JP5730073B2 - タービンの車室構造及びタービンの車室の内部部材取り出し方法 - Google Patents

タービンの車室構造及びタービンの車室の内部部材取り出し方法 Download PDF

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本発明は、タービンの車室構造及びタービンの車室の内部部材取り出し方法に関するものであり、特に外部車室内に内部車室が設けられたタービンの車室構造及び該車室構造における内部車室等の内部部材取り出し方法に関するものである。
一般に、蒸気タービンは外部車室内に内部車室が設けられるとともに、上部に蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に軸支されている。前記内部車室には翼環リングが支持され、該翼環リングには複数段の静翼が設けられており、前記ロータには複数段の動翼が固定されている。前記静翼と動翼は交互に配設される。
通常、このような蒸気タービンを構成する外部車室は、ロータの挿入や組立、分解作業等の作業性向上のため、ロータの軸を通る平面で上下2つに分割可能に構成され、フランジとボルトによって組み立てられている。
近年、蒸気タービンによって駆動される発電機の発電能力、発電効率の向上のために、蒸気タービンの大容量化が望まれている。蒸気タービンを大容量化するためには、動翼及び静翼を長くする必要があり、動翼及び静翼を長くするためには外部車室を大型化する必要がある。
ところで、定期検査時など外部車室を上下2つに分割して分割した上部(以下、上部車室と称する)を吊り上げて外部車室を開放し、前記上部車室を移動させる場合に、該上部車室を周辺の障害物を越える高さまで吊り上げる必要がある。
そのため、外部車室を大型化すると、上部車室も大型化するため、前記移動に際して従来よりも高い位置まで上部車室を吊り上げる必要があり、従来よりも蒸気タービンが設置される建屋の天井高さを高くしなければならない。そのため、蒸気タービンの大型化に伴い、天井の高さによっては既設の建屋の天井を高くしなければならない可能性が生じるとともに、新規に建屋を建設する場合にも建屋の天井高さを高くする必要があり建屋の建設費用が高額になるという課題が生じる。
そこで、外部車室を上下2つでなく、ロータを中心に4分割可能な構成とすることが考えられる。外部車室をロータを中心に4分割可能とする技術は、目的は異なるものの特許文献1に開示されている。
しかしながら、外部車室を特許文献1に開示されたようにロータを中心に4分割可能な構成としても、外部車室の上部の部品の高さは上部車室と変わらないため、前記吊り上げ時に吊り上げる高さが変わるわけではなく、課題を解決することはできない。
そこで、特許文献2には、外部車室の上下2つに分割する分割位置をロータの軸を通る平面よりも高い位置とすることで、上部車室の高さを低くし、該上部車室を吊り上げる際の吊り上げ高さを低くすることができる技術が開示されている。
特開2001−271606号公報 特開2009−243413号公報
しかしながら、特許文献2に開示された従来技術では、上部車室の吊り上げ高さを低くすることは可能であるものの、上部車室を吊り上げることが必要であることには変わりなく蒸気タービンの大型化の程度や周囲の障害物の大きさによっては上部車室を相当の高さまで吊り上げる必要が生じ建屋の天井を高くする必要が生じる可能性がある。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成した蒸気タービンの車室構造において、前記上部車室を吊り上げることなく、上部車室を下部車室から分割して取り外すことを可能としたタービンの車室構造を提供することを目的とする。また、該タービンの車室構造において、外部車室の上部車室を取り外すことでできる隙間から外部車室の内部に存する部材を取り出す方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明においては、内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されるタービンの車室構造において、前記上部車室は垂直方向に2分割可能に構成されているとともに、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材が、前記ロータの軸と直交する方向へスライド移動するように規制するガイド部を設けたことを特徴とする。
これにより、前記上部車室を吊り上げることなく上部車室を下部車室から取り外すことを可能となる。従って、上部車室を吊り上げるためのクレーン等は必要なく、タービンの大型化に伴いタービンが設置される建屋の天井高さを変更する必要もない。
また、前記ガイド部を設けることで、上部車室を2分割したそれぞれの部材のスライド方向を規制し、確実に必要な方向へ移動させることができる。
また、前記上部車室は、前記ロータの軸直交方向における断面が略半円に形成されるとともに、前記ロータを中心とした径がそれぞれ異なる小径位置と大径位置とを有し、前記小径位置は、内部に前記内部車室又はロータが存在する前記ロータの軸方向の位置を含むとよい。
これにより、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材をスライド移動させ、該スライド移動によってできた空間から内部車室、ロータ等の内部部材を取り出す際に、前記小径位置を越えるようにして取り出すことで、内部部材を取り出す場合における内部部材の吊り上げ高さを低く抑えることができる。したがって、内部部材を吊り出す機械の省力化が可能となる。
また、前記上部車室と、前記下部車室のそれぞれに互いに対向するフランジ部を設け、
前記ガイド部は、一方の前記フランジ部の対向面に設けた前記ロータの軸方向と直交する方向の溝と、他方の前記フランジ部の対向面に設けた前記溝に嵌合する突起部から構成されるとよい。
これにより、簡単にガイド部を形成することができる。
なお、前記フランジ部は、タービンの運転時等、上部車室と下部車室とを分割せずに使用する際に固定部として使用するものを利用できるため、既存のフランジに前記溝及び突起を設けるだけでよく本発明を実施するための改造も容易である。
また、内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されているタービンの車室構造において、前記上部車室は垂直方向に2分割可能に構成されているとともに、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材は、前記ロータの軸方向と同方向であり且つ前記下部車室に支持されている回転中心を中心に回動可能に軸支されていることを特徴とする。
これにより、前記上部車室を吊り上げることなく上部車室を下部車室から取り外すことを可能となる。従って、上部車室を吊り上げるためのクレーン等は必要なく、タービンの大型化に伴いタービンが設置される建屋の天井高さを変更する必要もない。
さらに、上部車室を2分割したそれぞれの部材を前記回転中心を中心に回動可能に軸支することで、該部材の移動向を規制して確実に必要な方向へ移動させることができる。
また、前記上部車室は、前記ロータの軸方向に対向して配置される2枚の半円状の端板と、該端板間に設けられる側板から形成されており、前記端板は、前記ロータの軸線方向と直交する方向中心付近の下部の一部を取り外し可能に構成されているとよい。
これにより、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材を回転移動させ、該回転移動によってできた空間から内部車室、ロータ等の内部部材を取り出す際に、前記一部を取り外しておくことで、該一部を取り外した位置を越えるようにして前記内部部材を取り出すことで、内部部材を取り出す場合における内部部材の吊り上げ高さを低く抑えることができる。したがって、内部部材を吊り出す機械の省力化が可能となる。
また、課題を解決するための方法の内部部材の取り出し方法に関する発明として、内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成され、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材が、前記ロータの軸方向と直交する方向へスライド移動するように規制するガイド部を設けられたタービンの車室の内部部材取り出し方法であって、前記上部車室と下部車室を分割した後、前記上部車室を垂直方向に2分割し、該上部車室を2分割したそれぞれの部材を、前記ガイド部によりスライド方向を規制して、前記ロータの軸直交方向へスライド移動させ、該スライド移動によってできた空間から前記外部車室内部の部材を取り出すことを特徴とする。
また、前記上部車室は、前記ロータの軸直交方向における断面が略半円に形成されるとともに、前記ロータを中心とした径がそれぞれ異なる小径位置と大径位置とを有するものであって、前記外部車室内部の部材を、前記小径位置の上部を越えて吊り出すとよい。
また、内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されるタービンの車室の内部部材取り出し方法であって、前記上部車室と下部車室を分割した後、前記上部車室を垂直方向に2分割し、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材を、前記ロータの軸方向と同方向であり且つ前記下部車室に支持されている回転中心を中心に回動させ、該回動によってできた空間から前記外部車室内部の部材を取り出すことを特徴とする。
また、前記ロータの軸方向に対向するように設けられて前記外部車室を構成する2枚の端板それぞれの、前記ロータの軸方向と直交する方向の中心付近の下部の一部を取り外してから、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材を回動させるとよい。
本発明によれば、外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成した蒸気タービンの車室構造において、前記上部車室を吊り上げることなく、上部車室を下部車室から分割して取り外すことを可能としたタービンの車室構造を提供することができる。また、該タービンの車室構造において、外部車室の上部車室を取り外すことでできる隙間から外部車室の内部に存する部材を取り出す方法を提供することができる。
実施例1に係る蒸気タービンの正面図である。 実施例1に係る蒸気タービンの上部車室及びその周辺物の正面概略図である。 実施例1に係る上部車室の上面図である。 実施例1に係る上部車室の側面図である。 実施例1における上部車室の斜視図である。 実施例1における上部車室と下部車室を結合するために用いる水平フランジ部の側面図である。 実施例1における上部車室を水平移動させた後の上部車室及びその周辺物の正面概略図である。 実施例2に係る蒸気タービンの上部車室及びその周辺物の正面概略図である。 実施例2に係る上部車室の斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
まず、図1を用いて実施例1に係る蒸気タービンの構造の概略について説明する。
図1は実施例1に係る蒸気タービンの正面図である。
図1に示すように、本実施例に係る蒸気タービン1は、ロータ2を取り巻く内部車室3と、内部車室3の外側に設けられる外部車室4とからなり、車室中央に流入した蒸気は、内部車室3内を前後に分流して流れた後、外部車室4両端の排気孔(不図示)から蒸気タービン1の下部に設置された復水器(不図示)に入るように構成されている。
外部車室4は、ロータ2を通る水平面で上半部(上部車室41)と下半部(下部車室42)とに分割形成され、その各々の水平フランジ部4a、4bでボルト結合されている。
そして、外部車室4を構成する上部車室41は端板41aと側板41bとで略蒲鉾型に形成されるとともに、端板41aの外面には、複数本(図1においては5本)のI型リブ41が溶接等で接合される。なお、上部車室41の形状の詳細については後述する。
蒸気タービン1は、基礎10上に必要に応じて緩衝材6を介してフート板8によって支持されている。フート板8は、下部車室42の下半部の側板から端板側に回り込んで該端板外面に溶接等で直に接合されている。
次に図2〜図5を用いて実施例1に係る上部車室の構造について説明する。
図2は、実施例1に係る蒸気タービンの上部車室及びその周辺物の正面概略図である。図3は、実施例1に係る上部車室の上面図であり、図2におけるA方向矢視図に相当する。図4は実施例1に係る上部車室の側面図であり、図2におけるB方向矢視図に相当する。図5は実施例1における上部車室の斜視図である。
上部車室41は、2枚の端板41a、3枚の側板41b及び2枚の中板41cによって、図3〜図5に示したように窪み部45を有する略蒲鉾型に形成されている。
なお、窪み部45のロータ2の軸方向の長さlは、外部車室4の内部に収納される内部車室及びロータ2の軸方向の長さによって決定し、前記窪み部の長さlは内部車室及びロータ2の軸方向の長さ以上の長さとする。
さらに、上部車室41は、垂直向に2つに分割可能に構成されている。即ち、上部車室41は、左上部車室43と、右上部車室44とを固定手段(不図示)によって固定して組み立てることによって構成されている。なお、前記固定手段は、左上部車室43と右上部車室44とが蒸気タービン1の運転時など分割の必要がないときに分割してしまうことがないように固定できればよく、例えばフランジとボルトなどを用いることができる。
次に、上部車室41と、下部車室42とを結合するために用いる水平フランジ部4a、4bについて図6を用いて説明する。
図6は、上部車室41と下部車室42を結合するために用いる水平フランジ部の側面図であり、図1におけるC方向矢視図に相当する。
図6に示すように、水平フランジ部4aと水平フランジ部4bに複数のボルト12を挿入することで水平フランジ部4aと水平フランジ部4bが固定される。
また、水平フランジ部4aには下側にロータ2の軸方向と直交する方向に溝部11aが設けられるとともに、水平フランジ部4bには上側に突起部11bが設けられている。溝部11aと突起部11bは水平フランジ部4aと4bを固定した際に嵌合するように構成されている。なお、本実施例においては水平フランジ部4aの下側に凹部、水平フランジ部4bの上側に凸部を設けたが、逆に水平フランジ部4aの下側に凸部、水平フランジ部4bの上側に凹部を設けることもできる。
さらに、水平フランジ部4aと水平フランジ4bの接触面は、後述する上部車室開放時に水平フランジ部4aと水平フランジ4bが左上部車室43及び右上部車室44の水平移動時の障害になりにくいため、低摩擦部材で形成することが好ましい。
以上の構成の実施例1に係る蒸気タービン1について、例えば定期点検などによる内部車室3の取り出しについて図2〜図7を参照しながら説明する。
まず、蒸気タービンの運転を停止し、内部の液抜き等の処理をする。
その後、水平フランジ部4aと水平フランジ部4bとを固定している複数のボルト12を全て取り外す。また、左上部車室43と右上部車室44とを固定している前記固定手段を取り外す。該固定手段が例えばフランジとボルトである場合にはボルトを全て取り外す。
次いで、左上部車室43及び右上部車室44を、ロータ2の軸方向と直交する方向に水平方向(図2におけるH方向)に引っ張って水平移動させる。引っ張る際には例えば小型クレーンなど左上部車室43及び右上部車室44を移動させることができるパワーのある機械を用いる。この際、前述のように水平フランジ部4aと水平フランジ4bの接触面を低摩擦部材で形成しておくと、前記機械のパワーが小さくても左上部車室43及び右上部車室44を水平移動させることができ、省力化が可能である。
また、左上部車室43及び右上部車室44の水平移動先に表面が低摩擦材料で構成された移動面を設けたり、該移動面とともに又は移動面に変えてレールなどを設けることもできる。これらにより、左上部車室43及び右上部車室44がスムースに水平移動する。
図7は、上部車室を水平移動させた後の上部車室及びその周辺物の正面概略図である。
左上部車室43及び右上部車室44を水平移動させることで、図7に示すように、左上部車室43及び右上部車室44の間には上方に空間50ができる。
なお、左上部車室43及び右上部車室44の移動前の上部車室4と、移動方向に存在する障害物20との距離(図2に示したa)は、上部車室4のロータ軸方向と垂直方向の長さの半分以上の長さがあることが好ましいが、内部車室3のロータ軸方向と垂直方向の長さの半分以上の長さがあれば内部車室3の取り出しは可能である。
左上部車室43及び右上部車室44を水平移動させた後、内部車室3を小型クレーン等で吊り上げ、左上部車室43又は右上部車室44の上を越えて外部まで吊り出す。なお、内部車室3は左上部車室43又は右上部車室44に形成される窪み部45の上を越えるようにして、吊り出す。これにより、内部車室3を吊り出す際に、内部車室3を吊り上げる高さを低く抑えることができる。
本実施例によれば、前記上部車室を吊り上げることなく上部車室を下部車室から取り外すことを可能であるので、内部車室を吊り出すだけの高さを確保できればよく、タービンが設置される建屋の天井高さを低く抑えることができる。
また、既設設備を本実施例の形態に改造した場合には、従来外部車室を吊り上げるために使用していた大型クレーンを使用する必要がなくなる。そのため、従来平行して行うことができなかったタービンの分割と、その他の大型クレーンを使用する作業を平行して行うことができ、タービンを含むプラント全体の定期点検等の場合の工程の短縮が可能となる。
まず、実施例2における蒸気タービンの構造の概略については、後述するように上部車室の構造が異なるが、その他は実施例1と同様であるので、図1を転用して用いその説明は省略する。また、実施例1と同一符号は同一物を表すものとする。
図8及び図9を用いて実施例2に係る上部車室の構造について説明する。
図8は、実施例2に係る蒸気タービンの上部車室及びその周辺物の正面概略図である。また、図9は実施例2に係る上部車室の斜視図である。
上部車室41は、図9に示すように2枚の端板41a及び1枚の側板41bによって略蒲鉾型に形成されている。
さらに、上部車室41は、ロータ2の軸方向と直交する水平方向に2つに分割可能に構成されている。即ち、上部車室41は、左上部車室43と、右上部車室44とを固定手段(不図示)によって固定して組み立てることによって構成されている。なお、前記固定手段は、左上部車室43と右上部車室44とが蒸気タービン1の運転時など分割の必要がないときに分割してしまうことがないように固定できればよく、例えばフランジとボルトなどを用いることができる。
板41aは、ロータ2と直交する方向の中心付近の下部の一部が取り外し可能な部材41eによって形成されており、該部材41eは板41aの本体にはフランジとボルトを用いて取り付けられている。
また、上部車室41は、前述の通り下部車室と水平フランジ部4a、4bを用いて結合されている。さらに、上部車室41を構成する左上部車室43は、ロータ2の軸方向と同方向であり且つ下部車室42に支持されている回転中心46を中心に回動可能に軸支されている。同様に上部車室41を構成する右上部車室44は、ロータ軸の軸方向と同方向であり且つ下部車室42に支持されている回転中心47を中心に回動可能に軸支されている。回転中心46、47は例えば蝶番等を用いることで形成が可能である。
以上の構成の実施例2に係る蒸気タービン1について、例えば定期点検などによる内部車室3の取り出しについて説明する。
まず、蒸気タービンの運転を停止し、内部の液抜き等の処理をする。
その後、水平フランジ部4aと水平フランジ部4bとを固定している複数のボルト12を全て取り外す。また、左上部車室43と右上部車室44とを固定している前記固定手段を取り外す。
次いで、部材41eを端板41aから取り外す。
そして、左上部車室43及び右上部車室44を、それぞれ回転中心4、47を中心に回動する方向(図8におけるR方向)に引っ張って移動させる。引っ張る際には例えば小型クレーンなど左上部車室43及び右上部車室44を移動させることができるパワーのある機械を用いる。
前記移動後の左上部車室43及び右上部車室44を図8に破線で記載している。
左上部車室43及び右上部車室44の移動後は下部車室42の上方に空間ができる。
なお、図8に60で示したように、移動後の左上部車室43及び右上部車室44をそれぞれ支持する支持棒60を設ける必要がある。
左上部車室43及び右上部車室44を回動させた後、内部車室3を小型クレーン等で吊り上げ、左上部車室43又は右上部車室44の上を越えて外部まで吊り出す。なお、内部車室3は部材41eを取り外すことによって出来る切り欠き部43a上又は44a上を越えてロータ2の軸方向に移動するように吊り出す。これにより、内部車室3を吊り出す際に、内部車室3を吊り上げる高さを低く抑えることができる。
本実施例によれば、実施例1と同様に、前記上部車室を吊り上げることなく上部車室を下部車室から取り外すことを可能であるので、内部車室を吊り出すだけの高さを確保できればよく、タービンが設置される建屋の天井高さを低く抑えることができる。
また、既設設備を本実施例の形態に改造した場合には、従来外部車室を吊り上げるために使用していた大型クレーンを使用する必要がなくなる。そのため、従来平行して行うことができなかったタービンの分割と、その他の大型クレーンを使用する作業を平行して行うことができ、タービンを含むプラント全体の定期点検等の場合の工程の短縮が可能となる。
外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成した蒸気タービンの車室構造において、前記上部車室を吊り上げることなく、上部車室を下部車室から分割して取り外すことを可能としたタービンの車室構造として利用することができる。また、該タービンの車室構造において、外部車室の上部車室を取り外すことでできる隙間から外部車室の内部に存する部材を取り出す方法として利用することができる。
1 タービン
2 ロータ
3 内部車室
4 外部車室
11a 溝
11b 突起部
41 上部車室
42 下部車室
43 左上部車室(上部車室を2分割した部材)
44 右上部車室(上部車室を2分割した部材)
45 窪み部(小径位置)

Claims (7)

  1. 内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されるタービンの車室構造において、
    前記上部車室は垂直方向に2分割可能に構成されているとともに、
    前記上部車室を2分割したそれぞれの部材が、前記ロータの軸方向と直交する方向へスライド移動するように規制するガイド部を設け
    前記上部車室は、
    前記ロータの軸直交方向における断面が略半円状に形成されるとともに、
    前記ロータを中心とした径がそれぞれ異なる小径位置と大径位置とを有し、
    前記小径位置は、内部に前記内部車室又はロータが存在する前記ロータの軸方向の位置を含む
    ことを特徴とするタービンの車室構造。
  2. 前記上部車室と、前記下部車室のそれぞれに互いに対向するフランジ部を設け、
    前記ガイド部は、
    一方の前記フランジ部の対向面に設けた前記ロータの軸方向と直交する方向の溝と、他方の前記フランジ部の対向面に設けた前記溝に嵌合する突起部から構成されることを特徴とする請求項1記載のタービンの車室構造。
  3. 内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されているタービンの車室構造において、
    前記上部車室は垂直方向に2分割可能に構成されているとともに、
    前記上部車室を2分割したそれぞれの部材は、前記ロータの軸方向と同方向であり且つ前記下部車室に支持されている回転中心を中心に回動可能に軸支されていることを特徴とするタービンの車室構造。
  4. 前記上部車室は、
    前記ロータの軸方向に対向して配置される2枚の半円状の端板と、該端板間に設けられる側板から形成されており、
    前記端板は、前記ロータの軸方向と直交する方向の中心付近の下部の一部を取り外し可能に構成されていることを特徴とする請求項記載のタービンの車室構造。
  5. 内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成され、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材が、前記ロータの軸方向と直交する方向へスライド移動するように規制するガイド部を設けられ、前記上部車室は、前記ロータの軸直交方向における断面が略半円状に形成されるとともに前記ロータを中心とした径がそれぞれ異なる小径位置と大径位置とを有するものであるタービンの車室の内部部材取り出し方法であって、
    前記上部車室と下部車室を分割した後、前記上部車室を垂直方向に2分割し、
    該上部車室を2分割したそれぞれの部材を、前記ガイド部によりスライド方向を規制して、前記ロータの軸直交方向へスライド移動させ、
    該スライド移動によってできた空間から前記外部車室内部の部材を前記小径位置の上部を越えて吊り出すことによって取り出すことを特徴とするタービンの車室の内部部材取り出し方法。
  6. 内部にロータが貫装される内部車室と該内部車室の外側に設けられる外部車室を有し、前記外部車室を上下に上部車室と下部車室に分割可能に構成されるタービンの車室の内部部材取り出し方法であって、
    前記上部車室と下部車室を分割した後、前記上部車室を垂直方向に2分割し、
    前記上部車室を2分割したそれぞれの部材を、前記ロータの軸方向と同方向であり且つ前記下部車室に支持されている回転中心を中心に回動させ、
    該回動によってできた空間から前記外部車室内部の部材を取り出すことを特徴とするタービンの車室の内部部材取り出し方法。
  7. 前記ロータの軸方向に対向するように設けられて前記外部車室を構成する2枚の端板それぞれの、前記ロータの軸方向と直交する方向の中心付近の下部の一部を取り外してから、前記上部車室を2分割したそれぞれの部材を回動させることを特徴とする請求項記載のタービンの車室の内部部材取り出し方法。
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