JP4481523B2 - コンバインドサイクル発電設備およびその設置方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電設備およびその設置方法に係り、特に、１軸型コンバインドサイクルのガスタービンの支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の１軸型コンバインドサイクル発電設備の例を図７に示す。これはガスタービン５０の空気圧縮機６０側に蒸気タービン５４が配置された場合であって、ガスタービンロータ１と蒸気タービンロータ２を同軸上に配置し、その間をロードカップリング３で連結し、発電機１４に動力を伝達する。
【０００３】
ガスタービンロータ２は排気側軸受（後部軸受）４および空気圧縮機側軸受（前部軸受）５により支持され、蒸気タービンロータ２は蒸気タービン軸受６および７により支持される。それぞれのロータで発生する軸方向スラスト力は、ガスタービンケーシング７９の空気圧縮機６０側に配置されたスラスト軸受８により支持される。また、ガスタービン排気により発生するジェットスラスト力はガスタービンケーシング７９に作用し、タイロッド１２およびキー１３ｘに支持される。
【０００４】
通常運転において、ガスタービン５０および蒸気タービン５４は、ジェットスラスト力の他に、熱伸びおよび負荷による変形により支持部の軸方向移動を生じる。特にガスタービンスラスト軸受８の軸方向移動は、蒸気タービン５４に対して過度なロータ移動を生じ回転部と静止部の接触や性能低下の原因となることから、タイロッド１２によりガスタービンの空気圧縮機側軸受５と蒸気タービン軸受６を連結し、蒸気タービンロータ２のガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保つ。また蒸気タービン軸受６とコンクリート基礎２９の間にキー１３ｘを設け、系の軸方向基準位置とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
タイロッド１２を組み込むことにより、ガスタービン５０と蒸気タービン５４を連結する箇所が、ロードカップリング３とタイロッド１２の２ヶ所となり、系が複雑となり軸方向変位量の予測が困難となる。さらに、ロードカップリング３と蒸気タービンロータ２のアライメントおよびタイロッド１２の加重分布の調整が困難となることと、地震による過大荷重が負荷された場合に、タイロッド１２の締結部に応力集中する可能性があった。
【０００６】
また、後部サポート７０および前部サポート７１はともにリンク脚であって軸方向に可変であり、ガスタービン５０単体の工場試運転時には可変支持部とは別に剛性の高い支持部が必要となる。このため、支持部の交換作業および部品点数が増加してしまう課題があった。
【０００７】
また、ガスタービン支持部に可変構造を有すると、その変形により系全体の剛性および固有振動数が変化するので、定格回転数近傍の危険速度が不安定となり安全性の面で問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を、タイロッド１２を使用せずに最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業および部品点数を削減し、剛性を高めて、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が可能なガスタービン支持構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するものであって、以下の手段を有する。
請求項１に係る発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結したコンバインドサイクル発電設備において、前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する手段と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定する前部サポートと、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持する後部サポートと、を有し、前記ガスタービンのケーシングの下半側の前記前部サポートと対向する部分に、前記蒸気タービンから遠い側に向いた縦継ぎ面が設けられ、前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの縦継ぎ面とを貫通する複数のボルトによって前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの下半とが締結されていること、を特徴とするコンバインドサイクル発電設備である。
【００１０】
この発明によれば、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業削減が図れ、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が図れる。
また、スラスト軸受の軸方向位置を確実かつ簡単に固定することができる。
【００１２】
また請求項２に係る発明は、前記前部サポートには、その剛性を高めるための補強用リブが設けられていること、を特徴とする請求項１のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１の発明の利点に加えて、縦継ぎ面の剛性を高め、スラスト軸受の軸方向位置を確実かつ簡単に固定することができる。
【００１３】
さらに請求項３に係る発明は、前記前部サポートは、前記ガスタービン前部軸受に固定されてこのガスタービン前部軸受を支持するものであって、前記基礎に固定された第１のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する前部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第２のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する前部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１ないし２のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１ないし２の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に固定することができる。
【００１４】
さらに請求項４に係る発明は、前記前部サポート軸方向固定具および前部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第１または第２のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項３のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項３の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に調整・固定することができる。
【００１５】
さらに請求項５に係る発明は、前記後部サポートは、前記ガスタービン後部軸受をリンク機構を介して支持するものであって、前記基礎に固定された第３のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する後部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第４のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する後部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１ないし４のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１ないし４の発明の利点に加えて、後部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に固定することができる。
【００１６】
さらに請求項６に係る発明は、前記後部サポート軸方向固定具および後部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第３または第４のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項５のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項５の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に調整・固定することができる。
【００１７】
さらに請求項７に係る発明は、前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、前記ガスタービンの燃焼器からの熱が前記基礎に伝わるのを遮る断熱材を有すること、を特徴とする請求項１ないし６のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
【００１８】
この発明によれば、請求項１ないし６の発明の利点に加えて、ガスタービンの燃焼器からの熱による前部サポートまたは後部サポートの膨張・変形が抑制され、ロータの軸移動が抑制される。
【００１９】
さらに請求項８に係る発明は、前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、冷却手段を有すること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
【００２０】
この発明によれば、請求項１ないし７の発明の利点に加えて、ガスタービンの燃焼器からの熱による前部サポートまたは後部サポートの膨張・変形が抑制され、ロータの軸移動が抑制される。
【００２１】
さらに請求項９に係る発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結するコンバインドサイクル発電設備の設置方法において、前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する蒸気タービン軸受固定工程と、ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受とを相互に連結する工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定するガスタービン前部軸受固定工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持するガスタービン後部軸受支持工程と、前記ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受との連結を取り外す工程と、を有することを特徴とするコンバインドサイクル発電設備の設置方法である。
【００２２】
この発明によれば、請求項１の発明と同様に、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、コンバインドサイクル発電設備の設置における調整作業および部品点数を削減が図れ、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が図れる。
また、コンバインドサイクル発電設備の製造・輸送・設置の作業効率を向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、従来技術を示す図７と共通の部分には共通の符号を付し、説明を適宜省略する。
図１は、本発明に係るコンバインド発電設備の一実施の形態を示す。ガスタービンロータ1と蒸気タービンロータ２が水平一軸上に配置され、ロードカップリング３で結合されている。ガスタービンロータ１は、排気側軸受（後部軸受）４と空気圧縮機軸受（前部軸受）５とで回転支持されている。蒸気タービンロータ２は、ガスタービン側蒸気タービン軸受６と、発電機側蒸気タービン軸受７とで回転支持されている。空気圧縮機軸受５にはスラスト軸受８がある。ガスタービン５２はガスタービンケーシング９に覆われている。
【００２５】
排気側軸受４は後部サポート１０でリンク支持され、空気圧縮機軸受５は前部サポート１１で固定されている。後部サポート１０および前部サポート１１の下部はそれぞれ、キー１３ａ、１３ｂによってコンクリート製の基礎２９の上に軸方向に固定されている。
なお、蒸気タービンロータ２の、ガスタービンロータ１から遠い側には発電機ロータ１４が同軸上に結合されている。
【００２６】
従来、ガスタービン支持部に可変構造を有すると、その変形により系全体の剛性および固有振動数が変化するので定格回転数近傍の危険速度が不安定となり安全性の面で問題があったが、この発明では、前部サポート１１を固定し系全体の固有振動数を安定化することができる。
【００２７】
このように、ガスタービン５２を支持する前部サポート１１と後部サポート１０が独立構造を形成し、それによって、ガスタービンロータ１の軸方向熱伸びおよび熱伝導の影響を回避する。
【００２８】
図２は図１のコンバインド発電設備のガスタービン５２部分の外形図であって、前部サポート１１を展開した状態を示す。前部サポート１１は、軸と直交鉛直に配置した前部サポート板１１ａと、水平の前部タービンベース１１ｂとを有する。前部タービンベース１１ｂは基礎２９（図１）に固定されている。
【００２９】
前部サポート板１１ａはほぼ鉛直板状であって、ガスタービンケーシング９の下半側を受容するように窪んでいて、その鉛直面は、ガスタービンケーシング９の下半側の支持部縦継ぎ面９ａと対向している。支持部縦継ぎ面９ａは、蒸気タービンロータ２（図１）から遠い側に向いた鉛直面である。前部サポート板１１ａの鉛直面と支持部縦継ぎ面９ａとが対向して接した状態で、これらの面は複数の前部サポート縦継ぎボルト２２によって締め付けられ、これによって、ガスタービンケーシング９が固定され、空気圧縮機軸受５（図１）が固定される。
【００３０】
前部サポート板１１ａの円周加工部内側はケーシング９の外周と接触せず、縦継ぎ面９ａおよび周方向に複数本配置した縦継ぎボルト２２によってのみ支持する構造となっている。
【００３１】
この固定方法によれば、前部サポート１１とケーシング９の締結力が大きいので、スラスト軸受８（図１）および各ロータ１、３、２、１４の軸方向移動ひいては蒸気タービン５４における回転部と静止部の相対変位を均一に低減し、動静翼端の接触や性能低下を回避することができ、部品点数および据付調整の省力化が図れる。
【００３２】
前部サポート１１は、図３に示すように、前部サポート板１１ａおよび前部タービンベース１１ｂの間を補強する長方形の板であるリブ２５を複数枚設けてもよい。ただし、図２の前部サポート１１ではリブがない状態を示している。
【００３３】
さらに図３に示す前部サポート板１１ａには、２枚のリブを追加するためのリブ追加取付け用ボルト貫通孔２６およびリブ追加取付け溝２７があらかじめ設けられている。図３に示すように、前部サポート板１１ａには、前部サポート縦継ぎボルト２２が貫通する複数の貫通孔２３が設けられるとともに、位置合せのための複数のリーマ孔２４が設けられている。
リブを追加取付けすることにより、さらに系の剛性、固有振動数を調整することができ、危険速度の離調調整が図れる。
【００３４】
次に、図４は図１の後部サポート１０および前部サポート１１の平面図であって、これらの間を２本のＨ形鋼２０で連結した状態を示す。すなわち、工場での製造後に、後部サポート１０および前部サポート１１を現地で据え付けるには、図４のようにあらかじめＨ形鋼２０で連結しておき、輸送・据付けを行った後に、Ｈ形鋼２０を取り外す。
【００３５】
図中、キー１３ａ〜１３ｄは、コンクリート製の基礎２９（図１）にあらかじめ固定された直方体の金具である。後部サポート１０の下端の横方向（ロータ軸と垂直な水平方向）中央には一組の後部サポート横方向固定具１５ａが取り付けられていて、キー１３ａを横方向に挟み込むようになっている。
【００３６】
後部サポート１０の下端の横方向両端にはそれぞれ一組の後部サポート軸方向固定具１５ｃが取り付けられていて、それぞれのキー１３ｃをロータ軸方向に挟み込むようになっている。同様に、前部サポート１１の下端の横方向中央には一組の前部サポート横方向固定具１５ｂが取り付けられていて、キー１３ｂを横方向に挟み込むようになっている。前部サポート１１の下端の横方向両端にはそれぞれ一組の前部サポート軸方向固定具１５ｄが取り付けられていて、それぞれのキー１３ｄをロータ軸方向に挟み込むようになっている。
【００３７】
図５は、後部サポート横方向固定具１５ａとキー１３ａおよびそれらの周辺の構造を詳細に示す。固定具１５ａはロータ軸に平行に配置された二枚の平行平板４０を有し、この平行平板４０でキー１３ａの二つの平面を挟み込むようにする。キー１３ａは、コンクリート製の基礎２９（図１）に埋め込まれた基礎金物１８に固定されている。
【００３８】
ガスタービンの据付け調整時は、固定具１５ａとジャッキングボルト１９およびジャッキ２１（図４）により横方向（ロータ軸と垂直な水平方向）を調整した後、Ｌ型サポートシム１６の厚さを調整加工する。その調整加工したシム１６を平行平板４０とキー１３ａの間に挿入し、ボルト１７によって平行平板４０に固定する。
以上、後部サポート横方向固定具１５ａについて説明したが、他の固定具１５ｂ、１５ｃ、１５ｄも同様の構造である。
【００３９】
従来別々に設置していたジャッキングサポートとキー固定部を固定具１５ａ〜１５ｄにより兼用することで部品点数および設置調整が簡便化されコストの低減が図れる。
【００４０】
また、Ｌ型サポートシム１６を挿入することでガスタービンベース自体の移動を制限し、かつ前部サポート１１とガスタービンケーシング９（図１）のスラスト軸受８位置近傍を固定し、スラスト軸受８の軸方向移動を制限することによりケーシング９とロータ１、３、２の運転時軸方向移動量が減少する。
【００４１】
またタイロッド１２（図７）を用いないので、前部サポートを軸方向に可変構造とする必要がなく、ガスタービン単体の工場試運転時に可変支持部とは別の剛性の高い支持部を必要としない。このため、支持部の交換作業および部品点数が増加を抑え、コスト低減が図れる。
【００４２】
次に、図６を参照して、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態では、ガスタービン前部サポート１１および前部サポート１１の下方のコンクリート基礎２９の周りに断熱材３０を配置し、さらに、冷却管３１によりガスタービン前部サポート１１および空気圧縮機下のコンクリート基礎２９に冷却媒体を供給する。これにより、運転時高温となる燃焼器２８からの輻射伝熱による熱伸びを防ぐ構造となっている。その他の構造は、図１〜図５で説明した実施の形態と同様である。
【００４３】
この実施の形態によれば、運転時高温となる燃焼器２８からの輻射伝熱による熱伸びによる変形を防ぎ、スラスト軸受８（図１）および各ロータ１、３、２、１４の軸方向移動ひいては蒸気タービンにおける回転部と静止部の相対変位を均一に低減し、動静翼端の接触や性能低下を回避することができ、部品点数および据付調整の省力化が図れる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンバインド発電設備の一実施の形態の要部の模式的縦断面図。
【図２】図１のコンバインド発電設備のガスタービン部分の外形図であって、前部サポートを展開した状態を示す図。
【図３】図２の前部サポートのIII方向矢視図であって、ガスタービン取付け前の状態で、かつ、リブを追設した状態を示す図。
【図４】図１の後部サポートおよび前部サポートの平面図であって、Ｈ形鋼を取り付けた状態を示す図。
【図５】図４の後部サポート横方向固定具付近の拡大展開斜視図。
【図６】本発明に係るコンバインド発電設備の他の実施の形態のガスタービン部分の外形図。
【図７】従来のコンバインド発電設備の要部の模式的縦断面図。
【符号の説明】
１…ガスタービンロータ、２…蒸気タービンロータ、３…ロードカップリング、４…排気側軸受（ガスタービン後部軸受）、５…空気圧縮機軸受（ガスタービン前部軸受）、６…ガスタービン側蒸気タービン軸受、７…発電機側蒸気タービン軸受、８…スラスト軸受、９…ガスタービンケーシング、９ａ…空気圧縮機ケーシング下半支持部縦継ぎ面、１０…後部サポート、１１…前部サポート、１１ａ…前部サポート板、１１ｂ…前部タービンベース、１２…タイボルト、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｘ…キー、１４…発電機ロータ、１５ａ…後部サポート横方向固定具、１５ｂ…前部サポート横方向固定具、１５ｃ…後部サポート軸方向固定具、１５ｄ…前部サポート軸方向固定具、１６…Ｌ型サポートシム、１７…ボルト、１８…基礎金物、１９…ジャッキングボルト、２０…Ｈ形鋼、２１…ジャッキ、２２…前部サポート縦継ぎボルト、２３…縦継ぎボルト貫通孔、２４…リーマ孔、２５…リブ、２６…リブ追加取付用ボルト貫通孔、２７…リブ追加取付溝、２８…燃焼器、２９…コンクリート基礎、３０…断熱材、３１…冷却管、４０…平行平板、５０…ガスタービン、５２…ガスタービン、５３…ガスタービン、５４…蒸気タービン、６０…空気圧縮機、７０…後部サポート、７１…前部サポート、７９…ガスタービンケーシング。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電設備およびその設置方法に係り、特に、１軸型コンバインドサイクルのガスタービンの支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の１軸型コンバインドサイクル発電設備の例を図７に示す。これはガスタービン５０の空気圧縮機６０側に蒸気タービン５４が配置された場合であって、ガスタービンロータ１と蒸気タービンロータ２を同軸上に配置し、その間をロードカップリング３で連結し、発電機１４に動力を伝達する。
【０００３】
ガスタービンロータ２は排気側軸受（後部軸受）４および空気圧縮機側軸受（前部軸受）５により支持され、蒸気タービンロータ２は蒸気タービン軸受６および７により支持される。それぞれのロータで発生する軸方向スラスト力は、ガスタービンケーシング７９の空気圧縮機６０側に配置されたスラスト軸受８により支持される。また、ガスタービン排気により発生するジェットスラスト力はガスタービンケーシング７９に作用し、タイロッド１２およびキー１３ｘに支持される。
【０００４】
通常運転において、ガスタービン５０および蒸気タービン５４は、ジェットスラスト力の他に、熱伸びおよび負荷による変形により支持部の軸方向移動を生じる。特にガスタービンスラスト軸受８の軸方向移動は、蒸気タービン５４に対して過度なロータ移動を生じ回転部と静止部の接触や性能低下の原因となることから、タイロッド１２によりガスタービンの空気圧縮機側軸受５と蒸気タービン軸受６を連結し、蒸気タービンロータ２のガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保つ。また蒸気タービン軸受６とコンクリート基礎２９の間にキー１３ｘを設け、系の軸方向基準位置とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
タイロッド１２を組み込むことにより、ガスタービン５０と蒸気タービン５４を連結する箇所が、ロードカップリング３とタイロッド１２の２ヶ所となり、系が複雑となり軸方向変位量の予測が困難となる。さらに、ロードカップリング３と蒸気タービンロータ２のアライメントおよびタイロッド１２の加重分布の調整が困難となることと、地震による過大荷重が負荷された場合に、タイロッド１２の締結部に応力集中する可能性があった。
【０００６】
また、後部サポート７０および前部サポート７１はともにリンク脚であって軸方向に可変であり、ガスタービン５０単体の工場試運転時には可変支持部とは別に剛性の高い支持部が必要となる。このため、支持部の交換作業および部品点数が増加してしまう課題があった。
【０００７】
また、ガスタービン支持部に可変構造を有すると、その変形により系全体の剛性および固有振動数が変化するので、定格回転数近傍の危険速度が不安定となり安全性の面で問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を、タイロッド１２を使用せずに最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業および部品点数を削減し、剛性を高めて、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が可能なガスタービン支持構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するものであって、以下の手段を有する。
請求項１に係る発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結したコンバインドサイクル発電設備において、前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する手段と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定する前部サポートと、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持する後部サポートと、を有し、前記ガスタービンのケーシングの下半側の前記前部サポートと対向する部分に、前記蒸気タービンから遠い側に向いた縦継ぎ面が設けられ、前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの縦継ぎ面とを貫通する複数のボルトによって前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの下半とが締結されていること、を特徴とするコンバインドサイクル発電設備である。
【００１０】
この発明によれば、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業削減が図れ、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が図れる。
また、スラスト軸受の軸方向位置を確実かつ簡単に固定することができる。
【００１２】
また請求項２に係る発明は、前記前部サポートには、その剛性を高めるための補強用リブが設けられていること、を特徴とする請求項１のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１の発明の利点に加えて、縦継ぎ面の剛性を高め、スラスト軸受の軸方向位置を確実かつ簡単に固定することができる。
【００１３】
さらに請求項３に係る発明は、前記前部サポートは、前記ガスタービン前部軸受に固定されてこのガスタービン前部軸受を支持するものであって、前記基礎に固定された第１のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する前部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第２のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する前部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１ないし２のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１ないし２の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に固定することができる。
【００１４】
さらに請求項４に係る発明は、前記前部サポート軸方向固定具および前部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第１または第２のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項３のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項３の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に調整・固定することができる。
【００１５】
さらに請求項５に係る発明は、前記後部サポートは、前記ガスタービン後部軸受をリンク機構を介して支持するものであって、前記基礎に固定された第３のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する後部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第４のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する後部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１ないし４のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項１ないし４の発明の利点に加えて、後部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に固定することができる。
【００１６】
さらに請求項６に係る発明は、前記後部サポート軸方向固定具および後部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第３または第４のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項５のコンバインドサイクル発電設備である。
この発明によれば、請求項５の発明の利点に加えて、前部サポートを設置するにあたって、軸方向および横方向に、容易に調整・固定することができる。
【００１７】
さらに請求項７に係る発明は、前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、前記ガスタービンの燃焼器からの熱が前記基礎に伝わるのを遮る断熱材を有すること、を特徴とする請求項１ないし６のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
【００１８】
この発明によれば、請求項１ないし６の発明の利点に加えて、ガスタービンの燃焼器からの熱による前部サポートまたは後部サポートの膨張・変形が抑制され、ロータの軸移動が抑制される。
【００１９】
さらに請求項８に係る発明は、前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、冷却手段を有すること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれかのコンバインドサイクル発電設備である。
【００２０】
この発明によれば、請求項１ないし７の発明の利点に加えて、ガスタービンの燃焼器からの熱による前部サポートまたは後部サポートの膨張・変形が抑制され、ロータの軸移動が抑制される。
【００２１】
さらに請求項９に係る発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結するコンバインドサイクル発電設備の設置方法において、前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する蒸気タービン軸受固定工程と、ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受とを相互に連結する工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定するガスタービン前部軸受固定工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持するガスタービン後部軸受支持工程と、前記ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受との連結を取り外す工程と、を有することを特徴とするコンバインドサイクル発電設備の設置方法である。
【００２２】
この発明によれば、請求項１の発明と同様に、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、コンバインドサイクル発電設備の設置における調整作業および部品点数を削減が図れ、危険速度を安定化し定格回転数から離調調整が図れる。
また、コンバインドサイクル発電設備の製造・輸送・設置の作業効率を向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、従来技術を示す図７と共通の部分には共通の符号を付し、説明を適宜省略する。
図１は、本発明に係るコンバインド発電設備の一実施の形態を示す。ガスタービンロータ1と蒸気タービンロータ２が水平一軸上に配置され、ロードカップリング３で結合されている。ガスタービンロータ１は、排気側軸受（後部軸受）４と空気圧縮機軸受（前部軸受）５とで回転支持されている。蒸気タービンロータ２は、ガスタービン側蒸気タービン軸受６と、発電機側蒸気タービン軸受７とで回転支持されている。空気圧縮機軸受５にはスラスト軸受８がある。ガスタービン５２はガスタービンケーシング９に覆われている。
【００２５】
排気側軸受４は後部サポート１０でリンク支持され、空気圧縮機軸受５は前部サポート１１で固定されている。後部サポート１０および前部サポート１１の下部はそれぞれ、キー１３ａ、１３ｂによってコンクリート製の基礎２９の上に軸方向に固定されている。
なお、蒸気タービンロータ２の、ガスタービンロータ１から遠い側には発電機ロータ１４が同軸上に結合されている。
【００２６】
従来、ガスタービン支持部に可変構造を有すると、その変形により系全体の剛性および固有振動数が変化するので定格回転数近傍の危険速度が不安定となり安全性の面で問題があったが、この発明では、前部サポート１１を固定し系全体の固有振動数を安定化することができる。
【００２７】
このように、ガスタービン５２を支持する前部サポート１１と後部サポート１０が独立構造を形成し、それによって、ガスタービンロータ１の軸方向熱伸びおよび熱伝導の影響を回避する。
【００２８】
図２は図１のコンバインド発電設備のガスタービン５２部分の外形図であって、前部サポート１１を展開した状態を示す。前部サポート１１は、軸と直交鉛直に配置した前部サポート板１１ａと、水平の前部タービンベース１１ｂとを有する。前部タービンベース１１ｂは基礎２９（図１）に固定されている。
【００２９】
前部サポート板１１ａはほぼ鉛直板状であって、ガスタービンケーシング９の下半側を受容するように窪んでいて、その鉛直面は、ガスタービンケーシング９の下半側の支持部縦継ぎ面９ａと対向している。支持部縦継ぎ面９ａは、蒸気タービンロータ２（図１）から遠い側に向いた鉛直面である。前部サポート板１１ａの鉛直面と支持部縦継ぎ面９ａとが対向して接した状態で、これらの面は複数の前部サポート縦継ぎボルト２２によって締め付けられ、これによって、ガスタービンケーシング９が固定され、空気圧縮機軸受５（図１）が固定される。
【００３０】
前部サポート板１１ａの円周加工部内側はケーシング９の外周と接触せず、縦継ぎ面９ａおよび周方向に複数本配置した縦継ぎボルト２２によってのみ支持する構造となっている。
【００３１】
この固定方法によれば、前部サポート１１とケーシング９の締結力が大きいので、スラスト軸受８（図１）および各ロータ１、３、２、１４の軸方向移動ひいては蒸気タービン５４における回転部と静止部の相対変位を均一に低減し、動静翼端の接触や性能低下を回避することができ、部品点数および据付調整の省力化が図れる。
【００３２】
前部サポート１１は、図３に示すように、前部サポート板１１ａおよび前部タービンベース１１ｂの間を補強する長方形の板であるリブ２５を複数枚設けてもよい。ただし、図２の前部サポート１１ではリブがない状態を示している。
【００３３】
さらに図３に示す前部サポート板１１ａには、２枚のリブを追加するためのリブ追加取付け用ボルト貫通孔２６およびリブ追加取付け溝２７があらかじめ設けられている。図３に示すように、前部サポート板１１ａには、前部サポート縦継ぎボルト２２が貫通する複数の貫通孔２３が設けられるとともに、位置合せのための複数のリーマ孔２４が設けられている。
リブを追加取付けすることにより、さらに系の剛性、固有振動数を調整することができ、危険速度の離調調整が図れる。
【００３４】
次に、図４は図１の後部サポート１０および前部サポート１１の平面図であって、これらの間を２本のＨ形鋼２０で連結した状態を示す。すなわち、工場での製造後に、後部サポート１０および前部サポート１１を現地で据え付けるには、図４のようにあらかじめＨ形鋼２０で連結しておき、輸送・据付けを行った後に、Ｈ形鋼２０を取り外す。
【００３５】
図中、キー１３ａ〜１３ｄは、コンクリート製の基礎２９（図１）にあらかじめ固定された直方体の金具である。後部サポート１０の下端の横方向（ロータ軸と垂直な水平方向）中央には一組の後部サポート横方向固定具１５ａが取り付けられていて、キー１３ａを横方向に挟み込むようになっている。
【００３６】
後部サポート１０の下端の横方向両端にはそれぞれ一組の後部サポート軸方向固定具１５ｃが取り付けられていて、それぞれのキー１３ｃをロータ軸方向に挟み込むようになっている。同様に、前部サポート１１の下端の横方向中央には一組の前部サポート横方向固定具１５ｂが取り付けられていて、キー１３ｂを横方向に挟み込むようになっている。前部サポート１１の下端の横方向両端にはそれぞれ一組の前部サポート軸方向固定具１５ｄが取り付けられていて、それぞれのキー１３ｄをロータ軸方向に挟み込むようになっている。
【００３７】
図５は、後部サポート横方向固定具１５ａとキー１３ａおよびそれらの周辺の構造を詳細に示す。固定具１５ａはロータ軸に平行に配置された二枚の平行平板４０を有し、この平行平板４０でキー１３ａの二つの平面を挟み込むようにする。キー１３ａは、コンクリート製の基礎２９（図１）に埋め込まれた基礎金物１８に固定されている。
【００３８】
ガスタービンの据付け調整時は、固定具１５ａとジャッキングボルト１９およびジャッキ２１（図４）により横方向（ロータ軸と垂直な水平方向）を調整した後、Ｌ型サポートシム１６の厚さを調整加工する。その調整加工したシム１６を平行平板４０とキー１３ａの間に挿入し、ボルト１７によって平行平板４０に固定する。
以上、後部サポート横方向固定具１５ａについて説明したが、他の固定具１５ｂ、１５ｃ、１５ｄも同様の構造である。
【００３９】
従来別々に設置していたジャッキングサポートとキー固定部を固定具１５ａ〜１５ｄにより兼用することで部品点数および設置調整が簡便化されコストの低減が図れる。
【００４０】
また、Ｌ型サポートシム１６を挿入することでガスタービンベース自体の移動を制限し、かつ前部サポート１１とガスタービンケーシング９（図１）のスラスト軸受８位置近傍を固定し、スラスト軸受８の軸方向移動を制限することによりケーシング９とロータ１、３、２の運転時軸方向移動量が減少する。
【００４１】
またタイロッド１２（図７）を用いないので、前部サポートを軸方向に可変構造とする必要がなく、ガスタービン単体の工場試運転時に可変支持部とは別の剛性の高い支持部を必要としない。このため、支持部の交換作業および部品点数が増加を抑え、コスト低減が図れる。
【００４２】
次に、図６を参照して、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態では、ガスタービン前部サポート１１および前部サポート１１の下方のコンクリート基礎２９の周りに断熱材３０を配置し、さらに、冷却管３１によりガスタービン前部サポート１１および空気圧縮機下のコンクリート基礎２９に冷却媒体を供給する。これにより、運転時高温となる燃焼器２８からの輻射伝熱による熱伸びを防ぐ構造となっている。その他の構造は、図１〜図５で説明した実施の形態と同様である。
【００４３】
この実施の形態によれば、運転時高温となる燃焼器２８からの輻射伝熱による熱伸びによる変形を防ぎ、スラスト軸受８（図１）および各ロータ１、３、２、１４の軸方向移動ひいては蒸気タービンにおける回転部と静止部の相対変位を均一に低減し、動静翼端の接触や性能低下を回避することができ、部品点数および据付調整の省力化が図れる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スラスト軸受の軸方向位置を固定し、蒸気タービンロータのガスタービン側端と蒸気タービンケーシングの相対変位を最小に保ち、ロータとケーシングの軸方向移動による相対変位を最小に保ち、ガスタービンおよび蒸気タービンの設置における調整作業削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンバインド発電設備の一実施の形態の要部の模式的縦断面図。
【図２】図１のコンバインド発電設備のガスタービン部分の外形図であって、前部サポートを展開した状態を示す図。
【図３】図２の前部サポートのIII方向矢視図であって、ガスタービン取付け前の状態で、かつ、リブを追設した状態を示す図。
【図４】図１の後部サポートおよび前部サポートの平面図であって、Ｈ形鋼を取り付けた状態を示す図。
【図５】図４の後部サポート横方向固定具付近の拡大展開斜視図。
【図６】本発明に係るコンバインド発電設備の他の実施の形態のガスタービン部分の外形図。
【図７】従来のコンバインド発電設備の要部の模式的縦断面図。
【符号の説明】
１…ガスタービンロータ、２…蒸気タービンロータ、３…ロードカップリング、４…排気側軸受（ガスタービン後部軸受）、５…空気圧縮機軸受（ガスタービン前部軸受）、６…ガスタービン側蒸気タービン軸受、７…発電機側蒸気タービン軸受、８…スラスト軸受、９…ガスタービンケーシング、９ａ…空気圧縮機ケーシング下半支持部縦継ぎ面、１０…後部サポート、１１…前部サポート、１１ａ…前部サポート板、１１ｂ…前部タービンベース、１２…タイボルト、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｘ…キー、１４…発電機ロータ、１５ａ…後部サポート横方向固定具、１５ｂ…前部サポート横方向固定具、１５ｃ…後部サポート軸方向固定具、１５ｄ…前部サポート軸方向固定具、１６…Ｌ型サポートシム、１７…ボルト、１８…基礎金物、１９…ジャッキングボルト、２０…Ｈ形鋼、２１…ジャッキ、２２…前部サポート縦継ぎボルト、２３…縦継ぎボルト貫通孔、２４…リーマ孔、２５…リブ、２６…リブ追加取付用ボルト貫通孔、２７…リブ追加取付溝、２８…燃焼器、２９…コンクリート基礎、３０…断熱材、３１…冷却管、４０…平行平板、５０…ガスタービン、５２…ガスタービン、５３…ガスタービン、５４…蒸気タービン、６０…空気圧縮機、７０…後部サポート、７１…前部サポート、７９…ガスタービンケーシング。
Claims (9)
- ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結したコンバインドサイクル発電設備において、
前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する手段と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定する前部サポートと、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持する後部サポートと、を有し、前記ガスタービンのケーシングの下半側の前記前部サポートと対向する部分に、前記蒸気タービンから遠い側に向いた縦継ぎ面が設けられ、前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの縦継ぎ面とを貫通する複数のボルトによって前記前部サポートと前記ガスタービンのケーシングの下半とが締結されていること、を特徴とするコンバインドサイクル発電設備。 - 前記前部サポートには、その剛性を高めるための補強用リブが設けられていること、を特徴とする請求項１記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記前部サポートは、前記ガスタービン前部軸受に固定されてこのガスタービン前部軸受を支持するものであって、前記基礎に固定された第１のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する前部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第２のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記前部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する前部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１又は２記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記前部サポート軸方向固定具および前部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第１または第２のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項３記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記後部サポートは、前記ガスタービン後部軸受をリンク機構を介して支持するものであって、前記基礎に固定された第３のキーを前記軸の方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸の方向の動きを拘束する後部サポート軸方向固定具と、前記基礎に固定された第４のキーを前記軸と垂直な水平方向に挟み込んで、前記基礎に対する前記後部サポートの前記軸と垂直な水平方向の動きを拘束する後部サポート横方向固定具と、を有すること、を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記後部サポート軸方向固定具および後部サポート横方向固定具の少なくとも一つが、それぞれに対応する前記第３または第４のキーを挟み込む平行部を有し、これら平行部とそれに挟まれるキーの間には厚さを調整できるシムが挟まれていること、を特徴とする請求項５記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、前記ガスタービンの燃焼器からの熱が前記基礎に伝わるのを遮る断熱材を有すること、を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電設備。
- 前記前部サポートまたは後部サポートの少なくとも一方が、冷却手段を有すること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電設備。
- ガスタービンと蒸気タービンとを基礎の上に設置して一つの水平な軸上に連結するコンバインドサイクル発電設備の設置方法において、
前記蒸気タービンの軸受の少なくとも一つを前記基礎の上に固定する蒸気タービン軸受固定工程と、ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受とを相互に連結する工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービン寄りの部分を支持するガスタービン前部軸受を前記基礎の上に固定するガスタービン前部軸受固定工程と、前記ガスタービンの前記蒸気タービンから遠い側の部分を支持するガスタービン後部軸受を前記基礎の上でリンク機構を介して支持するガスタービン後部軸受支持工程と、前記ガスタービン前部軸受とガスタービン後部軸受との連結を取り外す工程と、を有することを特徴とするコンバインドサイクル発電設備の設置方法。
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