JP2020197135A - 蒸気タービンのシールクリアランス調整方法、及び蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ短期間で補修を実行することが可能な蒸気タービンのシールクリアランス調整方法、及び蒸気タービンを提供する。【解決手段】蒸気タービンは、軸線回りに回転する回転軸と、回転軸の外周面に設けられた動翼と、回転軸、及び動翼を外周側から覆うケーシングと、ケーシングの内周面に設けられた静翼と、外周面と静翼との間に設けられたシールリング、及びシールリングの径方向位置を調整可能な位置調整部を有するシール装置と、を備える。シールクリアランス調整方法は、予め定められた基準位置からのシールリングの径方向の長さを基準長さとして計測する計測工程と、未使用のシールリングを準備する準備工程と、位置調整部によって、基準長さとなるように基準位置からの未使用のシールリングの長さを調整する調整工程と、を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、蒸気タービンのシールクリアランス調整方法、及び蒸気タービンに関する。

蒸気タービンは、軸線回りに回転する回転軸と、この回転軸に一体に設けられた複数の動翼と、回転軸及び動翼を外周側から覆うケーシングと、ケーシングの内周面に設けられた静翼と、を備えている。動翼の径方向外側の端部には、ケーシングの内周面に対向する動翼シュラウドが設けられている。ケーシングの内周面には、蒸気の漏れ流れを抑止するために、動翼シュラウドの外周面に向かって突出するシールリングを有するシール装置が設けられている。また、静翼の径方向内側の端部には、回転軸の外周面に対向する静翼シュラウドが設けられている。静翼シュラウドの内周面には、上記と同じく漏れ流れを抑止するために、回転軸の外周面に向かって突出するシールリングを有するシール装置が設けられている。

蒸気タービンの運転中には、上述のシールリングは、動翼シュラウド、又は回転軸の外周面に対してクリアランスをあけた状態で対向している。しかしながら、何らかの外乱要因によって回転軸、及び動翼シュラウドが変位し、これらシールリングに接触する場合がある。この場合、シールリングの先端が磨耗することで当該変位を吸収し、上記のクリアランスを維持する。一方で、このような磨耗が大きく進行した場合には、シールリングの交換や補修を行う必要がある。

従来、シールリング（シール装置）を交換する場合には、一例として下記特許文献１に記載された方法が採られる。この方法では、まずケーシング（車室）を上半部と下半部とに分割し、ケーシングの内周面に配列された静翼、及びシール装置を露出させる。ここで、蒸気タービンの経年運用に伴って、ケーシングにはわずかな熱変形が生じていることがある。そのため、シールリングの交換に先立ってケーシングを運転時の状態まで仮組みして、ケーシングの熱変形によるクリアランスの変化を計測する。この変化量に基づいて、ケーシングの上半部と下半部との間（フランジ部同士の間）にシムを配置してクリアランスの変化を是正する。

特開２０１８−０８４１６９号公報

しかしながら、ケーシングの仮組みには長期間を要することから、上記の方法では工期の長期化が課題となっていた。さらに、ケーシングの熱変形が想定より大きく、上記のシムによってその変形量を吸収し切れない場合もある。この場合には、シールリングに切削加工を施してさらなる是正を行うことも考えられる。しかしながら、プラントの現場で行える加工作業には制約が大きく、加工精度を維持することが難しい。したがって、上記のケーシングの仮組み、及びシールリングの加工を行うことなく、シール装置を交換することが可能な技術に対する要請が高まっていた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、容易かつ短期間で補修を実行することが可能な蒸気タービンのシールクリアランス調整方法、及び蒸気タービンを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る蒸気タービンのシールクリアランス調整方法は、運転後の蒸気タービンの補修方法であって、前記蒸気タービンは、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸の外周面に設けられた動翼と、前記回転軸、及び前記動翼を外周側から覆うケーシングと、該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、前記回転軸の外周面と前記静翼との間に設けられたシールリング、及び該シールリングの前記軸線に対する径方向位置を調整可能な位置調整部を有するシール装置と、を備え、前記シールクリアランス調整方法は、予め定められた基準位置からの前記シールリングの径方向の長さを基準長さとして計測する計測工程と、未使用のシールリングを準備する準備工程と、前記位置調整部によって、前記基準長さとなるように前記基準位置からの前記未使用のシールリングの長さを調整する調整工程と、を含む。

上記方法によれば、一定期間にわたって運転した後の状態の蒸気タービンに対して、まず計測工程を実行する。この状態では、磨耗等によってシールリングの径方向の長さは未使用の状態に比べて変化している。計測工程では、このように磨耗が生じている状態で、基準位置からのシールリングの長さを計測して基準長さとする。ここで、一定期間の運転を経て磨耗が生じているシールリングは、たとえ先端が摩滅してフィンとしての性能が劣化していたとしても、回転軸の外周面との間のクリアランス寸法値は少なくとも最適化されている状態であるとみなすことができる。したがって、後続の調整工程では、この基準長さとなるように未使用のシールリングの長さを調整すれば、クリアランスを最適化しつつ、シールリングを交換することが可能となる。特に、シールリングに対する加工や、ケーシングの仮組みを行うことなく、シールリングの交換とアラインメントの最適化が行えるため、工数の削減を図ることができる。

上記蒸気タービンのシールクリアランス調整方法では、前記シールリングは、シール基部と、該シール基部の内周面に設けられた複数のフィン本体と、を有し、前記調整工程の後に、前記蒸気タービンの運転後に前記フィン本体に前記軸線方向への倒れが生じている場合に、該倒れによって生じた前記シールリングの径方向の長さの減少分を前記基準長さに加算する第一補正工程をさらに実行してもよい。

蒸気タービンの運転中には、スケール等の異物衝突を含む何らかの外乱要因によって回転軸に軸線方向に向かう力（スラスト力）が加わる場合がある。このスラスト力によって回転軸が軸線方向に変位すると、シールリングと回転軸が接触して、シールリングが当初の姿勢を維持できずに倒れる（傾く）ことがある。このような倒れが生じると、シールリングの先端と回転軸の外周面（又は、動翼端部に設けられたフィン先端と、それに対向するケーシング側のシール部の内周面）との間のクリアランスが拡大してしまう。したがって、シールリングを交換する際には、倒れによるクリアランスの変化量を考慮してアラインメント調整（シールリングの位置調整）を行う必要がある。上記の方法では、倒れによって生じたシールリングの径方向長さの減少分を、計測工程で得られた基準長さの値に加算する。これにより、倒れが生じる前の状態を、未使用のシールリングで再現することができる。その結果、クリアランスをより高い精度で最適化することができる。

上記蒸気タービンのシールクリアランス調整方法では、前記調整工程の後に、前記蒸気タービンの運転後に前記回転軸に前記シールリングとの接触痕が生じている場合に、接触によって生じた前記シールリングの径方向の長さの減少分を前記基準長さに加算する第二補正工程をさらに実行してもよい。

回転軸とシールリングとが特に強く接触した場合（ハードラビングが生じた場合）、シールリングの先端部が摩擦によって過度に熱膨張しつつ損耗し、その長さが必要以上に減少することがある。これにより、シールリングの先端と回転軸の外周面との間のクリアランスが本来必要な値より拡大してしまう。したがって、シールリングを交換する際には、上記の損耗によるクリアランスの変化量を考慮してアラインメント調整（シールリングの位置調整）を行う必要がある。上記の方法では、損耗によって生じたシールリングの径方向長さの減少分を、計測工程で得られた基準長さの値に加算する。これにより、損耗が生じる前の状態を、未使用のシールリングで再現することができる。その結果、クリアランス設定をより高い精度で最適化することができる。

本発明の一態様に係る蒸気タービンは、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸の外周面に設けられた動翼と、前記回転軸、及び前記動翼を外周側から覆うケーシングと、該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、前記回転軸の外周面と前記静翼との間に設けられたシールリング、該シールリングを径方向外側で支持するホルダー、及び該ホルダーの基準位置から前記シールリングの先端までの長さを調整可能な位置調整部を有するシール装置と、を備える。

上記構成によれば、位置調整部によってホルダーの基準位置からシールリングの先端までの長さを変化させることができる。これにより、シールリングを交換するに当たって、交換前の未使用のシールリングに加工を加えることなく、クリアランスが最適化された状態を再現することができる。

上記蒸気タービンでは、前記位置調整部は、ねじ込み量を変化させることで前記シールリングを前記ホルダーに対して相対変位可能な状態で支持するボルトを有してもよい。

上記構成によれば、ボルトを回転させる量（ねじ込み量）に応じて、ホルダーに対するシールリングの相対位置を容易に変化させることができる。これにより、シールリングを交換するに当たって、交換前の未使用のシールリングに加工を加えることなく、クリアランスが最適化された状態を再現することができる。

上記蒸気タービンでは、前記位置調整部は、前記シールリングに設けられ、径方向に延びるラックギアと、前記ホルダーに設けられ、前記ラックギアと噛み合うピニオンギアと、を有してもよい。

上記構成によれば、ラックギアに対するピニオンギアの相対位置に応じて、ホルダーに対するシールリングの相対位置を容易に変化させることができる。これにより、シールリングを交換するに当たって、交換前の未使用のシールリングに加工を加えることなく、クリアランスが最適化された状態を再現することができる。

本発明によれば、容易かつ短期間で補修を実行することが可能な蒸気タービンの補修方法、及び蒸気タービンを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの要部拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係るシール装置の構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る位置調整部としてのボルトの構成を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの補修方法の工程を示すフローチャートである。 倒れが生じた状態のシールリングを示す説明図である。 損耗が生じた状態のシールリングを示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係るシール装置の構成を示す断面図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。本実施形態に係る蒸気タービン１００は、軸線Ｏ方向に沿って延びるロータ３と、ロータ３を外周側から覆うケーシング２（ステータ）と、ロータ３の軸端１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持するジャーナル軸受４Ａ、及びスラスト軸受４Ｂと、を備えている。

ロータ３は、軸線Ｏに沿って延びる回転軸１と、回転軸１の外周面に設けられた複数の動翼３０を有している。動翼３０は、回転軸１の周方向に一定の間隔をもって複数配列されている。軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼３０の列が配列されている。動翼３０は、動翼本体３１と、動翼シュラウド３４と、を有している。動翼本体３１は、ロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。動翼本体３１は、径方向から見て翼型の断面を有する。動翼本体３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼シュラウド３４が設けられている。

ケーシング２は、ロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。ケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気Ｓを取り込む蒸気供給管１２が設けられている。ケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気Ｓを排出する蒸気排出管１３が設けられている。蒸気は、ケーシング２の内部で、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かって流れる。以降の説明では、蒸気の流れる方向を単に「流れ方向」と呼ぶ。さらに、蒸気排出管１３から見て蒸気供給管１２が位置する側を流れ方向の上流側と呼び、蒸気供給管１２から見て蒸気排出管１３が位置する側を流れ方向の下流側と呼ぶ。

ケーシング２の内周面には、複数の静翼２０の列が設けられている。静翼２０は、静翼本体２１と、静翼シュラウド２２と、静翼台座２４と、を有している。静翼本体２１は、静翼台座２４を介してケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼本体２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド２２が設けられている。動翼３０と同様に、静翼２０は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼３０は、隣り合う複数の静翼２０の間の領域に入り込むようにして配置される。つまり、静翼２０、及び動翼３０は、蒸気の流れ方向に交差する方向（軸線Ｏに対する径方向）に延びている。

図２に示すように、ケーシング２は、上下に２分割されており、上半分は上半ケーシング２Ｕとされ、下半分は下半ケーシング２Ｌとされている。上半ケーシング２Ｕと下半ケーシング２Ｌは、水平面内に広がる分割面Ｓｄを基準として面対称をなしている（ただし、配管部分は除く）。上半ケーシング２Ｕは、半円筒状の上半ケーシング本体２１Ｕと、この上半ケーシング本体２１Ｕの端縁から外側に向かって張り出している上半フランジ部２２Ｕと、を有している。同様に、下半ケーシング２Ｌは、半円筒状の下半ケーシング本体２１Ｌと、この下半ケーシング本体２１Ｌの端縁から外側に向かって張り出している下半フランジ部２２Ｌと、を有している。これら上半ケーシング２Ｕと下半ケーシング２Ｌは、上半フランジ部２２Ｕの下面と下半フランジ部２２Ｌの上面とを分割面Ｓｄ内で互いに当接させた状態で、不図示のボルト・ナット等によって締結固定されている。なお、図示は省略しているが、ケーシング２には、床面上で当該ケーシング２を支持するための複数の脚が設けられている。また、図２は、一例として外部車室と呼ばれる構成を有する蒸気タービン１００を示しているが、この外部車室の内部に他の車室（内部車室）が設けられた二重車室構造の蒸気タービン１００であってもよい。

蒸気Ｓは、上流側の蒸気供給管１２を介して、上述のように構成されたケーシング２の内部に供給される。ケーシング２の内部を通過する中途で、蒸気Ｓは静翼２０と動翼３０それぞれで構成された流路を交互に通過する。静翼２０は蒸気Ｓの流れを整流し、動翼３０は整流された蒸気Ｓの塊が動翼３０を押すことによってロータ３に回転力を与える。ロータ３の回転力は、軸端１１から取り出されて外部の機器（発電機等）の駆動に用いられる。ロータ３の回転に伴って、蒸気Ｓは下流側の蒸気排出管１３を通じて後続の装置（復水器等）に向かって排出される。

ジャーナル軸受４Ａは、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持する。ジャーナル軸受４Ａは、ロータ３の両端に１つずつ設けられている。スラスト軸受４Ｂは、軸線Ｏ方向への荷重を支持する。スラスト軸受４Ｂは、ロータ３の上流側の端部にのみ設けられている。

次に、図３を参照して、静翼２０と動翼３０の周囲の構成について詳細に説明する。ケーシング本体２Ａの内周面には、径方向外側に向かって凹むキャビティ５０が形成されている。上述の動翼シュラウド３４は、このキャビティ５０内に収容されている。また、動翼シュラウド３４における上流側を向く面であるシュラウド上流面３４Ｓと、キャビティ５０における上流側の面であるキャビティ上流面５０Ｓとの間には隙間が形成されている。なお、動翼本体３１の径方向内側には、当該動翼本体３１を支持するプラットフォーム３５が、回転軸１と一体に設けられている。

ケーシング本体２Ａのうち、軸線Ｏ方向において上述の静翼２０に対応する位置は、静翼台座２４とされている。静翼台座２４における径方向内側を向く面である台座内周面２４Ａには、上述の静翼本体２１の径方向外側の端部が固定されている。静翼本体２１の径方向内側の端部には、上述の静翼シュラウド２２が設けられている。静翼シュラウド２２における径方向内側を向く面であるシュラウド内周面２２Ａは、回転軸１の外周面である回転軸外周面１Ｓに対して隙間をあけて対向している。この隙間には、後述するシールユニット２Ｂ（シール装置）が設けられている。より詳細には、シールユニット２Ｂは、シュラウド内周面２２Ａに取り付けられている。シールユニット２Ｂは、シュラウド内周面２２Ａと回転軸外周面１Ｓとの間を通過する蒸気の流れ（漏れ流れ）をシールするために設けられている。

次いで、図４を参照して、シールユニット２Ｂの構成について説明する。同図に示すように、シールユニット２Ｂは、ホルダー４１と、フックプレート４２と、シールリング４３と、位置調整部６０としてのナット４５、及び調整ボルト４６と、を有している。

ホルダー４１は、上述の静翼シュラウド２２に対して、シールリング４３を支持・固定するための部材である。ホルダー４１は、ホルダー本体４１Ａと、係合突起４１Ｂと、を有している。ホルダー本体４１Ａは、軸線Ｏを中心とする環状をなしている。ホルダー本体４１Ａの軸線Ｏ方向両側の端縁には、軸線Ｏに対する径方向内側に向かって突出する一対の係合突起４１Ｂが設けられている。これら係合突起４１Ｂ、及びホルダー本体４１Ａによって囲まれた空間には、フックプレート４２が収容されている。

フックプレート４２は、シールリング４３をホルダー４１に対して支持・固定するための部材である。フックプレート４２は、軸線Ｏを中心とする環状をなしている。フックプレート４２における径方向内側を向く面（プレート下面４２Ｓ）は、上記の係合突起４１Ｂにおける径方向外側を向く面（突起上面４１Ｓ）に当接している。フックプレート４２には、当該フックプレート４２の径方向外側を向く面（プレート上面４２Ｔ）からプレート下面４２Ｓにかけて延びるボルト孔Ｈが形成されている。ボルト孔Ｈには、ナット４５、及び調整ボルト４６が挿通されている。ボルト孔Ｈは、径方向外側から内側に向かって順に、ナット収容部Ｈ１、中間部Ｈ２、凹部Ｈ３とされている。調整ボルト４６は、ホルダー４１、及びフックプレート４２に対してシールリング４３を相対変位可能に固定している（つまり、当該シールリング４３の径方向位置を調整可能としている。）。ナット４５、及び調整ボルト４６の構成については後述する。

シールリング４３は、シール基部４３Ａと、複数のフィン本体４３Ｂと、を有している。シール基部４３Ａは、フィン本体４３Ｂを支持するための部材である。シール基部４３Ａは、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。シール基部４３Ａの径方向外側を向く面（基部上面４３Ｔ）には、調整ボルト４６が挿通されるボルト孔４３Ｈが形成されている。このボルト孔４３Ｈの内周面にはネジ溝が形成されている。このネジ溝は調整ボルト４６と噛み合う。

シール基部４３Ａの径方向内側の面（基部内周面４３Ｓ）には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数のフィン本体４３Ｂが設けられている。各フィン本体４３Ｂは、基部内周面４３Ｓから径方向内側に向かって突出している。フィン本体４３Ｂは、径方向外側から内側に向かうに従って、軸線Ｏ方向の寸法が次第に減少することでテーパ形状の断面を有している。なお、本実施形態では、４つのフィン本体４３Ｂが設けられている例について説明するが、フィン本体４３Ｂの個数は４つに限定されず、仕様や設計に応じて適宜変更することが可能である。また、全てのフィン本体４３Ｂが互いに同一の形状・寸法を有している必要はなく、異なる複数種類の形状・寸法を有するフィン本体４３Ｂを交互に配列した構成を採ることも可能である。

図５に示すように、調整ボルト４６は、固定円盤部４６Ａと、ボルト上部４６Ｂと、ボルト下部４６Ｃと、を有している。固定円盤部４６Ａは、調整ボルト４６の中心軸Ａを中心とする円盤状をなしている。固定円盤部４６Ａは、上述のフックプレート４２の下面（プレート下面４２Ｓ）に形成された凹部Ｈ３に収容される。なお、凹部Ｈ３は、プレート下面４２Ｓから径方向外側に向かって凹んでいる。径方向から見て、凹部Ｈ３は円形の断面形状を有している。

固定円盤部４６Ａの中心軸Ａ方向一方側（調整ボルト４６がシールユニット２Ｂに取り付けられた状態で径方向外側を向く面）には、ボルト上部４６Ｂが一体に設けられている。ボルト上部４６Ｂは、中心軸Ａを中心とする円柱状をなしており、その外周面にはナット４５が噛み合うネジ溝が形成されている。さらに、ボルト上部４６Ｂの径方向外側を向く面には、例えばマイナスドライバー等の工具を係合させるための溝４６Ｄが形成されている。溝４６Ｄは、中心軸Ａを通る直線状をなすとともに、矩形の断面を有している。

固定円盤部４６Ａの中心軸Ａ方向他方側（調整ボルト４６がシールユニット２Ｂに取り付けられた状態で径方向内側を向く面）には、ボルト下部４６Ｃが一体に設けられている。ボルト下部４６Ｃは、ボルト上部４６Ｂと同様に、中心軸Ａを中心とする円柱状をなしており、その外周面には、上述したボルト孔４３Ｈのネジ溝に噛み合う雄ネジが形成されている。

ナット４５は、フックプレート４２の上面（プレート上面４２Ｔ）に形成されたナット収容部Ｈ１内に固定されている。つまり、このナット４５は、フックプレート４２に対して相対回転不能に固定されている。ナット４５には、上述のボルト上部４６Ｂのネジ溝が噛み合った状態で挿通・固定されている。さらに、ボルト下部４６Ｃは、上記のようにシールリング４３のボルト孔４３Ｈに挿通・固定されている。これにより、ホルダー４１、及びフックプレート４２に対して、シールリング４３が固定されている。ここで、ナット４５に対して、調整ボルト４６を中心軸Ａ回りに回転させた場合、ネジ溝に沿って調整ボルト４６が進退動する。つまり、ナット４５、及び調整ボルト４６が設けられていることによって、シールリング４３の位置（軸線Ｏに対する径方向の位置）を変化させることが可能である。

次に、本実施形態に係る蒸気タービン１００のシールクリアランス調整方法について、図６を参照して説明する。この調整方法は、蒸気タービン１００を一定期間にわたって運転した後で、上述のシールユニット２Ｂが磨耗・損耗した場合にこれを交換するために実行される。この調整方法は、車室開放工程Ｓ１と、計測工程Ｓ２と、第一判定工程Ｓ３と、第一補正工程Ｓ３１と、第二判定工程Ｓ４と、第二補正工程Ｓ４１と、準備工程Ｓ５と、調整工程Ｓ６と、車室閉塞工程Ｓ７と、を有している。

車室開放工程Ｓ１では、ケーシング２を上述の分割面Ｓｄに沿って分解する。具体的には、上半ケーシング２Ｕを、下半ケーシング２Ｌから分離する。これにより、ケーシング２の内周面に取り付けられているシールユニット２Ｂが露出した状態となる。次いで、計測工程Ｓ２を実行する。計測工程Ｓ２では、シールリング４３の径方向の長さを計測するより具体的には図４に示すように、ホルダー４１の突起上面４１Ｓからフィン本体４３Ｂの先端部（径方向内側の端部）までの寸法を計測し、この値を基準長さＬｃとして設定する。

ここで、一定期間にわたって運転された後の蒸気タービン１００では、フィンの長さが実際の許容クリアランス値を超えて長かった場合は、回転軸１とシールリング４３（フィン本体４３Ｂ）とが接触することによってフィン本体４３Ｂの先端が切削される。その結果、回転軸１の外周面１Ｓとフィン本体４３Ｂとの間の離間距離（クリアランス）は、回転軸１の円滑な回転を許容する限りにおいて最小の値となっている。詳しくは後述するが、上記のように運転後のシールユニット２Ｂにおける径方向の長さを基準長さＬｃとし、この基準長さＬｃを交換用の未使用のシールユニット２Ｂ上で再現することによって、最適なクリアランスが維持される。

計測工程Ｓ２に次いで、第一判定工程Ｓ３を実行する。第一判定工程Ｓ３では、フィン本体４３Ｂに「倒れ」が生じているか否かが判定される。ここで言う「倒れ」とは、図７に一例として示すように、フィン本体４３Ｂが、軸線Ｏ方向に倒れるように変形している状態を意味している。この状態では、同図に示すように、フィン本体４３Ｂの先端部の径方向位置が、変化量Ｄの分だけ径方向外側に移動している。つまり、見かけ上のシールユニット２Ｂの径方向長さが変化量Ｄの分だけ減少している。

第一判定工程Ｓ３で、上記の「倒れ」が生じていると判定された場合には、第一補正工程Ｓ３１を実行する。第一補正工程Ｓ３１では、倒れによって生じたシールユニット２Ｂの径方向の長さの減少分（変化量Ｄ）を基準長さＬｃに加算して新たな基準長さＬｃ´とする（つまり、Ｌｃ´＝Ｌｃ＋Ｄとなる）。その後、第二判定工程Ｓ４を実行する。また、第一判定工程Ｓ３で倒れが生じていないと判定された場合には、第一補正工程Ｓ３１を実行せずに、第二判定工程Ｓ４を実行する。

第二判定工程Ｓ４では、回転軸外周面１Ｓに、フィン本体４３Ｂとの接触痕が生じているか否かを判定する。フィン本体４３Ｂが回転軸外周面１Ｓに対して、比較的に強く押し付けられるように接触した場合（即ち、ハードラビングが生じた場合）、両者の摩擦熱によってフィンが熱膨張することで、ソフトラビングした場合以上にフィン本体４３Ｂの先端が損耗する。この損耗によって、一例として図８に示すようにフィン本体４３Ｂの先端部が失われる。具体的には、損耗部分４３Ｒの分だけ先端部が損耗して、シールユニット２Ｂの径方向長さが変化量Ｄ´の分だけ小さくなる。

接触痕が生じている場合には、上記のような損耗が生じたと判定できる。この場合、第二補正工程Ｓ４１を実行する。第二補正工程Ｓ４１では、損耗によって生じたシールユニット２Ｂの径方向の長さの減少分（変化量Ｄ）を基準長さＬｃに加算する。なお、第一補正工程Ｓ３１を実行した場合には、Ｌｃ´＝Ｌｃ＋Ｄの値に対してさらにＤ´を加算して、新たな基準長さＬｃ´２（＝Ｌｃ´＋Ｄ）とする。その後、後続の準備工程Ｓ５を実行する。なお、接触痕が生じていない場合には、第二補正工程Ｓ４１を実行せずに準備工程Ｓ５を実行する。

準備工程Ｓ５では、未使用のシールユニット２Ｂ（シールリング４３）を準備する。次いで、調整工程Ｓ６を実行する。調整工程Ｓ６では、上記の各工程を経て算出された基準長さＬｃ（Ｌｃ´、Ｌｃ´２）を満たすように、未使用のシールユニット２Ｂの径方向位置を調整する。具体的には、上述した位置調整部６０としての調整ボルト４６のねじ込み量を調整する。これにより、未使用のシールリング４３をケーシング２に取り付けると直ちに、フィン本体４３Ｂと回転軸外周面１Ｓとの間のクリアランスが最適化された状態となる。言い換えると、交換前に形成されていたクリアランスが、切削加工等の作業を経ることなく、未使用のシールリング４３上で再現される。その後、上半ケーシング２Ｕと下半ケーシング２Ｌとを結合する（車室閉塞工程Ｓ７）。以上により、蒸気タービン１００の補修方法の全工程が完了する。

以上、説明したように、上記補修方法では、一定期間にわたって運転した後の状態の蒸気タービン１００に対して、計測工程Ｓ２を実行する。この状態では、磨耗等によってシールリング４３の径方向の長さは未使用の状態に比べて変化している。計測工程Ｓ２では、このように磨耗が生じている状態で、基準位置（突起上面４１Ｓ）からのシールリング４３の径方向長さを計測して基準長さＬｃとする。ここで、一定期間の運転を経て磨耗が生じているシールリング４３は、回転軸１の外周面１Ｓとの間のクリアランスが最適化されている状態であるとみなすことができる。したがって、後続の調整工程Ｓ６では、この基準長さＬｃとなるように未使用のシールリング４３の長さを調整すれば、クリアランスを最適化しつつ、シールリング４３を交換することが可能となる。特に、シールリング４３に対する加工や、ケーシング２の仮組みを行うことなく、シールリング４３の交換とアラインメントの最適化（クリアランスの最適化）が行えるため、工数の削減を図ることができる。

ここで、蒸気タービン１００の運転中には、スケールの飛来など何らかの外乱要因によって回転軸１に軸線Ｏ方向に向かう力（スラスト力）が加わる場合がある。このスラスト力によって回転軸１が軸線Ｏ方向に変位すると、シールリング４３と回転軸１が接触して、シールリング４３が当初の姿勢を維持できずに倒れる（傾く）ことがある。このような倒れが生じると、シールリング４３の先端と回転軸１の外周面１Ｓとの間のクリアランスが拡大してしまう。したがって、シールリング４３を交換する際には、倒れによるクリアランスの変化量を考慮してアラインメント調整（シールリング４３の位置調整）を行う必要がある。上記の方法では、倒れによって生じたシールリング４３の径方向長さの減少分Ｄを、計測工程Ｓ２で得られた基準長さＬｃの値に加算する。これにより、倒れが生じる前の状態を、未使用のシールリング４３で再現することができる。その結果、クリアランスをより高い精度で最適化することができる。

また、回転軸１とシールリング４３とが特に強く接触した場合（ハードラビングが生じた場合）、シールリング４３の先端部が摩擦によって損耗し、その長さが減少することがある。これにより、シールリング４３の先端と回転軸１の外周面１Ｓとの間のクリアランスが拡大してしまう。したがって、シールリング４３を交換する際には、上記の損耗によるクリアランスの変化量を考慮してアラインメント調整（シールリングの位置調整）を行う必要がある。上記の方法では、損耗によって生じたシールリング４３の径方向長さの減少分Ｄ´を、計測工程Ｓ２で得られた基準長さＬｃの値（又は、第一補正工程Ｓ３１で算出された基準長さＬｃ´の値）に加算する。これにより、損耗が生じる前の状態を、未使用のシールリング４３で再現することができる。その結果、クリアランスをより高い精度で最適化することができる。

加えて、上記構成によれば、調整ボルト４６を回転させる量（ねじ込み量）に応じて、ホルダー４１に対するシールリング４３の相対位置（即ち、シールリング４３の径方向長さ）を容易に変化させることができる。これにより、シールリング４３を交換するに当たって、交換前の未使用のシールリング４３に加工を加えることなく、クリアランスが最適化された状態を再現することができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の方法や構成に種々の変更・改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、シールユニット２Ｂが静翼２０のみに設けられている構成について説明した。しかしながら、シールユニット２Ｂの設けられる位置は上記に限定されず、動翼３０とケーシング２の内周面との間にこれを設けることも可能である。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、シールユニット２Ｂ´における位置調整部６０´の構成が第一実施形態と異なっている。位置調整部６０´は、上述のフックプレート４２に設けられたピニオンギア４８Ａと、このピニオンギア４８Ａに噛み合うとともに、シールリング４３に固定されたラックギア４８Ｂと、を有している。ピニオンギア４８Ａは、フックプレート４２の内部で、上述の軸線Ｏ、及び径方向に直交する方向に延びる回動軸Ａｘ回りに回転可能に支持されている。ラックギア４８Ｂは、径方向に延びることで、ピニオンギア４８Ａの回転に伴って当該径方向に進退動する。これにより、ラックギア４８Ｂが固定されているシールリング４３が径方向に進退動する。その結果、シールリング４３の径方向長さが変化する。

また、本実施形態では、ホルダー本体４１Ａに、フックプレート４２を径方向内側に向かって付勢するための弾性部材４７が設けられている。弾性部材４７として具体的には、板バネが好適に用いられる。

上記構成によれば、ラックギア４８Ｂに対するピニオンギア４８Ａの相対位置に応じて、ホルダー４１に対するシールリング４３の相対位置を容易に変化させることができる。これにより、シールリング４３を交換するに当たって、交換前の未使用のシールリング４３に加工を加えることなく、クリアランスが最適化された状態を再現することができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

１００ 蒸気タービン
１ 回転軸
１Ｓ 外周面
２ ケーシング
２Ｂ，２Ｂ´ シールユニット
２Ｌ 下半ケーシング
２Ｕ 上半ケーシング
３ ロータ
４Ａ ジャーナル軸受
４Ｂ スラスト軸受
１１ 軸端
１２ 蒸気供給管
１３ 蒸気排出管
２０ 静翼
２１ 静翼本体
２２ 静翼シュラウド
２２Ａ シュラウド内周面
２４ 静翼台座
２４Ａ 台座内周面
３０ 動翼
３１ 動翼本体
３４ 動翼シュラウド
４１ ホルダー
４１Ａ ホルダー本体
４１Ｂ 係合突起
４１Ｓ 突起上面
４２ フックプレート
４２Ｓ プレート下面
４２Ｔ プレート上面
４３ シールリング
４３Ａ シール基部
４３Ｂ フィン本体
４３Ｓ 基部内周面
４３Ｔ 基部上面
４３Ｈ ボルト孔
４３Ｒ 損耗部分
４５ ナット
４６ 調整ボルト
４６Ａ 固定円盤部
４６Ｂ ボルト上部
４６Ｃ ボルト下部
４６Ｄ 溝
４７ 弾性部材
４８Ａ ピニオンギア
４８Ｂ ラックギア
６０，６０´ 位置調整部
Ａ 中心軸
Ａｘ 回動軸
Ｏ 軸線

Claims (6)

1. 運転後の蒸気タービンのシールクリアランス調整方法であって、
   前記蒸気タービンは、
   軸線回りに回転する回転軸と、
   該回転軸の外周面に設けられた動翼と、
   前記回転軸、及び前記動翼を外周側から覆うケーシングと、
   該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、
   前記回転軸の外周面と前記静翼との間に設けられたシールリング、及び該シールリングの前記軸線に対する径方向位置を調整可能な位置調整部を有するシール装置と、
   を備え、
   前記シールクリアランス調整方法は、予め定められた基準位置からの前記シールリングの径方向の長さを基準長さとして計測する計測工程と、
   未使用のシールリングを準備する準備工程と、
   前記位置調整部によって、前記基準長さとなるように前記基準位置からの前記未使用のシールリングの長さを調整する調整工程と、
   を含む蒸気タービンのシールクリアランス調整方法。
2. 前記シールリングは、シール基部と、該シール基部の内周面に設けられた複数のフィン本体と、を有し、
   前記調整工程の後に、前記蒸気タービンの運転後に前記フィン本体に前記軸線方向への倒れが生じている場合に、該倒れによって生じた前記シールリングの径方向の長さの減少分を前記基準長さに加算する第一補正工程をさらに実行する請求項１に記載の蒸気タービンのシールクリアランス調整方法。
3. 前記調整工程の後に、前記蒸気タービンの運転後に前記回転軸に前記シールリングとの接触痕が生じている場合に、接触によって生じた前記シールリングの径方向の長さの減少分を前記基準長さに加算する第二補正工程をさらに実行する請求項１又は２に記載の蒸気タービンのシールクリアランス調整方法。
4. 軸線回りに回転する回転軸と、
   該回転軸の外周面に設けられた動翼と、
   前記回転軸、及び前記動翼を外周側から覆うケーシングと、
   該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、
   前記回転軸の外周面と前記静翼との間に設けられたシールリング、該シールリングを径方向外側で支持するホルダー、及び該ホルダーの基準位置から前記シールリングの先端までの長さを調整可能な位置調整部を有するシール装置と、
   を備える蒸気タービン。
5. 前記位置調整部は、ねじ込み量を変化させることで前記シールリングを前記ホルダーに対して相対変位可能な状態で支持するボルトを有する請求項４に記載の蒸気タービン。
6. 前記位置調整部は、
   前記シールリングに設けられ、径方向に延びるラックギアと、
   前記ホルダーに設けられ、前記ラックギアと噛み合うピニオンギアと、
   を有する請求項４に記載の蒸気タービン。

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