JP4498879B2 - ボルト加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は発電所における蒸気タービンのケーシングをボルト締結する際にボルトを加熱するボルト加熱装置に関する。

火力発電所や原子力発電所に設置されるタービン発電機の定期点検等においては、蒸気タービンのケーシングを再組立てしている。タービンが稼働される際のケーシング温度は数百℃、例えば２５０℃程度となる。このため、常温状態でボルトを締め付けても、ケーシングとボルトとの線膨張係数差によって高温時にボルトが伸び、ナットによる所定の締付けトルクを保持できなくなる。高温時にはケーシングも熱膨張で伸びるが、通常、ボルトの線膨張係数の方が大きいので緩みを生じる。

このことを防止するために、常温状態でボルトを所定温度に加熱して所定トルクで締め付けた後に冷却するようにしている。ボルトは軸方向に穿設されている孔に加熱用の棒状加熱装置（ボルト加熱装置）を挿入され加熱される。ボルトは所定の伸び量になる温度まで加熱される。

ボルト加熱装置はボルト加熱部の上側に非加熱部を形成し、非加熱部の上側に端子箱を
設けた構成にしている。加熱部は内部空洞の外殻にヒータ線を電気絶縁して配置して構成されている。また、非加熱部は加熱部が高温になり端子箱が焼損あるいは劣化するのを防止するために設けられる。非加熱部の外殻は熱伝導の悪い部材で構成される。このようなボルト加熱装置は、例えば下記の特許文献１に記載されている。

特開平９−１１９４１９号公報

従来技術のボルト加熱装置は、加熱部と非加熱部の外殻を剛性の高い硬性部材で形成している。ところが、タービン発電機はタービンケーシングの上部に主蒸気管が配置されている。主蒸気管の下に位置するボルトを加熱するにはボルト加熱装置の挿入する高さが制限される。つまり、ボルト加熱装置の長さが制限されることになる。

ボルトは直径が１５０ｍｍ、長さが１ｍ程度と大きく、ボルト加熱装置の加熱部の長さをボルトの全長に亘って加熱できる大きさにすることが困難である。このため、ボルト全体を所定温度（所定伸び量）にするのに多くの時間がかかり、ボルト締付けに長時間を要するという問題点を有する。

特に、ケーシングのボルト締結作業は、電力需要の少ない時期や時間帯を選定し、予備のタービン発電機で需要を賄いながら行うようにしているので、作業時間を短縮することが強く要望されている。

本発明の目的は加熱部の長さをボルトの全長に亘って加熱できる大きさにすることができボルトを短時間で加熱できるボルト加熱装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、ボルト加熱部の上側に非加熱部を形成し、前記非加熱部の上側に端子箱が設けられている抵抗線加熱式ボルト加熱装置において、前記加熱部は、形状が直状で、かつ非可撓性であると共に、熱伝導性を有する剛性の高い硬性部材で構成されており、前記非加熱部は可撓性部材で構成されていることにある。

具体的には、ボルト加熱部およびボルト加熱部の上側に形成される非加熱部を内部空洞の外殻で形成し、前記加熱部は、形状が直状で、かつ非可撓性であると共に、前記加熱部の外殻は熱伝導性を有する剛性の高い硬性部材で構成されており、前記非加熱部の外殻は折曲自在な可撓性部材で構成されている。

本発明はボルト加熱部の上側に形成される非加熱部を折曲自在な可撓性部材で構成しているので加熱部の長さをボルトの全長に亘って加熱できる大きさにすることができボルトを短時間で加熱できる。その結果として作業時間を短縮することができる。

ボルト加熱装置はボルト加熱部の上側に非加熱部を形成し、非加熱部の上側に端子箱が設けられている。ボルト加熱部と非加熱部は内部空洞の外殻で形成され、非加熱部の外殻は折曲自在な可撓性部材で構成されている。

図１に本発明の一実施例を示す。

図１において、ボルト加熱装置１は加熱部１２の上側に非加熱部１１が形成されている。加熱部１２と非加熱部１１は内部空洞の外殻で形成されている。加熱部１２の外殻はステンレスで構成され、また、非加熱部１１の外殻は熱伝導の悪い部材で構成されている。加熱部１２の内部にはヒータ線（図示せず）が絶縁して配置されている。

非加熱部１１の上側に電力ケーブル１５を接続した端子箱１４が設けられている。電力ケーブル１５から給電される電力は非加熱部１１の外殻内部を挿通する給電線を介してヒータ線に加えられる。

非加熱部１１は加熱部１２が高温になり端子箱１４が焼損あるいは劣化するのを防止するために設けられる。非加熱部１１の外殻は折曲自在な可撓性部材で構成されている。なお、加熱部１２の下側にはヒータ線の短絡を防止するために絶縁材（例えば、セラミック）を充填した微小な非加熱部１３が形成されている。

このようなボルト加熱装置１によりボルトを加熱する状態について図２を参照して説明する。

図２において、中心部に軸方向の孔７を穿設されているボルト２は上部ケーシングフランジ３の貫通孔８と下部ケーシングフランジ４の貫通孔９を貫通し、上側と下側を上側ナット５ａと下側ナット５ｂで締付けられている。この状態における上側ナット５ａ、下側ナット５ｂは仮締付けである。

ボルト２の上には主蒸気管６が配置されている。主蒸気管６と上側ナット５ａの距離をＨ１とする。本発明のボルト加熱装置１は非加熱部１１を可撓性部材で構成しているので図示のように湾曲させることができる。したがって、ボルト加熱装置１の加熱部１２の長さをＨ２にしても貫通孔７、８に挿入することができる。

図３に示すようにボルト加熱装置１をボルト２の孔７に挿入して端子箱１４から給電しボルト２を加熱する。ボルト２が所定温度（例えば２５０℃）に相当する時間通電した後に所定トルクでナット５ａ、５ｂを締付ける。ナット５ａ、５ｂの締付け作業が終了した後に冷却される。

このようにしてボルト２を加熱するのであるが、非加熱部１１を可撓性部材で構成しているので加熱部１２の有効加熱長をＨ２にすることができる。したがって、加熱部１２の長さＨ２はボルト２の全長に亘って加熱できる大きさにすることができ、ボルト２を短時間で加熱できるようになる。

一方、加熱部１２と非加熱部１１の外殻を剛性の高い硬性部材で形成している従来技術のボルト加熱装置は、図４に示すように非加熱部１１の長さが等しいとすると加熱部１２の長さがＨ３になる。図２と図4を比較して明らかなようにＨ２＞Ｈ３になる。

従来技術のボルト加熱装置１をボルト２の孔７に挿入した状態は図５に示すように加熱部１２がボルト２の全長の半分程度になり、下部ケーシングフランジ４に位置するボルト２の加熱長さは非常に短くなる。したがって、ボルト２全体が所定温度（所定伸び量）にするのに長時間要することになる。

図６に本発明と従来技術における加熱時間に対するボルト伸び量の特性図を示す。図６に示すように、規定伸び量に達する加熱時間が従来技術で約６０分要していたのを本発明では約２０分と１／３に大幅短縮することができる。なお、図６は６インチのボルトの例を示している

本発明の一実施例を示す構成図である。 本発明のボルト加熱装置をボルト孔に挿入する状態を示す図である。 本発明のボルト加熱装置をボルト孔に挿入した状態を示す図である。 従来のボルト加熱装置をボルト孔に挿入する状態を示す図である。 従来のボルト加熱装置をボルト孔に挿入した状態を示す図である。 本発明と従来技術の加熱時間に対するボルト伸び量を示す特性図である。

符号の説明

１…ボルト加熱装置、２…ボルト、３…上部ケーシング、４…下部ケーシング、５ａ…上側ナット、５ｂ…下側ナット、６…主蒸気管、７…ボルト孔、８…上部ケーシング孔、９…下部ケーシング孔、１１…非加熱部、１２…加熱部、１３…非加熱部、１４…端子箱、１５…ケーブル。

Claims (4)

1. ボルト加熱部の上側に非加熱部を形成し、前記非加熱部の上側に端子箱が設けられている抵抗線加熱式ボルト加熱装置において、前記加熱部は、形状が直状で、かつ非可撓性であると共に、熱伝導性を有する剛性の高い硬性部材で構成されており、前記非加熱部は可撓性部材で構成されていることを特徴とする抵抗線加熱式ボルト加熱装置。
2. ボルト加熱部および前記ボルト加熱部の上側に形成される非加熱部を内部空洞の外殻で形成し、前記非加熱部の上側に端子箱が設けられている抵抗線加熱式ボルト加熱装置において、前記加熱部は形状が直状で、かつ非可撓性であると共に、前記加熱部の外殻は熱伝導性を有する剛性の高い硬性部材で構成されており、前記非加熱部の外殻は折曲自在な可撓性部材で構成されていることを特徴とする抵抗線加熱式ボルト加熱装置。
3. 前記の熱伝導性を有する剛性の高い硬性部材が金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の抵抗線加熱式ボルト加熱装置。
4. 前記の金属がステンレスであることを特徴とする請求項３に記載の抵抗線加熱式ボルト加熱装置。

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