JP4175859B2 - 蒸気タービン軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンのタービンケーシングとタービン軸との接触による軸振動の発生を抑制する蒸気タービン軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気タービンでは、タービンケーシング中央部が端部に対し凸状に湾曲する猫背現象の発生により、タービンケーシング（静止部）とタービンの翼など（回転部）が接触して、運転中に軸振動を発生することがあった。
【０００３】
この猫背現象は、タービンケーシングが固定されることにより、熱膨張が円滑に行われないことによって、あるいは、高圧タービンの停止時おけるタービンケーシング内部で滞留する蒸気の比重差によって、上半側が温度が高く、上半側が温度が低いという温度差が生じ、下半側の伸び量が下半側の伸び量を上回ることにより発生する。
【０００４】
そこで、従来の蒸気タービン装置には、蒸気タービンの起動時に、タービン軸の熱膨張に合せてその軸方向の位置を調整可能とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１０４０６号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の蒸気タービンでは、タービンケーシングの猫背現象による軸振動発生という問題があった。
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、熱膨張時によるタービンケーシングの猫背現象を抑制することができる蒸気タービン軸受装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加える力付加機能部と、前記タービンケーシングと前記軸受け台との前記タービン軸に沿った方向の移動距離を検出する距離検出部とを具備し、前記力付加機能部が、前記熱膨張差検出部および前記距離検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることを特徴とする。
【０００８】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、軸受け台にタービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることで、軸受け台と軸受け台が設置されている設置面との間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。熱膨張差検出部は、タービン軸と蒸気タービンのケーシングとの熱膨張差を検出するものである。力付加機能部は、例えば、アシストジャッキなどの油圧、空気圧などで制御される軸受け台に力を加える装置やその装置を制御する制御部などで構成される。
【０００９】
また、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記軸受け台が設置される第１の面と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて摩擦力が制御される第２の面とを有する摩擦力制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、摩擦力制御部の第２の面における摩擦力を制御することで、摩擦力制御部の第１の面に設置されている軸受け台がタービン軸に沿った方向に円滑に移動することができる。摩擦力制御部では、例えば、液体、気体などの作動流体の圧力によって、他方の面における摩擦力が制御される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービン軸受装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の側面図を示す。また、図２に前部軸受け台２の断面図を示す。
【００１３】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、前部軸受け台２、中間軸受け台５、後部軸受け台７、タービン軸９、高圧タービン１０、低圧タービン１１、アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃで主に構成されている。
【００１４】
前部軸受け台２は、前部基礎台３の上面にソールプレート４ａを介して設置されている。また、中間軸受け台５は中間基礎台６の上面に、後部軸受け台７は後部基礎台８の上面に、それぞれソールプレート４ｂ、４ｃを介して設置されている。タービン軸９は、前部軸受け台２、中間軸受け台５および後部軸受け台７によって支持され、それぞれの軸受け台２、５、７は、タービン軸９を水平に保持している。
【００１５】
ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃの上面およびそれに接触する各軸受け台２、５、７の底面は、ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃ上を各軸受け台２、５、７が摺動できる程度に面加工が施されている。
【００１６】
また、タービン軸９を回転軸とする高圧タービン１０が、前部軸受け台２と中間軸受け台５との間に配設され、また、このタービン軸９を回転軸とする低圧タービン１１が中間軸受け台５と後部軸受け台７との間に配設されている。
【００１７】
高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側は、その高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側に設けられたＬ形の第１の支持部１２を、前部軸受け台２に設けられたＬ形の前部支持部１３に載置させることによって支持されている。また、高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側は、その高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側に設けられたＬ形の第２の支持部１４を、中間軸受け台５に設けられたＬ形の中間支持部１５に載置させることによって支持されている。
【００１８】
高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２には、第１の支持部１２が移動したときに、前部支持部１３または前部軸受け台２に接触する部分にパッド１６ａが設けられている。なお、高圧タービン１０が前部軸受け台２側に移動する場合には、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触するより先に、第１の支持部１２がパッド１６ａを介して前部軸受け台２に接触するので、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触することはない。また、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第２の支持部１４には、第２の支持部１４が移動したときに、中間支持部１５または中間軸受け台５に接触する部分にパッド１６ｂが設けられている。なお、中間軸受け台５が高圧タービン１０側に移動する場合には、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触するより先に、第２の支持部１４がパッド１６ｂを介して中間軸受け台５に接触するので、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触することはない。パッド１６ａ、１６ｂは、窒化鋼などの金属で構成されている。
【００１９】
低圧タービン１１のケーシングは、一端が低圧タービン基礎台１７に設置された低圧タービンケーシング固定部１８の他端と固着され、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７によって固定されている。
【００２０】
このように、低圧タービン１１のケーシングは、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７と固定されているため、例えば、低圧タービン１１のケーシングが熱膨張をするときには、低圧タービンケーシング固定部１８を基点とし、中間軸受け台５側と後部軸受け台７側に伸びる。さらに、高圧タービン１０のケーシングも熱膨張をするときには、高圧タービン１０のケーシングは前部軸受け台２側に伸びる。
【００２１】
前部支持部１３のタービン軸９に対して垂直な部分と前部軸受け台２との間隔は、第１の支持部１２が載置できる程度である。また、中間支持部１５のタービン軸９に対して垂直な部分と中間軸受け台５との間隔も、第２の支持部１４が載置できる程度である。したがって、前部軸受け台２は、低圧タービン１１のケーシングの中間軸受け台５側への伸び分と、高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側への伸び分とのほぼ合算分が移動することになる。
【００２２】
前部基礎台３上の前部軸受け台２の高圧タービン１０側には、前部軸受け台２をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を前部軸受け台２に与えるアシストジャッキ１９ａが設置されている。また、中間基礎台６上の中間軸受け台５の高圧タービン１０側には、中間軸受け台５をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を中間軸受け台５に与えるアシストジャッキ１９ｂが設置されている。さらに、後部基礎台８上には、後部軸受け台７をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を後部軸受け台７に与えるアシストジャッキ１９ｃが設置されている。また、各アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各軸受け台２、５、７に力を与える部分は、各軸受け台２、５、７に接合されている。
【００２３】
ここで用いられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、油圧ポンプ（図示しない）によって駆動され、例えば、前部軸受け台２が、高圧タービン１０や低圧タービン１１のケーシングの熱的な伸縮によって、ソールプレート４ａ上を移動する際の補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。また、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃは、前部軸受け台２に及ぼす作用および効果と同様の作用および効果を、中間軸受け台５および後部軸受け台７にも与えることができる。各軸受け台２、５、７に設けられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、１つに限らず、複数個設けられてもよい。また、図１に示した実施の形態では、前部軸受け台２の高圧タービン１０側にアシストジャッキ１９ａを設けて、それによって前部軸受け台２を押引きしているが、前部軸受け台２の高圧タービン１０側とは反対側にもアシストジャッキを設け、前部軸受け台２の両側から押引きすることなどもできる。
【００２４】
ここでは、アシストジャッキの油圧源として、油圧ポンプ（図示しない）を用いているが、これに限るものではなく、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。タービンローターリフトポンプ（図示しない）は、タービン停止中におけるケーシングの上部および下部での温度差を小さくするために行うターニング時に、軸受け油膜を強制的にタービン軸と軸受けとの間に形成するための油圧源として用いられる。タービン起動後は、タービンローターリフトポンプ（図示しない）から供給される油圧は不要となるので、それをアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。つまり、タービンローターリフトポンプ（図示しない）を、軸受けの油圧源とアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの油圧源として兼用することで、装置の簡易化、機器の有効利用を図ることができる。
【００２５】
次に、図２を参照して、前部軸受け台２について説明する。前部軸受け台２の内部は、伸び差検出カラー３０、ジャーナル軸受３１、前部心棒３２、調速機３３、油ポンプ３４、伸び差検出器３６、油圧源制御装置３７で主に構成されている。ここで、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６は、熱膨張差検出部として機能する。
【００２６】
伸び差検出カラー３０は、タービン軸９と同軸に直結されている。この伸び差検出カラー３０はフェライト系の鋼で構成され、その端部には、タービン軸９の方向に広がり角４５°のテーパ部が形成されている。また、伸び差検出カラー３０と一端が同軸に直結され、他端の自由端をジャーナル軸受３１で支持される前部心棒３２が設けられている。
【００２７】
前部心棒３２には、タービン軸９側に調速機３３を組み込むとともに、ジャーナル軸受３１と調速機３３の間に油ポンプ３４が設置されている。この油ポンプ３４は、前部心棒３２の回転力を利用して、油タンク（図示しない）から吸込み室３５を介して導入された圧力油を調速機３３などに供給する。
【００２８】
また、前部軸受け台２の内部には、伸び差検出カラー３０の端部に形成されたテーパ部に、所定の距離をおいて対向するように伸び差検出器３６が設けられ、この伸び差検出器３６は、前部軸受け台２に設置されている。さらに、その伸び差検出器３６の検出値に基づいて油圧源（図示しない）を制御する油圧源制御装置３７が設けられている。なお、油圧源制御装置３７は、前部軸受け台２の外部、例えば、制御板などに設けられてもよい。
【００２９】
伸び差検出器３６は、高圧タービン１０のケーシングとタービン軸９との熱膨張による伸び差を、伸び差検出カラー３０との相対位置によって検出するものである。また、伸び差検出器３６は、コの字状の鉄芯にコイルを巻いて構成され、そのコイルには交流電圧がかけられている。
【００３０】
伸び差検出器３６では、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離によるコイルのインダクタンスの変化を検出することで、前部軸受け台２とタービン軸９と相対位置を検知している。伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも小さい場合には、タービン軸９の伸びに対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０と逆側（図中では左側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって押圧する。一方、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも大きい場合には、タービン軸９の収縮に対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０側（図中では右側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって、高圧タービン１０側に牽引する。
伸び差検出器３６の検出方法は、この方法に限るものではなく、前部軸受け台２とタービン軸９との伸び差を検出できる方法であればよい。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の動作について、図１および２を参照して説明する。
高圧タービン１０の温度上昇により、高圧タービン１０のケーシングが所定量熱膨張すると、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２が前部軸受け台２を押圧するようになる。
【００３２】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。この静止摩擦力によって前部軸受け台２が容易に移動しないことが、高圧タービン１０のケーシングの変形の一因となることがある。また、この場合、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ熱膨張し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３３】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値より小さくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３４】
次に、高圧タービン１０の温度が低下すると、高圧タービン１０のケーシングが収縮し、第１の支持部１２は、前部支持部１３を高圧タービン１０側に牽引する。
【００３５】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。また、この場合、タービン軸９は、熱に応じて収縮し続ける。しかし、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ収縮し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３６】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値よりも大きくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａを高圧タービン１０側に牽引するように油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を高圧タービン１０側に牽引し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３７】
上記した蒸気タービン軸受装置１の動作は、前部軸受け台２について説明したが、中間軸受け台５、後部軸受け台７についても前部軸受け台２と同様に、それぞれに、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７と同様の各装置が設けられている。そして、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、油圧源制御装置３７では、中間軸受け台５または後部軸受け部７とタービン軸９との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃを制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃによって移動するための補助的な力が中間軸受け台５または後部軸受け台７に与えられる。また、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７は、移動量の大きい前部軸受け台２にのみ設けることもできる。
【００３８】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、各軸受け台２、５、７の移動方向に補助的な力を与えることで、各軸受け台２、５、７と各ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃとの間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。これによって、ケーシングの猫背現象の一因を削減でき、ケーシングの猫背現象を低減することができる。
【００３９】
上記した実施の形態以外にも、例えば、図３に示すように、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に油圧ダンパを付加した構成としてもよい。
【００４０】
この構成では、油圧ダンパ３８は、アシストジャッキ１９ａが設けられた前部軸受け台２の高圧タービン１０側の面と対向する面に面するように前部基礎台３に設置されている。
【００４１】
高圧タービン１０の温度上昇により、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離が所定値よりも小さくなった場合には、前部軸受け台２は、アシストジャッキ１９ａによって押圧され、前部軸受け台２が移動するための補助的な力が与えられる。前部軸受け台２の移動直前までは、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間に発生する摺動抵抗は、静摩擦力であるのに対し、移動と同時に動摩擦力となり、静摩擦力の約１／２となる。そのため、前部軸受け台２は、急激に移動して停止する。この急激な移動を油圧ダンパ３８によって抑制し、低速化することで、不安定な移動を抑制し、前部軸受け台２の中心位置変化などを抑制することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図４に、本発明の第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０の側面図を示す。また、図５に前部軸受け台２の断面図を示す。なお、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４３】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間には、摩擦力制御部として機能する静圧パッドシュー４１が設けられている。
【００４４】
静圧パッドシュー４１には、油圧供給孔４２、静圧ポケット４３が構成されている。油圧供給孔４２と各静圧ポケット４３とは流路によって連通されている。静圧ポケット４３の周囲のソールプレート４ａに接する部分に、例えば、Ｏリングなどを設け、静圧ポケット４３に供給される、例えば、グリース、シリコンオイルなどの作動流体の外部への流出を抑制することもできる。また、第１の実施の形態と同様に、静圧パッドシュー４１の油圧源として、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。
【００４５】
前部軸受け台２の伸び差検出器３６によって検出された検出値は、油圧源制御装置３７に出力される。油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかける。各静圧ポケット４３に油圧がかけられると、静圧パッドシュー４１は、上向きの力を受け、ソールプレート４ａにかかる力が軽減されるので、高圧タービン１０のケーシングの伸縮に応じて、静圧パッドシュー４１がソールプレート４ａ上を摺動しやすくなる。ここで、静圧パッドシュー４１の静圧ポケット４３で発生される上向きの力は、静圧パッドシュー４１の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００４６】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかけることで、静圧パッドシュー４１とソールプレート４ａとの間の摺動抵抗を減少させることができる。これによって、静圧パッドシュー４１上に設置されている前部軸受け台２がタービン軸９に沿った方向に円滑に移動することができるようになるので、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００４７】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、静圧パッドシュー４１を前部軸受け台２の底部に設けたことについて示したが、これに限らず、静圧パッドシュー４１は、中間軸受け台５、後部軸受け台７の低部に設けられてもよい。
【００４８】
また、静圧パッドシュー４１のタービン軸９に沿った方向への急激な移動を抑制するために、前部基礎台３の高圧タービン１０側の面、その対向する面、またはそれら双方の面に面するように油圧ダンパを設置してもよい。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図６に、本発明の第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０の側面図を示す。なお、第１または第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、温度差検出部として機能する温度検出器５１および温度解析装置５２を付加したものである。
【００５１】
温度検出器５１は、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部に設けられ、それぞれの表面温度を測定するもので、例えば、熱電対、抵抗測温体、サーミスタなどが用いられる。
【００５２】
温度解析装置５２は、温度検出器５１で検知された温度検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部の温度および上部と下部の温度差などの解析を行うものである。
【００５３】
タービン停止中の高圧タービン１０のケーシング内部では、滞留する蒸気が比重差により温度の高いものが上部へ、温度の低いものは下部へ集まり、ケーシング内部空間に温度差が発生する。温度検出器５１において、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度を検知し、その検知値を温度解析装置５２に出力する。温度解析装置５２では、温度解析装置５２から出力された検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度差を求め、その温度差が所定値を超えたときには、油圧源制御装置３７に、油圧源（図示しない）を制御するための制御信号を出力する。
【００５４】
一方、油圧源制御装置３７では、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御する。
【００５５】
油圧源制御装置３７では、所定の相対距離の範囲を超えた検知値が伸び差検出器３６から入力されるか、温度解析装置５２から油圧源（図示しない）を制御するための制御信号が入力されるか、のどちらか先に入力された信号に基づいて、油圧源を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。
【００５６】
油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧または牽引し、前部軸受け台２が移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。
【００５７】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０では、第１の実施の形態の効果に加え、先行的にケーシングの表面温度を測定して、猫背現象を予測し、アシストジャッキ１９ａにより前部軸受け台２の移動を補助することによって、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００５８】
上記した実施の形態以外にも、アシストジャッキ１９ａを設ける代わりに、前部軸受け台２の底部に静圧パッドシュー４１を設けることもできる。
【００５９】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明の第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０における前部軸受け台２の断面図を示す。なお、図７では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至３のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、距離検出部として機能する相対位置検出器６１および位置解析装置６２を付加したものである。
【００６１】
相対位置検出器６１は、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検知するもので、例えば、作動トランスなどが用いられる。なお、相対位置検出器６１には、ロードセルなども用いることができる。
【００６２】
位置解析装置６２は、相対位置検出器６１で検知された位置検知値に基づいて、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離の変位などの解析を行うものである。また、位置解析装置６２には、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触するときの変位基準値および前部支持部１３に接触するときの変位基準値が設定されている。位置解析装置６２では、それらの基準値に基づいて、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定している。
【００６３】
第１の支持部１２は、高圧タービン１０の温度上昇時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は近づき、温度降下時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は離れる。そこで、相対位置検出器６１によって、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検出して、その検出値を位置解析装置６２に出力する。位置解析装置６２では、その検出値に基づいて、設定されている変位基準値と比較し、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定する。油圧源制御装置３７では、その判定結果に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。ここで、位置解析装置６２において、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を押圧するように制御させる。一方、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部支持部１３に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を牽引するように制御させる。
【００６４】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０では、第１の実施の形態の効果に加え、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００６５】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、相対位置検出器６１および位置解析装置６２とによる距離検出部とが併設されているが、距離検出部のみで構成することもできる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
図８に、本発明の第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０における前部軸受け台２の断面図を示す。図９は、前部軸受け台２の傾いた状態を示した側面図を示す。なお、図８および９では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至４のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６７】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、傾斜検出部として機能する傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２を付加したものである。
【００６８】
傾斜検出器７１は、前部軸受け台２のタービン軸９方向への傾きを検知するもので、傾斜器などが用いられる。
【００６９】
傾斜解析装置７２では、傾斜検出器７１による検出値に基づいて、前部軸受け台２の傾き方向を判定し、その判定に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。傾斜解析装置７２において、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側とは逆に傾いていると判定されたときには（図９の（ａ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧するように制御される。一方、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側に傾いていると判定されたときには（図９の（ｂ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を牽引するように制御される。
【００７０】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０では、第１の実施の形態の効果に加え、傾斜解析装置７２で前部軸受け台２が傾いたことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００７１】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２とによる傾斜検出部とが併設されているが、傾斜検出部のみで構成することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービン軸受装置によれば、熱膨張時におけるタービンケーシングの猫背現象による軸振動発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図２】第１の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図３】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の他の構成を示した側面図。
【図４】第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図５】第２の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図６】第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図７】第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図８】第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図９】前部軸受け台の傾いた状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…蒸気タービン軸受装置、２…前部軸受け台、３…前部基礎台、４ａ，４ｂ，４ｃ…ソールプレート、５…中間軸受け台、６…中間基礎台、７…後部軸受け台、８…後部基礎台、９…タービン軸、１０…高圧タービン、１１…低圧タービン、１２…第１の支持部、１３…前部支持部、１４…第２の支持部、１５…中間支持部、１６ａ、１６ｂ…パッド、１７…低圧タービン基礎台、１８…低圧タービンケーシング固定部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…アシストジャッキ、３０…伸び差検出カラー、３１…ジャーナル軸受、３２…前部心棒、３３…調速機、３４…油ポンプ、３５…吸込み室、３６…伸び差検出器、３７…油圧源制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンのタービンケーシングとタービン軸との接触による軸振動の発生を抑制する蒸気タービン軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気タービンでは、タービンケーシング中央部が端部に対し凸状に湾曲する猫背現象の発生により、タービンケーシング（静止部）とタービンの翼など（回転部）が接触して、運転中に軸振動を発生することがあった。
【０００３】
この猫背現象は、タービンケーシングが固定されることにより、熱膨張が円滑に行われないことによって、あるいは、高圧タービンの停止時おけるタービンケーシング内部で滞留する蒸気の比重差によって、上半側が温度が高く、上半側が温度が低いという温度差が生じ、下半側の伸び量が下半側の伸び量を上回ることにより発生する。
【０００４】
そこで、従来の蒸気タービン装置には、蒸気タービンの起動時に、タービン軸の熱膨張に合せてその軸方向の位置を調整可能とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１０４０６号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の蒸気タービンでは、タービンケーシングの猫背現象による軸振動発生という問題があった。
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、熱膨張時によるタービンケーシングの猫背現象を抑制することができる蒸気タービン軸受装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加える力付加機能部と、前記タービンケーシングと前記軸受け台との前記タービン軸に沿った方向の移動距離を検出する距離検出部とを具備し、前記力付加機能部が、前記熱膨張差検出部および前記距離検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることを特徴とする。
【０００８】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、軸受け台にタービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることで、軸受け台と軸受け台が設置されている設置面との間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。熱膨張差検出部は、タービン軸と蒸気タービンのケーシングとの熱膨張差を検出するものである。力付加機能部は、例えば、アシストジャッキなどの油圧、空気圧などで制御される軸受け台に力を加える装置やその装置を制御する制御部などで構成される。
【０００９】
また、本発明の蒸気タービン軸受装置は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、前記軸受け台が設置される第１の面と、前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて摩擦力が制御される第２の面とを有する摩擦力制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
この蒸気タービン軸受装置では、熱膨張差検出部からの検出結果に基づいて、摩擦力制御部の第２の面における摩擦力を制御することで、摩擦力制御部の第１の面に設置されている軸受け台がタービン軸に沿った方向に円滑に移動することができる。摩擦力制御部では、例えば、液体、気体などの作動流体の圧力によって、他方の面における摩擦力が制御される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービン軸受装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の側面図を示す。また、図２に前部軸受け台２の断面図を示す。
【００１３】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、前部軸受け台２、中間軸受け台５、後部軸受け台７、タービン軸９、高圧タービン１０、低圧タービン１１、アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃで主に構成されている。
【００１４】
前部軸受け台２は、前部基礎台３の上面にソールプレート４ａを介して設置されている。また、中間軸受け台５は中間基礎台６の上面に、後部軸受け台７は後部基礎台８の上面に、それぞれソールプレート４ｂ、４ｃを介して設置されている。タービン軸９は、前部軸受け台２、中間軸受け台５および後部軸受け台７によって支持され、それぞれの軸受け台２、５、７は、タービン軸９を水平に保持している。
【００１５】
ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃの上面およびそれに接触する各軸受け台２、５、７の底面は、ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃ上を各軸受け台２、５、７が摺動できる程度に面加工が施されている。
【００１６】
また、タービン軸９を回転軸とする高圧タービン１０が、前部軸受け台２と中間軸受け台５との間に配設され、また、このタービン軸９を回転軸とする低圧タービン１１が中間軸受け台５と後部軸受け台７との間に配設されている。
【００１７】
高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側は、その高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側に設けられたＬ形の第１の支持部１２を、前部軸受け台２に設けられたＬ形の前部支持部１３に載置させることによって支持されている。また、高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側は、その高圧タービン１０のケーシングの中間軸受け台５側に設けられたＬ形の第２の支持部１４を、中間軸受け台５に設けられたＬ形の中間支持部１５に載置させることによって支持されている。
【００１８】
高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２には、第１の支持部１２が移動したときに、前部支持部１３または前部軸受け台２に接触する部分にパッド１６ａが設けられている。なお、高圧タービン１０が前部軸受け台２側に移動する場合には、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触するより先に、第１の支持部１２がパッド１６ａを介して前部軸受け台２に接触するので、前部支持部１３が高圧タービン１０に接触することはない。また、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第２の支持部１４には、第２の支持部１４が移動したときに、中間支持部１５または中間軸受け台５に接触する部分にパッド１６ｂが設けられている。なお、中間軸受け台５が高圧タービン１０側に移動する場合には、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触するより先に、第２の支持部１４がパッド１６ｂを介して中間軸受け台５に接触するので、中間支持部１５が高圧タービン１０に接触することはない。パッド１６ａ、１６ｂは、窒化鋼などの金属で構成されている。
【００１９】
低圧タービン１１のケーシングは、一端が低圧タービン基礎台１７に設置された低圧タービンケーシング固定部１８の他端と固着され、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７によって固定されている。
【００２０】
このように、低圧タービン１１のケーシングは、低圧タービンケーシング固定部１８を介して低圧タービン基礎台１７と固定されているため、例えば、低圧タービン１１のケーシングが熱膨張をするときには、低圧タービンケーシング固定部１８を基点とし、中間軸受け台５側と後部軸受け台７側に伸びる。さらに、高圧タービン１０のケーシングも熱膨張をするときには、高圧タービン１０のケーシングは前部軸受け台２側に伸びる。
【００２１】
前部支持部１３のタービン軸９に対して垂直な部分と前部軸受け台２との間隔は、第１の支持部１２が載置できる程度である。また、中間支持部１５のタービン軸９に対して垂直な部分と中間軸受け台５との間隔も、第２の支持部１４が載置できる程度である。したがって、前部軸受け台２は、低圧タービン１１のケーシングの中間軸受け台５側への伸び分と、高圧タービン１０のケーシングの前部軸受け台２側への伸び分とのほぼ合算分が移動することになる。
【００２２】
前部基礎台３上の前部軸受け台２の高圧タービン１０側には、前部軸受け台２をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を前部軸受け台２に与えるアシストジャッキ１９ａが設置されている。また、中間基礎台６上の中間軸受け台５の高圧タービン１０側には、中間軸受け台５をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を中間軸受け台５に与えるアシストジャッキ１９ｂが設置されている。さらに、後部基礎台８上には、後部軸受け台７をタービン軸９に沿った方向（図中では左右）に移動させる力を後部軸受け台７に与えるアシストジャッキ１９ｃが設置されている。また、各アシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各軸受け台２、５、７に力を与える部分は、各軸受け台２、５、７に接合されている。
【００２３】
ここで用いられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、油圧ポンプ（図示しない）によって駆動され、例えば、前部軸受け台２が、高圧タービン１０や低圧タービン１１のケーシングの熱的な伸縮によって、ソールプレート４ａ上を移動する際の補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。また、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃは、前部軸受け台２に及ぼす作用および効果と同様の作用および効果を、中間軸受け台５および後部軸受け台７にも与えることができる。各軸受け台２、５、７に設けられるアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、１つに限らず、複数個設けられてもよい。また、図１に示した実施の形態では、前部軸受け台２の高圧タービン１０側にアシストジャッキ１９ａを設けて、それによって前部軸受け台２を押引きしているが、前部軸受け台２の高圧タービン１０側とは反対側にもアシストジャッキを設け、前部軸受け台２の両側から押引きすることなどもできる。
【００２４】
ここでは、アシストジャッキの油圧源として、油圧ポンプ（図示しない）を用いているが、これに限るものではなく、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。タービンローターリフトポンプ（図示しない）は、タービン停止中におけるケーシングの上部および下部での温度差を小さくするために行うターニング時に、軸受け油膜を強制的にタービン軸と軸受けとの間に形成するための油圧源として用いられる。タービン起動後は、タービンローターリフトポンプ（図示しない）から供給される油圧は不要となるので、それをアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。つまり、タービンローターリフトポンプ（図示しない）を、軸受けの油圧源とアシストジャッキ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの油圧源として兼用することで、装置の簡易化、機器の有効利用を図ることができる。
【００２５】
次に、図２を参照して、前部軸受け台２について説明する。前部軸受け台２の内部は、伸び差検出カラー３０、ジャーナル軸受３１、前部心棒３２、調速機３３、油ポンプ３４、伸び差検出器３６、油圧源制御装置３７で主に構成されている。ここで、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６は、熱膨張差検出部として機能する。
【００２６】
伸び差検出カラー３０は、タービン軸９と同軸に直結されている。この伸び差検出カラー３０はフェライト系の鋼で構成され、その端部には、タービン軸９の方向に広がり角４５°のテーパ部が形成されている。また、伸び差検出カラー３０と一端が同軸に直結され、他端の自由端をジャーナル軸受３１で支持される前部心棒３２が設けられている。
【００２７】
前部心棒３２には、タービン軸９側に調速機３３を組み込むとともに、ジャーナル軸受３１と調速機３３の間に油ポンプ３４が設置されている。この油ポンプ３４は、前部心棒３２の回転力を利用して、油タンク（図示しない）から吸込み室３５を介して導入された圧力油を調速機３３などに供給する。
【００２８】
また、前部軸受け台２の内部には、伸び差検出カラー３０の端部に形成されたテーパ部に、所定の距離をおいて対向するように伸び差検出器３６が設けられ、この伸び差検出器３６は、前部軸受け台２に設置されている。さらに、その伸び差検出器３６の検出値に基づいて油圧源（図示しない）を制御する油圧源制御装置３７が設けられている。なお、油圧源制御装置３７は、前部軸受け台２の外部、例えば、制御板などに設けられてもよい。
【００２９】
伸び差検出器３６は、高圧タービン１０のケーシングとタービン軸９との熱膨張による伸び差を、伸び差検出カラー３０との相対位置によって検出するものである。また、伸び差検出器３６は、コの字状の鉄芯にコイルを巻いて構成され、そのコイルには交流電圧がかけられている。
【００３０】
伸び差検出器３６では、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離によるコイルのインダクタンスの変化を検出することで、前部軸受け台２とタービン軸９と相対位置を検知している。伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも小さい場合には、タービン軸９の伸びに対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０と逆側（図中では左側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって押圧する。一方、伸び差検出器３６と伸び差検出カラー３０との距離が所定の距離よりも大きい場合には、タービン軸９の収縮に対応して前部軸受け台２が高圧タービン１０側（図中では右側）に移動していないことになるので、そのときには前部軸受け台２をアシストジャッキ１９ａによって、高圧タービン１０側に牽引する。
伸び差検出器３６の検出方法は、この方法に限るものではなく、前部軸受け台２とタービン軸９との伸び差を検出できる方法であればよい。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の動作について、図１および２を参照して説明する。
高圧タービン１０の温度上昇により、高圧タービン１０のケーシングが所定量熱膨張すると、高圧タービン１０のケーシングに設けられた第１の支持部１２が前部軸受け台２を押圧するようになる。
【００３２】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。この静止摩擦力によって前部軸受け台２が容易に移動しないことが、高圧タービン１０のケーシングの変形の一因となることがある。また、この場合、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ熱膨張し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３３】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値より小さくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３４】
次に、高圧タービン１０の温度が低下すると、高圧タービン１０のケーシングが収縮し、第１の支持部１２は、前部支持部１３を高圧タービン１０側に牽引する。
【００３５】
前部軸受け台２は、ソールプレート４ａとの間との静止摩擦力を上回る力が第１の支持部１２によって加えられないとソールプレート４ａ上を移動することができない。また、この場合、タービン軸９は、熱に応じて収縮し続ける。しかし、前部軸受け台２が移動せず、タービン軸９のみ収縮し続けると、高圧タービン１０のケーシングの静止部と高圧タービン１０の回転部が接触したり、タービン軸９の回転中心の移動（タービンアライメント変化）によって、運転中危険な軸振動を発生することがある。
【００３６】
伸び差検出器３６によって検出された検出値は油圧源制御装置３７に出力され、油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値よりも大きくなった場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ａを高圧タービン１０側に牽引するように油圧をかける。油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を高圧タービン１０側に牽引し、前部軸受け台２が、摩擦力に打ち勝って移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。ここで、アシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２にかけられる力は、前部軸受け台２の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００３７】
上記した蒸気タービン軸受装置１の動作は、前部軸受け台２について説明したが、中間軸受け台５、後部軸受け台７についても前部軸受け台２と同様に、それぞれに、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７と同様の各装置が設けられている。そして、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、油圧源制御装置３７では、中間軸受け台５または後部軸受け部７とタービン軸９との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃを制御し、アシストジャッキ１９ｂ、１９ｃによって移動するための補助的な力が中間軸受け台５または後部軸受け台７に与えられる。また、伸び差検出器３６、伸び差検出カラー３０、油圧源制御装置３７は、移動量の大きい前部軸受け台２にのみ設けることもできる。
【００３８】
第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、各軸受け台２、５、７の移動方向に補助的な力を与えることで、各軸受け台２、５、７と各ソールプレート４ａ、４ｂ、４ｃとの間の静止摩擦力に打ち勝ち、軸受け台を円滑に移動することができる。これによって、ケーシングの猫背現象の一因を削減でき、ケーシングの猫背現象を低減することができる。
【００３９】
上記した実施の形態以外にも、例えば、図３に示すように、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に油圧ダンパを付加した構成としてもよい。
【００４０】
この構成では、油圧ダンパ３８は、アシストジャッキ１９ａが設けられた前部軸受け台２の高圧タービン１０側の面と対向する面に面するように前部基礎台３に設置されている。
【００４１】
高圧タービン１０の温度上昇により、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離が所定値よりも小さくなった場合には、前部軸受け台２は、アシストジャッキ１９ａによって押圧され、前部軸受け台２が移動するための補助的な力が与えられる。前部軸受け台２の移動直前までは、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間に発生する摺動抵抗は、静摩擦力であるのに対し、移動と同時に動摩擦力となり、静摩擦力の約１／２となる。そのため、前部軸受け台２は、急激に移動して停止する。この急激な移動を油圧ダンパ３８によって抑制し、低速化することで、不安定な移動を抑制し、前部軸受け台２の中心位置変化などを抑制することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図４に、本発明の第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０の側面図を示す。また、図５に前部軸受け台２の断面図を示す。なお、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４３】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、前部軸受け台２とソールプレート４ａとの間には、摩擦力制御部として機能する静圧パッドシュー４１が設けられている。
【００４４】
静圧パッドシュー４１には、油圧供給孔４２、静圧ポケット４３が構成されている。油圧供給孔４２と各静圧ポケット４３とは流路によって連通されている。静圧ポケット４３の周囲のソールプレート４ａに接する部分に、例えば、Ｏリングなどを設け、静圧ポケット４３に供給される、例えば、グリース、シリコンオイルなどの作動流体の外部への流出を抑制することもできる。また、第１の実施の形態と同様に、静圧パッドシュー４１の油圧源として、例えば、タービンロータリフトポンプ（ジャッキングオイルポンプ）（図示しない）を用いることもできる。
【００４５】
前部軸受け台２の伸び差検出器３６によって検出された検出値は、油圧源制御装置３７に出力される。油圧源制御装置３７では、その検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値の範囲を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御し、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかける。各静圧ポケット４３に油圧がかけられると、静圧パッドシュー４１は、上向きの力を受け、ソールプレート４ａにかかる力が軽減されるので、高圧タービン１０のケーシングの伸縮に応じて、静圧パッドシュー４１がソールプレート４ａ上を摺動しやすくなる。ここで、静圧パッドシュー４１の静圧ポケット４３で発生される上向きの力は、静圧パッドシュー４１の下部のソールプレート４ａにかかっている力の２〜３割程度が好ましい。
【００４６】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、伸び差検出器３６からの検出結果に基づいて、静圧パッドシュー４１の各静圧ポケット４３に油圧をかけることで、静圧パッドシュー４１とソールプレート４ａとの間の摺動抵抗を減少させることができる。これによって、静圧パッドシュー４１上に設置されている前部軸受け台２がタービン軸９に沿った方向に円滑に移動することができるようになるので、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００４７】
第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置４０では、静圧パッドシュー４１を前部軸受け台２の底部に設けたことについて示したが、これに限らず、静圧パッドシュー４１は、中間軸受け台５、後部軸受け台７の低部に設けられてもよい。
【００４８】
また、静圧パッドシュー４１のタービン軸９に沿った方向への急激な移動を抑制するために、前部基礎台３の高圧タービン１０側の面、その対向する面、またはそれら双方の面に面するように油圧ダンパを設置してもよい。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図６に、本発明の第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０の側面図を示す。なお、第１または第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、温度差検出部として機能する温度検出器５１および温度解析装置５２を付加したものである。
【００５１】
温度検出器５１は、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部に設けられ、それぞれの表面温度を測定するもので、例えば、熱電対、抵抗測温体、サーミスタなどが用いられる。
【００５２】
温度解析装置５２は、温度検出器５１で検知された温度検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部および下部の温度および上部と下部の温度差などの解析を行うものである。
【００５３】
タービン停止中の高圧タービン１０のケーシング内部では、滞留する蒸気が比重差により温度の高いものが上部へ、温度の低いものは下部へ集まり、ケーシング内部空間に温度差が発生する。温度検出器５１において、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度を検知し、その検知値を温度解析装置５２に出力する。温度解析装置５２では、温度解析装置５２から出力された検知値に基づいて、高圧タービン１０のケーシングの上部と下部の温度差を求め、その温度差が所定値を超えたときには、油圧源制御装置３７に、油圧源（図示しない）を制御するための制御信号を出力する。
【００５４】
一方、油圧源制御装置３７では、伸び差検出器３６によって検出された検出値に基づいて、タービン軸９と前部軸受け台２との相対距離を検知する。その検知結果が所定値を超えた場合には、油圧源制御装置３７によって、油圧源（図示しない）を制御する。
【００５５】
油圧源制御装置３７では、所定の相対距離の範囲を超えた検知値が伸び差検出器３６から入力されるか、温度解析装置５２から油圧源（図示しない）を制御するための制御信号が入力されるか、のどちらか先に入力された信号に基づいて、油圧源を制御し、アシストジャッキ１９ａに油圧をかける。
【００５６】
油圧をかけられたアシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧または牽引し、前部軸受け台２が移動するための補助的な力を前部軸受け台２に与える。これによって、前部軸受け台２を円滑に移動させることができる。
【００５７】
第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置５０では、第１の実施の形態の効果に加え、先行的にケーシングの表面温度を測定して、猫背現象を予測し、アシストジャッキ１９ａにより前部軸受け台２の移動を補助することによって、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００５８】
上記した実施の形態以外にも、アシストジャッキ１９ａを設ける代わりに、前部軸受け台２の底部に静圧パッドシュー４１を設けることもできる。
【００５９】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明の第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０における前部軸受け台２の断面図を示す。なお、図７では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至３のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、距離検出部として機能する相対位置検出器６１および位置解析装置６２を付加したものである。
【００６１】
相対位置検出器６１は、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検知するもので、例えば、作動トランスなどが用いられる。なお、相対位置検出器６１には、ロードセルなども用いることができる。
【００６２】
位置解析装置６２は、相対位置検出器６１で検知された位置検知値に基づいて、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離の変位などの解析を行うものである。また、位置解析装置６２には、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触するときの変位基準値および前部支持部１３に接触するときの変位基準値が設定されている。位置解析装置６２では、それらの基準値に基づいて、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定している。
【００６３】
第１の支持部１２は、高圧タービン１０の温度上昇時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は近づき、温度降下時では高圧タービン１０と前部軸受け台２は離れる。そこで、相対位置検出器６１によって、相対位置検出器６１と第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａとの距離を検出して、その検出値を位置解析装置６２に出力する。位置解析装置６２では、その検出値に基づいて、設定されている変位基準値と比較し、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことを判定する。油圧源制御装置３７では、その判定結果に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。ここで、位置解析装置６２において、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を押圧するように制御させる。一方、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部支持部１３に接触していることが判定されると、アシストジャッキ１９ａは前部軸受け台２を牽引するように制御させる。
【００６４】
第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置６０では、第１の実施の形態の効果に加え、第１の支持部１２に設けられたパッド１６ａが、前部軸受け台２または前部支持部１３に接触したことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００６５】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、相対位置検出器６１および位置解析装置６２とによる距離検出部とが併設されているが、距離検出部のみで構成することもできる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
図８に、本発明の第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０における前部軸受け台２の断面図を示す。図９は、前部軸受け台２の傾いた状態を示した側面図を示す。なお、図８および９では、主要な構成部分のみ示し、それ以外の表示を省略している。また、第１乃至４のいずれかの実施の形態の蒸気タービン軸受装置の構成と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６７】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０は、第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置１に、傾斜検出部として機能する傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２を付加したものである。
【００６８】
傾斜検出器７１は、前部軸受け台２のタービン軸９方向への傾きを検知するもので、傾斜器などが用いられる。
【００６９】
傾斜解析装置７２では、傾斜検出器７１による検出値に基づいて、前部軸受け台２の傾き方向を判定し、その判定に基づいて、アシストジャッキ１９ａが制御される。傾斜解析装置７２において、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側とは逆に傾いていると判定されたときには（図９の（ａ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を押圧するように制御される。一方、前部軸受け台２が、高圧タービン１０側に傾いていると判定されたときには（図９の（ｂ））、アシストジャッキ１９ａは、前部軸受け台２を牽引するように制御される。
【００７０】
第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置７０では、第１の実施の形態の効果に加え、傾斜解析装置７２で前部軸受け台２が傾いたことが検知されると、それに基づいて、即座にアシストジャッキ１９ａによって前部軸受け台２に力を与えることができるので、前部軸受け台２の移動を円滑に行うことができ、ケーシング猫背現象を低減することができる。
【００７１】
上記した実施の形態では、伸び差検出カラー３０および伸び差検出器３６とによる位置差検出部と、傾斜検出器７１および傾斜解析装置７２とによる傾斜検出部とが併設されているが、傾斜検出部のみで構成することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービン軸受装置によれば、熱膨張時におけるタービンケーシングの猫背現象による軸振動発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図２】第１の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図３】第１の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の他の構成を示した側面図。
【図４】第２の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図５】第２の実施の形態の前部軸受け台の断面図。
【図６】第３の実施の形態の蒸気タービン軸受装置の側面図。
【図７】第４の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図８】第５の実施の形態の蒸気タービン軸受装置における前部軸受け台の断面図。
【図９】前部軸受け台の傾いた状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…蒸気タービン軸受装置、２…前部軸受け台、３…前部基礎台、４ａ，４ｂ，４ｃ…ソールプレート、５…中間軸受け台、６…中間基礎台、７…後部軸受け台、８…後部基礎台、９…タービン軸、１０…高圧タービン、１１…低圧タービン、１２…第１の支持部、１３…前部支持部、１４…第２の支持部、１５…中間支持部、１６ａ、１６ｂ…パッド、１７…低圧タービン基礎台、１８…低圧タービンケーシング固定部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…アシストジャッキ、３０…伸び差検出カラー、３１…ジャーナル軸受、３２…前部心棒、３３…調速機、３４…油ポンプ、３５…吸込み室、３６…伸び差検出器、３７…油圧源制御装置
Claims (8)
- 蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに連動して回転するタービン軸を支持する軸受け台と、
前記蒸気タービンを格納するタービンケーシングと、
前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を検出する熱膨張差検出部と、
前記熱膨張差検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加える力付加機能部と、
前記タービンケーシングと前記軸受け台との前記タービン軸に沿った方向の移動距離を検出する距離検出部とを具備し、
前記力付加機能部が、前記熱膨張差検出部および前記距離検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることを特徴とする蒸気タービン軸受装置。 - 前記熱膨張差検出部が、前記タービン軸と前記タービンケーシングとの前記タービン軸に沿った方向の熱膨張による伸びの差を、前記タービン軸と前記軸受け台の移動距離の差に基づき検出することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン軸受装置。
- 前記蒸気タービン軸受装置が、前記タービンケーシングの第１および第２の位置の温度差を検出する温度差検出部をさらに具備し、
前記力付加機能部が、前記熱膨張差検出部および前記温度差検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン軸受装置。 - 前記熱膨張差検出部が検出する熱膨張差が第１の値を超えたか、前記温度差検出部が検出する温度差が第２の値を超えたか、少なくともいずれかの場合に、前記力付加機能部が前記軸受け台に力を加えることを特徴とする請求項３記載の蒸気タービン軸受装置。
- 前記熱膨張差検出部が検出する熱膨張差が第１の値を超えたか、前記距離検出部が検出する距離値が第２の値を超えたか、少なくともいずれかの場合に、前記力付加機能部が前記軸受け台に力を加えることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン軸受装置。
- 前記蒸気タービン軸受装置が、前記軸受け台の前記タービン軸方向に対する傾きを検出する傾斜検出部をさらに具備し、
前記力付加機能部が、前記熱膨張差検出部および前記傾斜検出部における検出結果に基づいて、前記軸受け台に対して前記タービン軸に沿った方向に移動させる力を加えることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン軸受装置。 - 前記熱膨張差検出部が検出する熱膨張差が第１の値を超えたか、前記傾斜検出部が検出する傾斜値が第２の値を超えたか、少なくともいずれかの場合に、前記力付加機能部が前記軸受け台に力を加えることを特徴とする請求項６記載の蒸気タービン軸受装置。
- 前記軸受け台の前記タービン軸に沿った方向への移動速度を抑制するダンパ機能部をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン軸受装置。
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