JP5683335B2

JP5683335B2 - 回転機械の組み立て方法

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Publication number: JP5683335B2
Application number: JP2011054202A
Authority: JP
Inventors: 近藤　誠; 近藤　　誠; 大西　智之; 智之大西; 民暁中澤; 俊爾今井; 康之巽; 佐藤　英明; 英明佐藤; 時吉　巧; 巧時吉; 永護加藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: JP2012189025A

Description

本発明は、ロータのロータ軸を通る水平面で上半部と下半部とにそれぞれ分割された外車室及び内車室を備え、下方部材から順に組み立てられる回転機械の組み立て方法に関する。

従来から、ロータのロータ軸を通る水平面で上半部と下半部とにそれぞれ分割された外車室及び内車室を備え、下方部材から順に組み立てられる回転機械が知られている。

また、このような回転機械において、例えば、蒸気タービンの低圧部分を構成する回転機械にあっては、タービン全体が大型なものであり、特に内車室の下半部には略半円状のロータ支持部やその他の構成部品が一体に形成されていることから、内車両端部に比べて内車中心下方部に重心が位置するものが多い。

ここで、図１０に示すように、内車下半部１に何ら支持構造を採用せず内車上半部２をかぶせた場合、上述した重心との関係から、内車下半部１が全体的に下方に下がってしまい鉛直方向に撓みが発生してしまう。これにより、内車下半部１の幅方向両端に浮きが発生してしまい、内車上半部２との合わせ部分に隙間Ｐができるという問題が生じていた。

また、このような隙間Ｐが発生すると、内車下半部１と内車上半部２との結合のためのボルト挿入穴にズレが発生してしまい、連結用のボルトが入らないといった組み付け時の不具合が発生していた。

そこで、図８及び図９に示すように、外車下半部３と内車下半部１とに互いに係合するフランジ１ａ，３ａを形成し、内車下半部１を外車下半部３に重ねたときにフランジ１ａ，３ａの係合によって内車下半部１の鉛直方向への撓みを補正する等の補強構造や補正構造等を設けることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。尚、図８及び図９において、４は外車上半部、５は組み付け時に外車下半部３を支持する基礎である。

特開２００２−２３５５０５号公報

しかしながら、上述した回転機械の組み立て方法及び回転機械にあっては、各種フランジ１ａ，３ａ等を外車側及び内車側に形成して補強や補正を行った場合、その全体重量が増すために更なる補強・補正構造が必要となるうえ、実際の外車下半部３と内車下半部２とには各種構成部材が存在していることから、内車下半部１の鉛直方向への撓みを十分に抑制するだけのフランジ形状を確保することが困難であった。

このため、内車下半部１に内車上半部２を組み付ける際には、例えば、内車下半部１の中央付近を下方から油圧ジャッキ６で持ち上げたりといった補助作業が必要となってしまうという問題が生じていた。

さらに、このような油圧ジャッキ６は、組み付け作業現場等で外車下半部３の下方に余分な作業スペースを確保することが困難であることから、内車下半部１を持ち上げるだけのパワーを備えた大型な油圧ジャッキ６を設置することが困難で、油圧ジャッキ６に加えて内車下半部１と内車上半部２とを幅方向左右に油圧ジャッキ（図示せず）で引っ張る等といった更なる補助作業が必要となっていた。

そこで、本発明は、内車下半部の鉛直方向の撓みの発生を抑制することができる回転機械の組み立て方法及び回転機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の回転機械の組み立て方法は、水平面で外車上半部と外車下半部とに分割された外車室と、ロータ軸を通る水平面で内車上半部と内車下半部とに分割されて前記外車室内に収納され且つ前記内車下半部の外壁面から前記外車室に支持される張出部を備えた内車室と、前記内車室内に配置されるロータと、を備え、前記外車下半部、前記内車下半部、前記ロータ、前記内車上半部、前記外車上半部、の順に組み立てられる回転機械の組み立て方法であって、前記外車下半部を設置する工程と、吊り柱を前記内車下半部に仮固定することで該吊り柱を用いて前記内車下半部の撓み解消を行う工程と、前記内車下半部を前記吊り柱とともに吊り込んで前記外車下半部に対する内車設置位置まで搬送する工程と、前記内車設置位置で前記内車下半部を吊り込んだまま前記外車下半部に対して前記張出部を水平方向に移動不能に係止する工程と、その係止状態を維持したまま前記内車下半部から前記吊り柱を取り外したうえで前記外車下半部に前記内車下半部を固定する工程と、前記内車下半部に前記ロータ及び前記内車上半部をこの順で取り付ける工程と、を備えることを特徴とする。
また、吊り柱を前記内車下半部に仮固定することで該吊り柱を用いて前記内車下半部の撓み解消を行う工程は、前記内車下半部の両端開口縁部に跨るように前記吊り柱を載置して、該吊り柱を該内車下半部に仮固定する工程と、前記内車下半部に仮固定された吊り柱が支持するテンションボルトの下端を前記内車下半部における胴部の底面のネジ穴部に螺合させるとともに前記テンションボルトの上下位置を前記吊り柱との支持位置で調整することで、前記内車下半部の撓み解消を行う工程と、を含むことが好ましい。

本発明の回転機械の組み立て方法によれば、内車下半部を吊り込んだまま外車下半部に対して張出部を水平方向に移動不能に係止すると共にその係止状態を維持したまま内車下半部を吊り込んだ状態を解除することにより、内車下半部の鉛直方向の撓みの発生を抑制することができる。

また、本発明の回転機械の組み立て方法は、前記内車下半部を係止する工程の後、前記外車下半部と前記内車下半部の下方との間を通したワイヤに張力を与えて前記内車下半部の幅方向中心部を持ち上げる工程を備えることを特徴とする。

本発明の回転機械の組み立て方法によれば、油圧ジャッキ等を内車下半部に設置する必要なく、内車下半部の撓みを補正することができる。

本発明の回転機械の組み立て方法及び回転機械は、内車下半部の鉛直方向の撓みの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る回転機械を示し、（Ａ）は回転機械の正面図、（Ｂ）は回転機械の要部の拡大図、（Ｃ）は回転機械の他の要部の拡大図である。本発明の一実施形態に係る回転機械の内車室の斜視図である。本発明の一実施形態の回転機械に係る内車下半部の組み立て前手順を示し、（Ａ）は基礎セット段階の説明図である。（Ｂ）は内車下半部搬送前準備段階の説明図である。（Ｃ）は内車下半部搬送可能段階の説明図である。本発明の一実施形態の回転機械に係る内車下半部の組み立て手順を示し、内車下半部を吊り上げた状態の説明図である。本発明の一実施形態の回転機械に係る回転機械の組み立て手順を示し、内車下半部にロータを装着した状態の説明図である。内車下半部に内車上半部を装着する状態の説明図である。本発明の一実施形態の回転機械の変形例を示し、（Ａ）は変形例１の要部の説明図、（Ｂ）は変形例２の要部の説明図、（Ｃ）は変形例３の要部の説明図である。従来の回転機械の正面図である。従来の回転機械の分解正面図である。従来の内車室の説明図である。

次に、本発明の一実施形態に係る回転機械の組み立て方法及び回転機械について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の回転機械の組み立て方法及び回転機械における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１は本発明の一実施形態に係る回転機械を示し、図１（Ａ）は回転機械の正面図、図１（Ｂ）は回転機械の要部の拡大図、図１（Ｃ）は回転機械の他の要部の拡大図、図２は本発明の一実施形態に係る回転機械の内車室の斜視図、図３は本発明の一実施形態の回転機械に係る内車下半部の組み立て前手順を示し、図３（Ａ）は基礎セット段階の説明図、図３（Ｂ）は内車下半部搬送前準備段階の説明図、図３（Ｃ）は内車下半部搬送可能段階の説明図、方法及び回転機械を示す要部の説明図、図４は本発明の一実施形態の回転機械に係る内車下半部の組み立て手順を示し内車下半部を吊り上げた状態の説明図、図５は本発明の一実施形態の回転機械に係る回転機械の組み立て手順を示し内車下半部にロータを装着した状態の説明図、図６は本発明の一実施形態の回転機械に係る回転機械の組み立て手順を示し内車下半部にロータを装着した状態の説明図、図７は内車下半部に内車上半部を装着する状態の説明図である。

図１において、本発明の回転機械１０は、ロータ軸Ｑを通る水平面で外車上半部１１と外車下半部１２とに分割された外車室１３と、ロータ軸Ｑを通る水平面で内車上半部１４と内車下半部１５とに分割されて外車室１３の内部に収納された内車室１６と、内車室１６の内部に配置されるロータ１７と、を備え、ている。

（外車上半部１１）
外車上半部１１は、紙面奥行き方向に連続してロータ軸Ｑと直交する断面が略円弧形状の壁部１１ａと、その両端に設けられた水平フランジ部１１ｂと、を備えている。

（外車下半部１２）
外車下半部１２は、幅方向両端に立ち上がる側壁１２ａと、各側壁１２ａの上端に形成された水平フランジ部１２ｂと、側壁１２ａの中途部に設けられた水平な内車支持部１２ｃと、を備えている。また、この内車支持部１２ｃには、図１（Ｂ）に示すように、水平フランジ部１２ｂの内側に設けられて一段高くなる段差部１２ｄと、を備えている。尚、この段差部１２ｄに変えて、図１（Ｃ）に示すように、穴部１２ｅとしても良い。

（外車室１３）
これにより、外車室１３は、ロータ軸Ｑを通る水平面にて、各水平フランジ部１１ｂ，１２ｂをボルト結合することによって連結されている。尚、外車室１３は、内車室１６及びロータ１７からの重量荷重並びに駆動時の真空荷重における変形を十分に抑制できる構成であれば、図示例に限定されるものではない。この際、外車下半部１２にあっては、上述した荷重に対する補強のためのフランジ等を形成することはあっても、内車下半部１５を設置した際の変形を補正するための構造を採用する必要はない。また、外車上半部１１及び外車下半部１２の紙面奥行き方向になる前後端には端壁（図示せず）が設けられている。

（内車上半部１４）
内車上半部１４は、紙面奥行き方向に連続してロータ軸Ｑと直交する断面が略半円弧状の胴部１４ａと、図２に示すように、胴部１４ａの幅方向左右から外方に向けて張り出すと共に、ロータ軸Ｑ（図１）と直交する鉛直方向に平面な複数の補強フランジ１４ｂと、胴部１４ａの上部〜突出するタービン排気管１４ｃと、を備えている。

（内車下半部１５）
内車下半部１５は、紙面奥行き方向に連続してロータ軸Ｑと直交する断面が略半円弧状の胴部１５ａと、図２に示すように、胴部１５ａの幅方向左右から外方に向けて張り出すと共に、ロータ軸Ｑ（図１）と直交する鉛直方向に平面な複数の補強フランジ１５ｂと、補強フランジ１５ｂの張出端部に設けられてロータ軸Ｑを通る水平面よりも下方に突出するシャフト状の係止部１５ｃと、下端が胴部１５ａから下方に向けて突出する複数の配管（例えば、主蒸気管やタービン入口・出口配管等）１５ｄと、を備えている。内車上半部１４の補強フランジ１４ｂと内車下半部１５の補強フランジ１５ｂとは上下で連続するように形成されている。また、係止部１５ｃは、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、段差部１２ｄ又は穴部１２ｅと係合可能な位置及び大きさに形成されている。

（内車室１６）
これにより、内車室１６は、各胴部１４ａ，１５ａの合わせ構造により略円筒形状とされ、その内部にロータ１７が配置される。尚、ロータ１７の具体的な構成等は省略する。また、図示例の内車室１６は、その上下に複数の配管（１４ｃ，１５ｄ）を設け、例えば、図示しないボイラから供給される蒸気が主蒸気管から流入し、内部の調速段及び高圧タービン段落（共に図示せず）で膨張して仕事を行った後、その高圧排気蒸気が高圧タービン出口配管を経てボイラへと導く経路と、ボイラで再熱された蒸気が中圧タービン入口管から流入し、中圧タービンで膨張して仕事を行った後、タービン排気管１４ｃから流出して図示しない低圧タービンへと導く経路と、を備えた高中圧一体形蒸気タービンの内車室１６として使用されるが、これらの配管の数や位置並びに出入口等はタービン種類や機能等に依存するもので、図示の構造に限定されるものではない。

（組み付け手順）
次に、回転機械１０の組み付け手順を図３乃至図６に基づいて説明する。尚、本実施の形態においては、図３（Ａ）に示すように、内車下半部１５の胴部１５ａには、その両端開口縁部から紙面奥行き方向に複数のリーマボルト１５ｅが突出されている。このリーマボルト１５ｅは、内車上半部１４と係合することで内車上半部１４と内車下半部１５とを結合するための下都合手段として用いられている。また、胴部１５ａの底面には表面に開放するネジ穴部１５ｆが設けられている。

このような構成においては、内車下半部１５は、図３（Ｂ）に示すように、外車下半部１２に組み付ける前に、一対の基礎２０に載置された状態で、胴部１５ａに跨るＨ型鋼等の吊り柱２１を載置すると共に、リーマボルト１５ｅを利用して吊り柱２１を内車下半部１５に仮固定する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、吊り柱２１に支持されたテンションボルト２２の下端をネジ穴部１５ｆに螺合させると共に、テンションボルト２２の上下位置を吊り柱２１との支持位置で調整し、リーマボルト１５ｅの対向間隔が設計上で規定された所定間隔となるように胴部１５ａの下端を吊り上げる。

即ち、内車下半部１５を基礎２０に載置した際、内車下半部１５は、その重量によって鉛直方向に撓みが発生しているため、この撓みをテンションボルト２２によって解消すると共に、その撓みが解消したかの基準をリーマボルト１５ｅの対向間隔で規定するものである。

そして、このように仮に撓み解消した内車下半部１５は、図４に示すように、吊り柱２１とリーマボルト１５ｅとの結合状態を確保した後に、ワイヤ２３で吊り柱２１と一緒に内車下半部１５を吊り上げ、上述した基礎２０とは別途の基礎２０に予め載置された外車下半部１２に搬送し、載置する。

この際、内車下半部１５は撓みが解消された状態であるため、外車下半部１２と内車下半部１５との相対位置を調整するだけで係止部１５ｃが段差部１２ｄ又は穴部１２ｅと係合する。尚、係止部１５ｃと段差部１２ｄ又は穴部１２ｅは、誤差を含めて相対的にある程度の余裕を持って係合又は調整可能となるように構成しても良い。

この状態から、図５に示すように、吊り柱２１を取り外しても、係止部１５ｃの内側に段差部１２ｄ又は穴部１２ｅが位置していることから、係止部１５ｃを水平方向に移動不能状態とし、外車下半部１２と内車下半部１５との相対位置が規定されるため、外車下半部１２に内車下半部１５を容易且つ確実に固定（例えば、ボルト固定）することができる。

さらに、この状態から、ロータ１７を設置した後、図６に示すように、内車上半部１４を吊り柱２４とワイヤ２５，２６とで内車上半部１４を吊り上げ、内車下半部１５に内車上半部１４を重ね合わせる。

この際、内車上半部１４は、その両端付近二ヶ所を一対のワイヤ２５で吊り上げることにより、重量によって全体的に広がるように吊り上げるとこができるため、その位置を予め設定することで重量による余分に広がったり狭まったりすることが抑制される。尚、内車上半部１４は、リーマボルト１５ｅと係合する部位を基準として吊り上げた際の幅を確認することができるため、例えば、油圧ジャッキ（図示せず）によってタービン排気管１４ｃを下方に押し下げる（又は吊り上げる）ことによって幅調整を行うことができる。

これにより、リーマボルト１５ｅが内車下半部１５の撓みによって傾斜することなく立ち上がっていることから、内車下半部１５に内車上半部１４を用意且つ確実に重ね合わせることができる。

そして、内車下半部１５に内車上半部１４を結合した後、同様の吊り上げによって外車上半部１１を外車下半部１２に結合することによって回転機械１０の組み付けを完了することができる。

このように、本実施の形態によれば、内車下半部１５（及び内車上半部１４）の撓みを解消した状態で外車下半部１２（又は内車下半部１５）に重ね合わせることができ、しかも、その撓みを解消した状態を維持したまま、上段の内車上半部１４（又は外車上半部１１）を重ね合わせることがでる。

（応用例）
ところで、上記実施の形態においては、従来技術のように、外車下半部１２に補正用のフランジを設けていないものとして説明したが、内車下半部１５の重量等に応じて、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、外車下半部１２に補強を兼ねた補正用の傾斜フランジ１２ｆを形成しても良い。

また、撓み防止機能として、図７（Ａ）に示すように、外車下半部１２の側壁１２ａの内面係合することで撓みの発生を抑制する当接フランジ１５ｇを補強フランジ１５ｂに着脱可能に設け、係止部１５ｃとは併用して撓み防止を行っても良い。尚、この当接フランジ１５ｇは、内車上半部１４を設置する際には除去される。

また、例えば、若干の撓みが発生した場合などには、図７（Ｂ）に示すように、内車下半部１５の胴部１５ａの表面を回り込むようにワイヤ２７を這わせ、ワイヤ２７の一端を固定部２８で固定した状態でウインチ２９によってワイヤ２７の他端側を引っ張り、撓みを解消することも可能である。この際、ワイヤ２７は内車下半部１５の下を通すだけなので、内車下半部１５の下方に油圧ジャッキ等を設置する必要がない。

さらに、図７（Ｃ）に示すように、係止部１５ｃで補正しきれない撓みが発生していた場合には、内車上半部１４と内車下半部１５の重ね合わせの端面同士にテーパ部１４ｄ，１５ｈを形成し、内車上半部１４を内車下半部１５に重ね合わせる際に撓みを補正しても良い。この際、テーパ部１４ｄ，１５ｈは、内車上半部１４を重ねる際に内車下半部１５が広がる方向に傾斜設定する。また、殆どの撓みは係止部１５ｃと段差部１２ｄ又は穴部１２ｅとの係合によって解消されていることから、テーパ部１４ｄ、１５ｈで解消しきれない、即ち、内車上半部１４を内車下半部１５に重ね合わせる際にズレガ大きくて重ね合わせが困難となるといったことがなく、内車上半部１４の重量によってテーパ部１４ｄ、１５ｈが係合しつつ撓みが補正される。

このように、本発明の回転機械１０の組み立て方法にあっては、ロータ軸Ｑを通る水平面で外車上半部１１と外車下半部１２とに分割された外車室１３と、ロータ軸Ｑを通る水平面で内車上半部１４と内車下半部１５とに分割されて外車室１３内に収納され且つ内車下半部１５の外壁面から外車室１３に支持される補強フランジ１５ｂを備えた内車室１６と、内車室１６内に配置されるロータ１７と、を備え、外車下半部１２、内車下半部１５、ロータ１７、内車上半部１４、外車上半部１１、の順に組み立てられる回転機械１０の組み立て方法であって、外車下半部１２を設置する工程と、内車下半部１５を吊り込んで外車下半部１２に対する内車設置位置まで搬送する工程と、内車設置位置で内車下半部１５を吊り込んだまま外車下半部１２に対して補強フランジ１５ｂを水平方向に移動不能に係止する工程と、その係止状態を維持したまま内車下半部１５を吊り込んだ状態を解除したうえで外車下半部１２に内車下半部１５を固定する工程と、内車下半部１５にロータ１７及び内車上半部１４をこの順で取り付ける工程と、で回転機械１０を組み立てることにより、内車下半部１５の撓みを解消した状態で外車下半部１２に重ね合わせることができる。
また、内車下半部１５を係止する工程の後、外車下半部１２と内車下半部１５の下方との間を通したワイヤ２７に張力を与えて内車下半部１５の幅方向中心部を持ち上げる工程を行うことにより、油圧ジャッキ等を内車下半部１５に設置する必要なく、内車下半部１５の撓みを補正することができる。
さらに、本発明の回転機械１０にあって、ロータ軸Ｑを通る水平面で外車上半部１１と外車下半部１２とに分割された外車室１３と、ロータ軸Ｑを通る水平面で内車上半部１４と内車下半部１５とに分割されて外車室１３内に収納され且つ内車下半部１５の外壁面から外車室１３に支持される補強フランジ１５ｂを備えた内車室１６と、内車室１６内に配置されるロータ１７と、を備えた回転機械１０において、補強フランジ１５ｂに外車下半部１２と係合して内車下半部１５の水平方向に対する移動を阻止する係止部１５ｃが設けられていることにより、内車下半部１５の撓みの発生を抑制することができる。

Ｑ…ロータ軸
１０…回転機械
１１…外車上半部
１２…外車下半部
１３…外車室
１４…内車上半部
１５…内車下半部
１５ｂ…補強フランジ（張出部）
１５ｃ…係止部
１６…内車室
１７…ロータ
２７…ワイヤ

Claims

水平面で外車上半部と外車下半部とに分割された外車室と、
ロータ軸を通る水平面で内車上半部と内車下半部とに分割されて前記外車室内に収納され且つ前記内車下半部の外壁面から前記外車室に支持される張出部を備えた内車室と、
前記内車室内に配置されるロータと、
を備え、
前記外車下半部、前記内車下半部、前記ロータ、前記内車上半部、前記外車上半部、の順に組み立てられる回転機械の組み立て方法であって、
前記外車下半部を設置する工程と、
吊り柱を前記内車下半部に仮固定することで該吊り柱を用いて前記内車下半部の撓み解消を行う工程と、
前記内車下半部を前記吊り柱とともに吊り込んで前記外車下半部に対する内車設置位置まで搬送する工程と、
前記内車設置位置で前記内車下半部を吊り込んだまま前記外車下半部に対して前記張出部を水平方向に移動不能に係止する工程と、
その係止状態を維持したまま前記内車下半部から前記吊り柱を取り外したうえで前記外車下半部に前記内車下半部を固定する工程と、
前記内車下半部に前記ロータ及び前記内車上半部をこの順で取り付ける工程と、
を備えることを特徴とする回転機械の組み立て方法。
吊り柱を前記内車下半部に仮固定することで該吊り柱を用いて前記内車下半部の撓み解消を行う工程は、
前記内車下半部の両端開口縁部に跨るように前記吊り柱を載置して、該吊り柱を該内車下半部に仮固定する工程と、
前記内車下半部に仮固定された吊り柱が支持するテンションボルトの下端を前記内車下半部における胴部の底面のネジ穴部に螺合させるとともに前記テンションボルトの上下位置を前記吊り柱との支持位置で調整することで、前記内車下半部の撓み解消を行う工程と、
を含む請求項１に記載の回転機械の組み立て方法。
前記内車下半部を係止する工程の後、前記外車下半部と前記内車下半部の下方との間を通したワイヤに張力を与えて前記内車下半部の幅方向中心部を持ち上げる工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械の組み立て方法。