている。計測器は、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室との間の軸方向の間隔を計測する。調整機構は、間隔に応じてタイロッドの長さを調整する。【選択図】図１

Description

本発明による実施形態は、タービンロータの位置調整装置およびコンバインドサイクル発電設備に関する。

一軸型のコンバインドサイクル発電設備では、蒸気タービンロータとガスタービンロータとが、ロードカップリングと称される連結軸によって軸方向において連結（接続）されている。蒸気タービンロータおよびガスタービンロータに作用するスラスト力（軸方向の力）を受け止めるスラスト軸受は、通常、ガスタービン側に設けられる。スラスト軸受に対して、蒸気タービンロータおよびガスタービンロータの相対位置は、軸方向において固定される。また、ガスタービン車室は、軸方向に延びるタイロッドによって蒸気タービンの基礎台に固定されている。ガスタービン車室を蒸気タービンの基礎台に固定することで、スラスト力に対して安定的にガスタービン車室を保持する。

このようなコンバインドサイクル発電設備の運転時に、常温で伸びないタイロッドに対して、ロードカップリングおよびタービンロータは、回転にともなう風損の影響によって温度上昇し、軸方向に伸びる。すなわち、運転時において、タイロッドとロードカップリング及びタービンロータとの間には伸び差が生じる。このタイロッドとロードカップリング及びタービンロータとの伸び差は、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室との伸び差につながる。そして、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室との伸び差によって、蒸気タービンロータに設けられた動翼と、蒸気タービン車室に設けられた静翼とが接触するおそれがあった。

このため、従来は、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室との伸び差によって動翼と静翼とが接触しないように、予め、動翼と静翼との間隙を広く設計していた。

しかしながら、従来は、動翼と静翼との間隙を広くする必要があったため、蒸気タービンの性能を低下させてしまうという問題が生じていた。

特開平１１‐２１０４０６号公報

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、蒸気タービンの性能低下を防止することができるタービンロータの位置調整装置およびコンバインドサイクル発電設備を提供することを目的とする。

本実施形態によるタービンロータの位置調整装置は、タイロッドと、計測器と、調整機構とを備える。タイロッドは、コンバインドサイクル発電設備に設けられている。コンバインドサイクル発電設備は、蒸気タービン車室と、蒸気タービン車室を貫通する蒸気タービンロータと、ガスタービン車室と、ガスタービン車室を貫通するガスタービンロータと、軸方向において蒸気タービンロータとガスタービンロータとを連結する連結軸と、ガスタービン車室内において蒸気タービンロータおよびガスタービンロータのスラスト力を受け止める軸受と、軸方向に可動にガスタービン車室および軸受を支持する支持リンクとを備える。タイロッドは、一端がガスタービン車室に固定され、他端が軸方向においてガスタービン車室に対向する蒸気タービンの基礎部に固定されている。計測器は、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室との間の軸方向の間隔を計測する。調整機構は、間隔に応じてタイロッドの長さを調整する。

本発明によれば、蒸気タービンの性能の低下を防止することができる。

第１の実施形態を示すコンバインドサイクル発電設備１の概略断面図である。 図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４におけるタイロッド１４１の拡大図である。 図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４における計測器１４２の位置を示す部分拡大図である。 図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施形態を示すコンバインドサイクル発電設備１の概略断面図である。 第２の実施形態の第１の変形例を示すコンバインドサイクル発電設備１の模式図である。 第２の実施形態の第２の変形例を示すコンバインドサイクル発電設備１の模式図である。 第３の実施形態を示す位置調整装置１４の模式図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態として、油圧シリンダを用いてタイロッドを伸ばすコンバインドサイクル発電設備の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態を示すコンバインドサイクル発電設備１の概略断面図である。図１に示すように、コンバインドサイクル発電設備１は、蒸気タービン１１と、ガスタービン１２と、ロードカップリング１３と、タービンロータの位置調整装置１４とを備えている。

（蒸気タービン１１）
蒸気タービン１１は、第１蒸気タービン車室１１１ａと、第２蒸気タービン車室１１１ｂと、蒸気タービンロータ１１２と、第１タービン１１３ａと、第２タービン１１３ｂと、第１蒸気タービン軸受１１４ａと、第２蒸気タービン軸受１１４ｂと、第１軸受台１１５ａと、第２軸受台１１５ｂとを備えている。

第１蒸気タービン車室１１１ａと第２蒸気タービン車室１１１ｂとは、蒸気タービンロータ１１２の軸方向Ｄ１において離間している。また、第１蒸気タービン車室１１１ａは、第２蒸気タービン車室１１１ｂに対してガスタービン１２側に配置されている。また、第１蒸気タービン車室１１１ａおよび第２蒸気タービン車室１１１ｂは、蒸気タービンロータ１１２を包囲するようにして蒸気タービンロータ１１２と同心に配置されている。第１蒸気タービン車室１１１ａおよび第２蒸気タービン車室１１１ｂには、ガスタービン１２の排熱で気化した蒸気が給排される。

蒸気タービンロータ１１２は、軸方向Ｄ１において第１蒸気タービン車室１１１ａおよび第２蒸気タービン車室１１１ｂを貫通している。蒸気タービンロータ１１２は、蒸気タービン車室１１１ａ、１１１ｂ内に供給された蒸気によって軸回りに回転する。蒸気タービンロータ１１２が回転することで、蒸気タービンロータ１１２の同軸上に配置された不図示の発電機が回転して電力を発生することができる。

第１タービン１１３ａは、第１蒸気タービン車室１１１ａ内に配置され、第２タービン１１３ｂは、第２蒸気タービン車室１１１ｂ内に配置されている。タービン１１３ａ、１１３ｂは、蒸気タービン車室１１１ａ、１１１ｂ内に供給された蒸気の圧力を蒸気タービンロータ１１２の回転力に変換する。タービン１１３ａ、１１３ｂは、蒸気タービンロータ１１２に設けられた複数の動翼１１３１（動翼列）と、蒸気タービン車室１１１ａ、１１１ｂに設けられた複数の静翼１１３２（静翼列）とで構成される（図３参照）。動翼１１３１と静翼１１３２とは、軸方向Ｄ１に間隔を有するように交互に配置されている。

もし、動翼１１３１と静翼１１３２が接触する場合、タービン１１３ａ、１１３ｂの回転が妨げられて発電効率が得られないばかりでなく、タービン１１３ａ、１１３ｂが破損してしまう。一方、もし、動翼１１３１と静翼１１３２とを接触させないために両翼１１３１、１１３２間の間隔を大きくした場合、動翼１１３１を効率的に回転させることができず、十分な発電効率を得ることが困難となる。これに対して、本実施形態では、位置調整装置１４によって両翼１１３１、１１３２間の間隔を適正に調整できるので、運転時、常に十分な発電効率を得ることができる。位置調整装置１４の詳細は後述する。

第１蒸気タービン軸受１１４ａは、タービン１１３ａ、１１３ｂよりもガスタービン１２側の位置において蒸気タービンロータ１１２を回転自在に支持している。第１蒸気タービン軸受１１４ａは、第１軸受台１１５ａによって下方から支持されている。一方、第２蒸気タービン軸受１１４ｂは、タービン１１３ａ、１１３ｂよりも発電機側の位置において蒸気タービンロータ１１２を回転自在に支持している。第２蒸気タービン軸受１１４ｂは、第２軸受台１１５ｂによって下方から支持されている。軸受台１１５ａ、１１５ｂは、蒸気タービン１１の基礎部であり、建屋の床面（地面）に対して固定されている（不動である）。軸受台１１５ａ、１１５ｂは、例えば、コンクリートで形成されている。

（ガスタービン１２）
ガスタービン１２は、ガスタービン車室１２１と、ガスタービンロータ１２２と、タービン１２３と、空気圧縮機１２４と、第１ガスタービン軸受１２５ａと、第２ガスタービン軸受１２５ｂと、第１支持リンク１２６ａと、第２支持リンク１２６ｂとを備える。

ガスタービン車室１２１は、ガスタービンロータ１２２を包囲するようにしてガスタービンロータ１２２と同心に配置されている。

ガスタービンロータ１２２は、軸方向Ｄ１においてガスタービン車室１２１を貫通している。ガスタービンロータ１２２は、蒸気タービンロータ１１２と軸方向Ｄ１において連結されている。具体的には、ガスタービンロータ１２２と蒸気タービンロータ１１２とは、ロードカップリング１３で連結されている。ガスタービンロータ１２２は、後述する高温高圧のガスによって軸回りに回転する。ガスタービンロータ１２２が回転することで、ガスタービンロータ１２２および蒸気タービンロータ１１２の同軸上に配置された発電機が回転して電力を発生することができる。

空気圧縮機１２４は、ガスタービン車室１２１内に配置されている。空気圧縮機１２４は、ガスタービンロータ１２２に設けられた動翼列と、ガスタービン車室１２１に設けられた静翼列とで構成される。空気圧縮機１２４には、空気が供給される。空気圧縮機１２４は、供給された空気を圧縮する。空気圧縮機１２４で圧縮された空気は、不図示の燃焼器において燃料を噴射されて燃焼されることで、高温高圧のガスとなる。

タービン１２３は、ガスタービン車室１２１内に配置されている。タービン１２３は、ガスタービンロータ１２２に設けられた動翼列と、ガスタービン車室１２１に設けられた静翼列とで構成される。タービン１２３には、空気圧縮機１２４で圧縮されて燃焼器で燃焼された高温高圧のガスが給排される。タービン１２３は、供給されたガスの圧力をガスタービンロータ１２２の回転力に変換する。タービン１２３から排気されたガスは、蒸気タービン１１に供給される蒸気を発生させるために利用される。

第１ガスタービン軸受１２５ａは、ガスタービン車室１２１内におけるタービン１２３の排気側の位置において、ガスタービンロータ１２２を回転自在に支持している。第１ガスタービン軸受１２５ａは、ガスタービン車室１２１内において、蒸気タービンロータ１１２およびガスタービンロータ１２２のスラスト力を受け止める。すなわち、第１ガスタービン軸受１２５ａは、スラスト軸受であり、第１ガスタービン軸受１２５ａに対するタービンロータ１１２、１２２の相対位置は、軸方向Ｄ１において一定である（固定されている）。

一方、第２ガスタービン軸受１２５ｂは、ガスタービン車室１２１内における空気圧縮機１２４の入口側の位置において、ガスタービンロータ１２２を回転自在に支持している。

第１支持リンク１２６ａは、第１ガスタービン軸受１２５ａとガスタービン１２の基礎部１２７との間に揺動可能に設けられている。第１支持リンク１２６ａは、第１ガスタービン軸受１２５ａおよびガスタービン車室１２１を、軸方向Ｄ１に可動に支持している。第２支持リンク１２６ｂは、第２ガスタービン軸受１２５ｂとガスタービン１２の基礎部１２７との間に揺動可能に設けられている。第２支持リンク１２６ｂは、第２ガスタービン軸受１２５ｂおよびガスタービン車室１２１を軸方向Ｄ１に可動に支持している。

蒸気タービン１１の軸受台１１５ａ、１１５ｂが固定であるのに対してガスタービン車室１２１が可動であることで、後述する位置調整装置１４によるタービンロータの軸方向Ｄ１の位置調整を適切に行うことができる。

（位置調整装置１４）
図１に示すように、位置調整装置１４は、タイロッド１４１と、計測器１４２と、調整機構１４３とを備える。

タイロッド１４１は、蒸気タービン１１の軸受台１１５ａ、１１５ｂ（すなわち、蒸気タービン１１の基礎部）と、ガスタービン車室１２１との間に、軸方向Ｄ１に延びるように設けられている。すなわち、タイロッド１４１は、長手方向の一端が、ガスタービン車室１２１に固定され、長手方向の他端が、軸方向Ｄ１においてガスタービン車室１２１に対向する軸受台１１５ａ、１１５ｂに固定されている。なお、タイロッド１４１は、ガスタービン車室１２１および／または軸受台１１５ａ、１１５ｂに対して、着脱不能であってもよいし、または、着脱可能であってもよい。

以下に詳述するように、タイロッド１４１は、長さが可変である。図２は、図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４におけるタイロッド１４１の拡大図である。

図２に示すように、タイロッド１４１は、シリンダ１４１１と、ピストン１４１２とを備えている。シリンダ１４１１は、軸方向Ｄ１に長尺な円筒形状に形成されている。シリンダ１４１１の内部には、シリンダ１４１１の周壁を貫通する不図示の貫通孔を通して油が給排可能である。具体的には、シリンダ１４１１は、複動型シリンダであり、ピストン１４１２で仕切られた２つの内空１４１１ａ、１４１１ｂに対する油の給排量を調整することで、ピストン１４１２に対して往復動双方向への油圧力を付与できる。

ピストン１４１２は、シリンダ１４１１に挿入されている。ピストン１４１２は、シリンダ１４１１内に供給された油による油圧で軸方向Ｄ１に可動である。ピストン１４１２が軸方向Ｄ１に可動であることで、タイロッド１４１の長さを変更できる。ガスタービン車室１２１と蒸気タービン１１の軸受台１１５ａ、１１５ｂとの間においてタイロッド１４１の長さが可動であることで、蒸気タービンロータ１１２およびガスタービンロータ１２２の軸方向Ｄ１位置調整を適切に行うことができる。

図３は、図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４における計測器１４２の位置を示す部分拡大図である。なお、図３では、第２蒸気タービン車室１１１ｂ内の計測器１４２を代表的に図示しているが、計測器１４２は、第１蒸気タービン車室１１１ａ内にも備えられている。計測器１４２は、蒸気タービンロータ１１２と蒸気タービン車室１１１ａ、１１１ｂとの間の軸方向Ｄ１の間隔（以下、ロータ−タービン車室間隔ともいう）を計測する。

例えば、計測器１４２は、タービン１１３ａ、１１３ｂの下流側の蒸気タービンロータ１１２上に設けられたカラー１１２１と、蒸気タービン車室１１１ａ、１１１ｂにおける軸方向Ｄ１に垂直な内壁部１１１１との間隔ｄ（図３参照）を計測してもよい。計測器１４２は、計測されたロータ−タービン車室間隔を示す間隔計測信号を出力する。ロータ−タービン車室間隔は、動翼１１３１と静翼１１３２との間隔を反映し、ロータ−タービン車室間隔が小さければ、動翼１１３１と静翼１１３２との間隔が狭いと推定できる。したがって、ロータ−タービン車室間隔の計測結果に基づいたタービンロータ１１２、１２２
の位置調整を行うことで、動翼１１３１と静翼１１３２との間隔に適合した位置調整を行うことができる。計測器１４２の具体的な態様は特に限定されず、例えば、計測器１４２は、光学式の距離センサであってもよい。

図１に示すように、調整機構１４３は、調整弁１４３１と、制御装置１４３２とを備える。

調整弁１４３１は、タイロッド１４１への油の供給量を調整可能である。具体的には、調整弁１４３１は、油タンク１４４とタイロッド１４１とを接続する配管Ｐ上に配置されている。調整弁１４３１は、設定された開度によって配管Ｐの断面積を調整することで、配管Ｐを通してタイロッド１４１に供給される油の量を調整できる。調整弁１４３１は、例えば、三方弁であってもよい。

制御装置１４３２には、計測器１４２から出力された間隔計測信号が入力される。制御装置１４３２は、入力された間隔計測信号に基づいて、調整弁１４３１に対して、ロータ−タービン車室間隔に対応する開度を指定した制御信号を出力する。これにより、制御装置１４３２は、調整弁１４３１に、ロータ−タービン車室間隔に対応した開度を設定する。
制御装置１４３２は、ロータ−タービン車室間隔と開度との対応関係を示すテーブルや関数に基づいて、調整弁１４３１に設定すべき開度を取得してもよい。

次に、上述の構成を有する位置調整装置１４の動作例について説明する。図４は、図１のコンバインドサイクル発電設備１の位置調整装置１４の動作例を示すフローチャートである。

図４に示すように、先ず、計測器１４２は、ロータ−タービン車室間隔を計測する（ステップＳＴ１）。

次いで、制御装置１４３２は、ロータ−タービン車室間隔の計測値と基準値との差分を算出する（ステップＳＴ２）。基準値は、タイロッド１４１を伸ばさなくてよい場合のロータ−タービン車室間隔（理想値）である。

次いで、制御装置１４３２は、ロータ−タービン車室間隔の計測値と基準値との差分に対応した開度を、調整弁１４３１に設定する（ステップＳＴ３）。

以上の処理を繰り返すことで、タイロッド１４１の長さを、常時ロータ−タービン車室間隔に対応した好適な長さに調整できる。

もし、タイロッド１４１が可動でない場合、ロードカップリング１３が運転時における温度上昇によって軸方向Ｄ１に伸びることで、ロードカップリング１３とタイロッド１４１との間に、軸方向Ｄ１の伸び差が生じる。伸び差が生じることで、蒸気タービン１１の動翼１１３１と静翼１１３２とは、両者１１３１、１１３２の間隙が予め大きく設計されていない限り接触してしまう。

これに対して、本実施形態では、タイロッド１４１の長さを可変とし、なおかつ、長さが可変のタイロッド１４１を、不動の軸受台１１５ａ、１１５ｂと可動のガスタービン車室１２１との間に配置する構成を採っている。

このような構成によれば、ロードカップリング１３が熱膨張で伸びた分、タイロッド１４１をガスタービン１２側に伸ばすことができる。すなわち、ロードカップリング１３とタイロッド１４１との伸び差を抑制できる。タイロッド１４１をガスタービン１２側に伸ばすことで、ガスタービンロータ１２２を蒸気タービン１１と反対側に押圧することができる。ガスタービンロータ１２２を蒸気タービン１１と反対側に押圧することで、蒸気タービン１１側に熱伸びしたロードカップリング１３を、ガスタービン１２側に押し戻すことができる。ロードカップリング１３を押し戻すことで、蒸気タービン１１の動翼１１３１と静翼１１３２との接触を回避できる。蒸気タービン１１の動翼１１３１と静翼１１３２との接触を回避できるので、動翼１１３１と静翼１１３２との間隔を小さく設計できる。この結果、蒸気タービン１１の性能低下を防止できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、電気ヒータを用いてタイロッドを伸ばすコンバインドサイクル発電設備の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態の説明にあたり、第１の実施形態に対応する構成部については同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図５は、第２の実施形態を示すコンバインドサイクル発電設備１の概略断面図である。

第２の実施形態の位置調整装置１４は、タイロッド１４１を伸ばす機構が第１の実施形態と異なる。具体的には、第２の実施形態において、タイロッド１４１は、熱膨張（熱伸び）によって長さが可変である。タイロッド１４１は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成してもよい。

また、位置調整装置１４は、調整機構として、加熱装置である電気ヒータ１４３３を備えている。制御装置１４３２は、ロータ−タービン車室間隔に対応した加熱温度を電気ヒータ１４３３に設定する。電気ヒータ１４３３は、電力を熱に変換することにより、設定された加熱温度すなわちロータ−タービン車室間隔に対応した温度でタイロッド１４１を加熱する。電気ヒータ１４３３は、熱電対１４３３ａによって実際の加熱温度を測定しながら、設定された加熱温度を維持する。

第２の実施形態によれば、電気ヒータ１４３３でタイロッド１４１を加熱して熱伸びさせることで、ロードカップリング１３とタイロッド１４１との伸び差を抑制できる。これにより、第１の実施形態と同様に、動翼１１３１と静翼１１３２との間の間隔を小さく設計でき、蒸気タービン１１の性能低下を防止できる。

（第１の変形例）
次に、第２の実施形態の第１の変形例として、冷却水の排熱を利用してタイロッドを伸ばすコンバインドサイクル発電設備の例を説明する。なお、第１の変形例の説明にあたり、図５の位置調整装置１４に対応する構成部については同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図６は、第２の実施形態の第１の変形例を示すコンバインドサイクル発電設備１の模式図である。

図６に示すように、第１の変形例において、タイロッド１４１は、管状に形成されており、中央部の内空が温水の流路１４１ａとして機能する。

また、図６に示すように、第１の変形例の位置調整装置１４は、調整機構（加熱装置）としての混合弁（合流弁）１４３４を備えている。混合弁１４３４は、コンバインドサイクル発電設備１における使用前後の冷却水を主流から取り出して混合する（合流させる）ことで、温水を生成する。なお、図６に示される主流の冷却水Ｗは、第１蒸気タービン軸受１１４ａを冷却する冷却水Ｗであるが、冷却水の具体的な態様は図６に限定されない。冷却に使用する前の冷却水Ｗｂは低温であるのに対して、冷却に使用した後の冷却水Ｗａは、冷却対象（例えば、第１蒸気タービン軸受１１４ａ）との熱交換によって加熱されている。したがって、使用前後の冷却水Ｗａ、Ｗｂを混合することで、温水Ｗｃを生成できる。混合弁１４３４で生成された温水Ｗｃは、配管Ｐを通じてタイロッド１４１の流路１４１ａに供給される。なお、位置調整装置１４は、主流の冷却水Ｗを混合弁１４３４側に分流する不図示の分流弁を更に備えてもよい。

制御装置１４３２は、ロータ−タービン車室間隔に対応した開度を混合弁１４３４に設定する。これにより、使用前後の冷却水の混合割合が調整されて、温水の温度がロータ−タービン車室間隔に対応した好適な温度に制御される。

第１の変形例の混合弁１４３４においても、図５の電気ヒータ１４３３と同様に、ロータ−タービン車室間隔に対応した温度でタイロッド１４１を加熱して熱伸びさせることができる。したがって、第１の変形例のコンバインドサイクル発電設備１は、図５のコンバインドサイクル発電設備１と同様に、蒸気タービン１１の性能低下を防止できる。

（第２の変形例）
次に、第２の実施形態の第２の変形例として、潤滑油の戻り油を利用してタイロッドを伸ばすコンバインドサイクル発電設備の例を説明する。なお、第２の変形例の説明にあたり、図５の位置調整装置１４に対応する構成部については同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図７は、第２の実施形態の第２の変形例を示すコンバインドサイクル発電設備１の模式図である。

図７に示すように、第２の変形例の位置調整装置１４は、調整機構（加熱装置）として、潤滑油の戻り油の流路上に配置された分流弁１４３６と合流弁１４３７とを備えている。分流弁１４３６は、潤滑対象（図７では、第１蒸気タービン軸受１１４ａ）の潤滑に用いられた潤滑油の戻り油ＲＯを、第１の分岐流路ｆ＿１と第２の分岐流路ｆ＿２とに分流させる。第１の分岐流路ｆ＿１は、分流弁１４３６から、コンバインドサイクル発電設備１で使用される水Ｗ（図７では、第１蒸気タービン軸受１１４ａの冷却水）との熱交換を経て、合流弁１４３７に至る流路である。第２の分岐流路ｆ＿２は、分流弁１４３６から直接（熱交換を経ずに）合流弁１４３７に至る流路である。合流弁１４３７は、第１の分岐流路ｆ＿１を経た戻り油と、第２の分岐流路ｆ＿２を経た戻り油とを混合し、混合された戻り油を、タイロッド１４１の流路１４１ａに供給する。制御装置１４３２は、分流弁１４３６の開度を制御することで、第１の分岐流路ｆ＿１に分流させる戻り油と、第２の分岐流路ｆ＿２に分流させる戻り油との割合を、ロータ−タービン車室間隔に対応した割合に制御する。これにより、タイロッド１４１に供給される戻り油の温度が、ロータ−タービン車室間隔に対応した好適な温度に制御される。

第２の変形例の分流弁１４３６および合流弁１４３７においても、図５の電気ヒータ１４３３と同様に、ロータ−タービン車室間隔に対応した温度でタイロッド１４１を加熱して熱伸びさせることができる。したがって、第２の変形例のコンバインドサイクル発電設備１は、図５のコンバインドサイクル発電設備１と同様に、蒸気タービン１１の性能低下を防止できる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、ねじ歯車を用いてタイロッドを伸ばすコンバインドサイクル発電設備の実施形態を説明する。なお、第３の実施形態の説明にあたり、第１の実施形態に対応する構成部については同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図８は、第３の実施形態を示す位置調整装置１４の模式図である。

図８に示すように、第３の実施形態の位置調整装置１４は、調整機構として、第１ねじ歯車１４３８Ａと、第２ねじ歯車１４３８Ｂと、電動機１４３９とを備えている。また、第３の実施形態において、タイロッド１４１は、軸回りに回転することで長さが可変である。具体的には、タイロッド１４１は、軸回りの回転運動を軸方向Ｄ１への伸び（並進運動）に変換し得るように、互いに螺合された雄ねじ部１４１Ａと雌ねじ部１４１Ｂとで構成されている。第１ねじ歯車１４３８Ａは、タイロッド１４１の雌ねじ部１４１Ｂの外周面に形成されている。第２ねじ歯車１４３８Ｂは、第１ねじ歯車１４３８Ａと噛み合っている。電動機１４３９は、第２ねじ歯車１４３８Ｂに接続されている。電動機１４３９は、第２ねじ歯車１４３８Ｂと同軸に直結されていてもよく、または、減速ギア等の動力伝達部材を介して接続されていてもよい。

電動機１４３９がねじ歯車１４３８を回転駆動することにより、タイロッド１４１の雌ねじ部１４１Ｂには、軸回りの回転力が付与される。軸回りの回転力が付与されることで、雌ねじ部１４１Ｂは軸回りに回転する。雌ねじ部１４１Ｂが軸回りに回転することで、雌ねじ部１４１Ｂに噛み合っている雄ねじ部１４１Ａは、軸方向Ｄ１に並進（移動）する。雄ねじ部１４１Ａが軸方向Ｄ１に並進することで、タイロッド１４１の長さを変更できる。

制御装置１４３２は、電動機１４３９の回転駆動量を制御することで、雄ねじ部１４１Ａの並進量を、ロータ−タービン車室間隔に対応した並進量に制御する。例えば、ロードカップリング１３の熱伸びの影響でロータ−タービン車室間隔が小さくなった場合、制御装置１４３２は、雄ねじ部１４１Ａの締め付け量が減少する方向に雌ねじ部１４１Ｂを回転駆動することで、タイロッド１４１を伸ばす。これにより、第１の実施形態と同様に、ロードカップリング１３が熱伸びした分、タイロッド１４１を伸ばすことができ、ロードカップリング１３とタイロッド１４１との伸び差を抑制できる。これにより、第１の実施形態と同様に、動翼−静翼間のクリアランスを小さく設計でき、蒸気タービン１１の性能低下を防止できる。

なお、本実施形態は、図１に示したコンバインドサイクル発電設備１よりも多数のタービンロータが同軸状に連結されたコンバインドサイクル発電設備に適用することもできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ コンバインドサイクル発電設備
１１ 蒸気タービン
１１２ 蒸気タービンロータ
１２ ガスタービン
１４ 位置調整装置
１４１ タイロッド
１４３ 調整機構

Claims (8)

1. 蒸気タービン車室と、前記蒸気タービン車室を貫通する蒸気タービンロータと、ガスタービン車室と、前記ガスタービン車室を貫通するガスタービンロータと、軸方向において前記蒸気タービンロータと前記ガスタービンロータとを連結する連結軸と、前記ガスタービン車室内において前記蒸気タービンロータおよび前記ガスタービンロータのスラスト力を受け止める軸受と、前記軸方向に可動に前記ガスタービン車室および前記軸受を支持する支持リンクと、を備えたコンバインドサイクル発電設備に設けられ、一端が前記ガスタービン車室に固定され、他端が前記軸方向において前記ガスタービン車室に対向する蒸気タービンの基礎部に固定されたタイロッドと、
   前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービン車室との間の前記軸方向の間隔を計測する計測器と、
   前記間隔に応じて前記タイロッドの長さを調整する調整機構と、を備える、タービンロータの位置調整装置。
2. 前記タイロッドは、
   内部に油が供給されるシリンダと、
   前記シリンダ内に供給された油の油圧で前記軸方向に可動なピストンと、を備え、
   前記調整機構は、
   前記タイロッドへの前記油の供給量を調整可能な調整弁と、
   前記調整弁に、前記間隔に対応した開度を設定する制御装置と、を備える、請求項１に記載の位置調整装置。
3. 前記タイロッドは、熱膨張によって長さが可変であり、
   前記調整機構は、前記間隔に対応した温度で前記タイロッドを加熱する加熱装置を備える、請求項１に記載の位置調整装置。
4. 前記加熱装置は、前記タイロッドに電力を変換した熱を供給する電気ヒータを備える、請求項３に記載の位置調整装置。
5. 前記加熱装置は、前記タイロッドに、前記コンバインドサイクル発電設備での使用前後の冷却水を混合した温水を供給する、請求項４に記載の位置調整装置。
6. 前記加熱装置は、前記タイロッドに、前記コンバインドサイクル発電設備で使用された潤滑油の戻り油であって、前記コンバインドサイクル発電設備で使用される水と熱交換した戻り油を供給する、請求項４に記載の位置調整装置。
7. 前記タイロッドは、軸回りに回転することで長さが可変であり、
   前記調整機構は、
   前記タイロッドに前記軸回りの回転力を付与するねじ歯車と、
   前記間隔に対応した駆動量で前記ねじ歯車を回転駆動する電動機と、を備える、請求項１に記載の位置調整装置。
8. 蒸気タービンと、ガスタービンと、連結軸と、タービンロータの位置調整装置とを備え、
   前記蒸気タービンは、
   蒸気タービン車室と、
   前記蒸気タービン車室を貫通する蒸気タービンロータと、を備え、
   前記ガスタービンは、
   ガスタービン車室と、
   前記ガスタービン車室を貫通し、前記連結軸を介して軸方向において前記蒸気タービンロータと連結されたガスタービンロータと、
   前記ガスタービン車室内において前記蒸気タービンロータおよび前記ガスタービンロータのスラスト力を受け止める軸受と、
   前記軸方向に可動に前記ガスタービン車室および前記軸受を支持する支持リンクと、を備え、
   前記位置調整装置は、
   一端が前記ガスタービン車室に固定され、他端が前記軸方向において前記ガスタービン車室に対向する前記蒸気タービンの基礎部に固定され、長さが可変なタイロッドと、
   前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービン車室との間の前記軸方向の間隔を計測する計測器と、
   前記間隔に応じて前記タイロッドの長さを調整する調整機構と、を備える、コンバインドサイクル発電設備。

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