JP5869051B2 - 回転機械及び回転機械の組立方法、回転機械のメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ガスタービンや蒸気タービンなどの回転機械、回転機械の組立方法、回転機械のメンテナンス方法に関するものである。

例えば、一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気にする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。

このガスタービンにおいて、燃焼器は、中間軸カバーによって支持されており、この中間軸カバーは、外周端部が上部ケーシングの嵌合部に嵌合し、ボルトによって固定されている。そのため、作業者が燃焼器をメンテナンスするとき、このボルトを弛緩して取り除くことで中間軸カバーと上部ケーシングを分離し、上部ケーシングを取り外して燃焼器を露出させる。このようなガスタービンとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１２−０６２９００号公報

上述した従来のガスタービンにあっては、燃焼器が支持される中間軸カバーは、外周端部が上部ケーシングの嵌合部に嵌合し、ボルトによって固定されており、燃焼器のメンテナンス時は、このボルトを弛緩して上部ケーシングを取り外すようにしている。ところが、中間軸カバーと上部ケーシングとのボルト締結部は、ガスタービンの運転時に高温となり、ボルトのねじ部が焼き付いてしまい、ボルトを弛緩することが困難となり、燃焼器のメンテナンスに支障をきたしてしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、ケーシングの取外しを容易として内部のメンテナンス性の向上を図る回転機械及び回転機械の組立方法、回転機械のメンテナンス方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の回転機械は、ケーシング内に回転体が回転自在に支持される回転機械において、半割れ形状をなす上下の外ケーシング部から構成される外側ケーシングと、半割れ形状をなす上下の内ケーシング部から構成されて前記外側ケーシングの内側に設置される内側ケーシングと、前記外側ケーシングと前記内側ケーシングとにおける径方向嵌合部を前記回転体の軸心方向に押圧支持する押圧支持機構と、を有することを特徴とするものである。

従って、押圧支持機構により外側ケーシングの内側に設置される内側ケーシングとを軸心方向に押圧支持していることから、外側ケーシングと内側ケーシングとの間にねじ係合部がなく、ねじ部の焼き付けを回避することができる。そのため、押圧支持機構による外側ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除するだけで、内側ケーシングから外側ケーシングを取外すことができる。また、押圧支持機構による外側ケーシングと内側ケーシングとの押圧が解除できなくても、外側ケーシングに対して径方向における外側に荷重を作用させることで、外側ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除しなくても外側ケーシングを取外すことができる。その結果、ケーシングの取外しを容易にして内部の構造物のメンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明の回転機械で、前記押圧支持機構は、前記外側ケーシングの嵌合部と前記内側ケーシングの嵌合部の一方にねじ係合し、他方に押圧する支持パッドを有することを特徴としている。

従って、支持パッドを回転するだけで、支持パッドによる外側ケーシングと内側ケーシングとの押圧支持及び押圧の解除を行うことができ、外側ケーシングにおける組付作業及び解体作業の作業性を向上することができる。

本発明の回転機械で、前記外側ケーシングの嵌合部が凹形状をなし、前記内側ケーシングの嵌合部が凸形状をなし、前記支持パッドは、前記内側ケーシングの嵌合部にねじ係合することを特徴としている。

従って、外側ケーシングの凹形状をなす嵌合部に内側ケーシングの凸形状をなす嵌合部が嵌合したとき、支持パッドを回転するだけで、外側ケーシングに押圧支持または押圧解除することができ、作業性を向上することができる。

本発明の回転機械で、前記支持パッドの回転を阻止する回り止め機構が設けられることを特徴としている。

従って、支持パッドを回転して外側ケーシングと内側ケーシングを押圧支持したあと、回り止め機構により支持パッドの回転が阻止されることで、振動などにより外側ケーシングと内側ケーシングの押圧支持が解除されることが抑制される。

本発明の回転機械で、前記回り止め機構は、前記支持パッドの基端部に係止する係止部材と、前記係止部材を前記外側ケーシングまたは前記内側ケーシングに固定する固定部材とを有することを特徴としている。

従って、支持パッドを回転して外側ケーシングと内側ケーシングを押圧支持したあと、係止部材を支持パッドの基端部に係止し、固定部材により係止部材を外側ケーシングまたは内側ケーシングに固定する。そのため、簡単な構成で容易に支持パッドの回転を阻止することができ、また、固定部材が焼き付きを起こした場合、この固定部材を排除することで係止部材を取外すことができる。

本発明の回転機械で、前記外側ケーシングに対して前記内側ケーシングを径方向に移動自在に支持する芯出機構が設けられることを特徴としている。

従って、芯出機構により外側ケーシングに対して内側ケーシングが径方向に移動自在であることから、外側ケーシングと内側ケーシングに熱延びが発生しても、各ケーシングの中心がずれることがなくなる。

また、本発明の回転機械の組立方法は、上下に半割れ形状をなすケーシング内に軸受を介して回転軸が回転自在に支持されると共に、前記ケーシングの内部であって前記回転軸の外周側に内側ケーシングが設けられた回転機械において、前記ケーシングにおける上部ケーシングを内側ケーシングの端部に径方向に嵌合する工程と、支持パッドにより前記ケーシングと前記内側ケーシングとの嵌合部を前記回転軸の軸心方向に押圧支持する工程と、を有することを特徴としている。

従って、支持パッドにより上部ケーシングと内側ケーシングとを軸心方向に押圧支持していることから、支持パッドによる上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除するだけで、内側ケーシングから上部ケーシングを取外すことができる。また、支持パッドによる上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧が解除できなくても、上部ケーシングに対して径方向における外側に荷重を作用させることで、上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除して上部ケーシングを取外すことができる。その結果、ケーシングの取外しを容易として燃焼器のメンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明の回転機械の組立方法では、前記支持パッドは、前記上部ケーシングと前記内側ケーシングの一方にねじ係合しており、前記上部ケーシングが前記内側ケーシングの端部に嵌合したとき、前記支持パッドを回転することで前記上部ケーシングと前記内側ケーシングの他方に押圧することを特徴としている。

従って、支持パッドを回転するだけで、支持パッドによる上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧支持及び押圧解除を行うことができ、上部ケーシングにおける組付作業及び解体作業の作業性を向上することができる。

本発明の回転機械の組立方法では、前記支持パッドにより前記上部ケーシングと前記中間軸カバーを押圧支持した後、前記上部ケーシングと前記中間軸カバーに対して前記支持パッドの回り止めを行うことを特徴としている。

従って、振動などにより上部ケーシングと内側ケーシングの押圧支持が解除されることが抑制される。

本発明の回転機械のメンテナンス方法は、上下に半割れ形状をなすケーシング内に軸受を介して回転軸が回転自在に支持されると共に、前記ケーシングの内部であって前記回転軸の外周側に内側ケーシングが設けられた回転機械において、前記ケーシングにおける上部ケーシングと下部ケーシングとの締結を解除する工程と、前記下部ケーシングに対して前記上部ケーシングを上昇させて離脱させる工程と、前記ケーシング内部をメンテナンスする工程と、前記上部ケーシングを前記内側ケーシングの端部に径方向に嵌合する工程と、支持パッドにより前記上部ケーシングと前記内側ケーシングとの嵌合部を前記回転軸の軸心方向に押圧支持する工程と、前記上部ケーシングを下部ケーシングに締結する工程と、を有することを特徴としている。

従って、支持パッドにより上部ケーシングと内側ケーシングとを軸心方向に押圧支持していることから、支持パッドによる上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除するだけで、内側ケーシングから上部ケーシングを取外すことができる。また、支持パッドによる上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧が解除できなくても、上部ケーシングに対して径方向における外側に荷重を作用させることで、上部ケーシングと内側ケーシングとの押圧を解除して上部ケーシングを取外すことができる。その結果、ケーシングの取外しを容易として燃焼器のメンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明の回転機械及び回転機械の組立方法、回転機械のメンテナンス方法によれば、押圧支持機構（支持パッド）により上部ケーシングと内側ケーシングとを軸心方向に押圧支持しているので、ケーシングの取外しを容易として内部の構造物（燃焼器）のメンテナンス性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態のガスタービンにおける燃焼器の近傍を表す断面図である。 図２は、中間軸カバーを表す正面図である。 図３は、固定パッドによる中間軸カバーの取付部を表す正面図である。 図４は、固定パッドによる中間軸カバーの取付部を表す図３のIV−IV断面図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。 図６は、図３のVI−VI断面図である。 図７は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す正面図である。 図８は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す図７のVIII−VIII断面図である。 図９は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す図７のIX−IX断面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。 図１１は、燃焼器のメンテナンス方法の作業手順を表すフローチャートである。 図１２は、固定パッドによる中間軸カバーの固定方法を表す概略図である。 図１３は、固定パッドによる中間軸カバーの固定方法を表す概略図である。 図１４は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転機械、回転機械の組立方法、回転機械のメンテナンス方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１４は、本実施形態のガスタービンの全体構成を表す概略図である。

本実施形態のガスタービンは、図１４に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成されている。このガスタービンは、回転軸３２の外側に軸心Ｏの方向に沿って圧縮機１１とタービン１３が配置されると共に、圧縮機１１とタービン１３との間に複数の燃焼器１２が配置されている。そして、ガスタービンは、同軸上に図示しない発電機（電動機）が連結され、発電可能となっている。

圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口２０を有し、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と複数の動翼２４が空気の流動方向（後述するロータ３２の軸心Ｏの方向）に交互に配設されてなり、その外側に抽気室２５が設けられている。この圧縮機１１は、空気取入口２０から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、ケーシング１４に供給する。この圧縮機１１は、同軸上に連結された電動機により起動する。

燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮されてケーシング１４に溜められた高温・高圧の圧縮空気と燃料が供給され、燃焼することで、燃焼ガスを生成する。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と複数の動翼２８が燃焼ガスの流動方向（ロータ３２の軸心Ｏの方向）に交互に配設されている。そして、このタービン車室２６には、下流側に排気車室２９を介して排気室３０が配設されている。排気室３０は、タービン１３に連結する排気ディフューザ３１を有している。このタービン１３は、燃焼器１２からの燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。

圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３は、排気室３０の中心部を貫通するように軸心Ｏの方向に沿ったロータ（回転軸）３２が配置されている。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持されると共に、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたディスクが複数重ねられて固定されている。また、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、空気取入口２０側の端部に発電機の駆動軸が連結されている。

そして、このガスタービンは、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３５に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３６により支持され、排気室３０が脚部３７により支持されている。

圧縮機１１にて、空気取入口２０から取り込まれた空気が、入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。タービンにて、燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３における複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機を駆動する。そして、タービン１３を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとして大気に放出される。

このように構成されたガスタービンにて、燃焼器１２は、圧縮機１１とタービン１３との間で、周方向に所定間隔で複数配置されている。そして、各燃焼器１２は、中間軸カバーの外側に支持されており、この中間軸カバーは、外周端部が燃焼器ケーシングに連結されている。そのため、燃焼器をメンテナンスするとき、燃焼器ケーシングの締結を解除し、中間軸カバーとの連結を解除した後、燃焼器ケーシングを取り外して燃焼器のメンテナンス作業を行う。

図１は、本実施形態のガスタービンにおける燃焼器の近傍を表す断面図、図２は、中間軸カバーを表す正面図、図３は、固定パッドによる中間軸カバーの取付部を表す正面図、図４は、固定パッドによる中間軸カバーの取付部を表す図３のIV−IV断面図、図５は、図４のＶ−Ｖ断面図、図６は、図３のVI−VI断面図である。

図１及び図２に示すように、燃焼器ケーシング（外側ケーシング）４１は、ロータ３２（図１４参照）の軸心Ｏの方向に沿った円筒形状をなしている。この燃焼器ケーシング４１は、半割れ形状をなす上部ケーシング（外ケーシング部）４２と下部ケーシング（外ケーシング部）４３とから構成され、左右の外周フランジ部４２ａ，４３ａが上下に密着して複数のボルト４４により一体に連結されている。そして、上部ケーシング４２は、外周フランジ部４２ａに切欠部４２ｂが形成され、ジャッキ（昇降装置）４５を配置可能となっている。

また、燃焼器ケーシング４１は、軸心Ｏの方向における一方に取付フランジ４１ａが形成され、他方に取付フランジ４１ｂが形成されている。そして、燃焼器ケーシング４１は、取付フランジ４１ａが圧縮機車室（ケーシング）２１の取付フランジ２１ａと密着し、ボルト４６により連結され、取付フランジ４１ｂがタービン車室（ケーシング）２６の取付フランジ２６ａと密着し、ボルト４７により連結されている。

この燃焼器ケーシング４１は、周方向に所定間隔で複数の燃焼器１２が装着されている。燃焼器外筒５１は、燃焼器ケーシング４１に形成された取付孔に配置されており、内部に所定間隔をあけて燃焼器内筒５２が支持され、この燃焼器内筒５２は、先端部に燃焼器尾筒５３が連結されている。燃焼器内筒５２は、内部の中心にパイロット燃焼バーナ５４が配置されると共に、内周面に周方向に沿ってパイロット燃焼バーナ５４を取り囲むように複数のメイン燃焼バーナ５５が配置されている。また、燃焼器尾筒５３は、先端部がタービン静翼２７に連結されている。

また、燃焼器外筒５１は、トップハット部５６が嵌合し、複数の締結ボルト（図示略）により締結されており、このトップハット部５６に燃料ポート５７，５８，５９が設けられている。そして、図示しないパイロット燃料ラインがパイロット燃焼バーナ５４の燃料ポート５７に連結され、図示しないメイン燃焼ラインが各メイン燃焼バーナ５５の燃料ポート５８に連結され、図示しないトップハット燃焼ラインが燃料ポート５９に連結されている。

従って、高温・高圧の圧縮空気の空気流が燃焼器内筒５２内に流れ込み、この燃焼器内筒５２内にて、この圧縮空気がメイン燃焼バーナ５５から噴射された燃料と混合され、予混合気の旋回流となって燃焼器尾筒５３内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロット燃焼バーナ５４から噴射された燃料と混合され、図示しない種火として燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器尾筒５３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が燃焼器尾筒５３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メイン燃焼バーナ５５から燃焼器尾筒５３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。そして、燃焼ガスがタービン１３に送られる。

この複数の燃焼器１２は、中間軸カバー（内側ケーシング）６１に支持されている。この中間軸カバー６１は、燃焼器ケーシング４１内に配置され、軸心Ｏの方向に沿った円筒形状をなしている。この中間軸カバー６１は、半割れ形状をなす上部ケーシング（内ケーシング部）６２と下部ケーシング（内ケーシング部）６３とから構成され、左右の外周フランジ部６２ａ，６３ａが上下に密着して複数のボルト６４により一体に連結されている。

また、中間軸カバー６１は、一端部６１ａと他端部６１ｂが周方向に所定間隔をもって配置された複数のストラット６１ｃにより連結され、軸心Ｏの方向における一端部６１ａが圧縮機１１側に延出して燃焼器ケーシング４１に連結され、他端部６１ｂがタービン１３側に延出して静翼２７を支持している。中間軸カバー６１は、冷却マニホールド６１ｄを有し、この冷却マニホールド６１ｄに供給された冷却空気を図示しない冷却通路を通して各静翼２７内に供給している。

そして、中間軸カバー６１は、一端部６１ａから外方に向けた取付ブラケット６５が延出され、燃焼器１２は、燃焼器内筒５２がこの取付ブラケット６５を介して中間軸カバー６１に支持されている。

燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１の一端部６１ａは、径方向に嵌合し、その嵌合部が押圧支持機構７１により軸心Ｏの方向に押圧支持されている。また、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１の一端部６１ａは、芯出機構７２により径方向に移動自在に支持されている。この押圧支持機構７１と芯出機構７２は、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１における径方向におけるほぼ同位置で、周方向に所定間隔をあけて複数設けられている。

押圧支持機構７１において、図３から図６に示すように、燃焼器ケーシング４１（上部ケーシング４２）は、燃焼器１２の取付位置より軸心Ｏ側に位置して凹形状をなす被嵌合部８１が周方向に沿って形成されることで、リング形状をなす取付部８２が形成されている。一方、中間軸カバー６１は、一端部６１ａに凸形状をなす嵌合部８３が形成され、嵌合部８３に段部８３ａが形成されている。凹形状をなす被嵌合部８１は、径方向における軸心Ｏ側に開口し、凸形状をなす嵌合部８３は、径方向における外側に向いている。

燃焼器ケーシング４１における被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３が所定隙間Ｓをもって嵌合可能となっている。この場合、燃焼器ケーシング４１は、上部ケーシング４２と下部ケーシング４３とから構成され、中間軸カバー６１は、上部ケーシング６２と下部ケーシング６３とから構成されていることから、組付順序としては、下部ケーシング４３、下部ケーシング６３、上部ケーシング６２、上部ケーシング４２となる。

燃焼器ケーシング４１は、取付部８２に軸心Ｏ方向に沿って貫通孔８４が形成されている。一方、中間軸カバー６１は、嵌合部８３にねじ孔８５と凹部８６が形成されている。この場合、ねじ孔８５が取付部８２側に形成され、取付部８２と反対側に凹部８６が形成されており、凹部８６の内径は、ねじ孔８５の内径より大きく設定されている。燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３が嵌合したとき、貫通孔８４とねじ孔８５と凹部８６が同心状に位置する。

支持パッド８７は、ねじ部８７ａと押圧部８７ｂとを有し、基端部側（図４にて、右側）にねじ部８７ａが形成され、先端部側（図４にて、左側）に押圧部８７ｂが形成されている。この場合、押圧部８７ｂの外径は、ねじ部８７ａの外径より大きく設定されている。支持パッド８７は、ねじ部８７ａが中間軸カバー６１における嵌合部８３のねじ孔８５に螺合可能であり、押圧部８７ｂが中間軸カバー６１における嵌合部８３の凹部８６に侵入可能となっている。支持パッド８７は、ねじ部８７ａが凹部８６側からねじ孔８５に螺合している。

支持パッド８７は、基端部に係止穴８７ｃが形成されている。この係止孔８７ｃは、六角形状をなす孔であり、所定の深さに設定されている。支持パッド８７は、工具（例えば、トルクレンチ）Ｔ（図１３参照）における六角形状をなす係止部Ｔ１が係止穴８７ｃに係止可能である。この工具Ｔを回転することにより支持パッド８７を回転すると、この支持パッド８７をねじ孔８５の軸方向に沿って移動することができる。

そのため、支持パッド８７のねじ部８７ａが中間軸カバー６１のねじ孔８５に螺合し、押圧部８７ｂが凹部８６に侵入した状態で、燃焼器ケーシング４１における被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３を嵌合し、取付部８２が段部８３ａに当接することで位置決めされる。ここで、工具Ｔにおける係止部Ｔ１を貫通孔８４から係止穴８７ｃに係止し、工具Ｔにより支持パッド８７を正回転すると、この支持パッド８７がねじ孔８５の軸方向に沿って前進し、押圧部８７ｂが燃焼器ケーシング４１における被嵌合部８１に押圧すると共に、嵌合部８３が取付部８２に押圧することで、燃焼器ケーシング４１が中間軸カバー６１に押圧支持される。一方、工具Ｔにより支持パッド８７を逆回転すると、この支持パッド８７がねじ孔８５の軸方向に沿って後退し、押圧部８７ｂが燃焼器ケーシング４１における被嵌合部８１から離間すると共に、嵌合部８３が取付部８２から離間することで、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１との押圧支持が解除される。

また、押圧支持機構７１は、支持パッド８７の回転を阻止する回り止め機構７３が設けられている。この回り止め機構７３は、支持パッド８７の基端部に係止する係止部材としての係止ロッド９１と、係止ロッド９１を燃焼器ケーシング４１に固定する固定部材としての固定板９２と固定ボルト９３とナット９４とを有している。

係止ロッド９１は、基端部にねじ部９１ａが形成され、中間部にリング形状をなすフランジ部９１ｂが設けられ、先端部に六角形状をなす係止部９１ｃが設けられている。フランジ部９１ｂは、燃焼器ケーシング４１における取付部８１の貫通孔８４に嵌合可能であり、係止部９１ｃは、支持パッド８７の係止孔８７ｃに係止可能である。固定板９２は、第１貫通孔９２ａと第２貫通孔９２ｂが形成されており、第１貫通孔９２ａに係止ロッド９１のねじ部９１ａが貫通可能である。固定ボルト９３は、固定板９２の第２貫通孔９２ｂに貫通可能であり、ねじ部９３ａが燃焼器ケーシング４１の取付部８２に形成されたねじ孔８２ａに螺合可能である。ナット９４は、固定板９２の第２貫通孔９２ｂを貫通した係止ロッド９１のねじ部９１ａに螺合可能である。

そのため、回り止め機構７３は、支持パッド８７が燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１に押圧すると共に、嵌合部８３が取付部８２に押圧して燃焼器ケーシング４１が中間軸カバー６１に押圧支持された状態で、支持パッド８７の回転を阻止する。係止ロッド９１の係止部９１ｃを貫通孔８４から支持パッド８７の係止穴８７ｃに係止し、フランジ部９１ｂを貫通孔８４に嵌合する。そして、係止ロッド９１のねじ部９１ａが固定板９２の第１貫通孔９２ａに貫通するように燃焼器ケーシング４１の取付部８２に密着し、固定ボルト９３のねじ部９３ａを固定板９２の第２貫通孔９２ｂから取付部８２のねじ孔８２ａに螺合すると共に、ナット９４を係止ロッド９１のねじ部９１ａに螺合可能する。すると、係止ロッド９１が燃焼器ケーシング４１に固定されることでその回転が拘束され、係止ロッド９１が掛止した支持パッド８７の回転も拘束される。

図７は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す正面図、図８は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す図７のVIII−VIII断面図、図９は、芯出ピンによる中間軸カバーの取付部を表す図７のIX−IX断面図、図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。

芯出機構７２において、図７から図１０に示すように、燃焼器ケーシング４１は、取付部８２に軸心Ｏ方向に沿って貫通孔１０１が形成されると共に、この貫通孔１０１における周方向の両側にねじ孔１０２がそれぞれ形成されている。一方、中間軸カバー６１は、嵌合部８３に係合溝１０３が形成されている。この場合、取付部８２の貫通孔１０１は、円形孔であるが、嵌合部８３の係合溝１０３は、貫通孔１０１の内径より幅の狭い溝であり、嵌合部８３の外周側に開放されている。燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３が嵌合したとき、貫通孔１０１と係合溝１０３が周方向における同位置になる。

芯出ピン１０４は、円柱部１０４ａとガイド部１０４ｂとを有し、基端部側（図８にて、上側）に円柱部１０４ａが形成され、先端部側（図８にて、下側）にガイド部１０４ｂが形成されている。この場合、円柱部１０４ａの外径とガイド部１０４ｂの最大外径は同じであるが、ガイド部１０４ｂは、外周面に互いに平行をなす平坦面１０４ｃが形成されることで、その幅が小さく設定されている。芯出ピン１０４は、円柱部１０４ａが取付部８２の貫通孔１０１に嵌合可能であり、ガイド部１０４ｂが嵌合部８３の係合溝１０３に係合可能となっている。この場合、ガイド部１０４ｂは、平坦面１０４ｃが係合溝１０３の両面に接触する。また、芯出ピン１０４は、基端部にねじ孔１０４ｄが形成されており、図示しない工具をこのねじ孔１０４ｄに螺合することで、工具を介して芯出ピン１０４を貫通孔１０１及び係合溝１０３から抜き取ることができる。

固定板１０５は、２個の貫通孔１０５ａが形成されている。燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３が嵌合したとき、固定板１０５の各貫通孔１０５ａと取付部における各ねじ孔１０２が同心状に位置する。２個の固定ボルト１０６は、固定板１０５の各貫通孔１０５ａに貫通可能であり、ねじ部１０６ａが取付部８２の各ねじ孔１０２に螺合可能である。

そのため、芯出ピン１０４は、円柱部１０４ａが取付部８２の貫通孔１０１に嵌合し、ガイド部１０４ｂが嵌合部８３の係合溝１０３に係合しており、固定ボルト１０６により取付部８２に固定された固定板１０５が密着して脱落が阻止されている。この状態で、芯出ピン１０４は、燃焼器ケーシング４１側に固定され、ガイド部１０４ｂが係合溝１０３を介して中間軸カバー６１に連結されている。ここで、係合溝１０３は、燃焼器ケーシング４１及び中間軸カバー６１の径方向に沿って設けられていることから、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１は、熱延びに対して中心位置がずれることなら相対移動することができる。

ここで、本実施形態のガスタービンの組立方法（回転機械の組立方法）並びにガスタービンのメンテナンス方法（回転機械のメンテナンス方法）について説明する。図１１は、燃焼器のメンテナンス方法の作業手順を表すフローチャート、図１２及び図１３は、固定パッドによる中間軸カバーの固定方法を表す概略図である。

本実施形態のガスタービンの組立方法は、複数の燃焼器１２を被覆するように燃焼器ケーシング４１における上部ケーシング４２を中間軸カバー６１の端部に径方向に嵌合する工程と、支持パッド８７により燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１と中間軸カバー６１との嵌合部８３をロータ３２の軸心方向に押圧支持する工程とを有している。

また、本実施形態のガスタービンのメンテナンス方法は、燃焼器ケーシング４１における上部ケーシング４２の締結を解除する工程と、下部ケーシング４３に対して上部ケーシング４２を上昇させて離脱させる工程と、燃焼器１２をメンテナンスする工程と、上部ケーシング４２により複数の燃焼器１２を被覆するように中間軸カバー６１に径方向に嵌合する工程と、支持パッド８７により上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との嵌合部８３をロータ３２の軸方向に押圧支持する工程と、上部ケーシング４２を締結する工程とを有している。

ガスタービンのメンテナンス方法（ガスタービンの組立方法）を具体的に説明すると、図１１に示すように、ステップ１１にて、燃焼器１２におけるノズル部を取外す。このノズル部とは、図１に示すように、パイロット燃焼バーナ５４、メイン燃焼バーナ５５、トップハット部５６、燃料ポート５７，５８，５９である。図１１に戻り、ステップＳ１２にて、回り止め機構７３を解除する。図４及び図６に示すように、固定ボルト９３を弛緩すると共に、ナット９４を弛緩して固定板９２を取外し、貫通孔８４から係止ロッド９１を抜き取る。すると、支持パッド８７は、係止穴８７ｃから係止ロッド９１の係止部９１ｃが取り外されることで、支持パッド８７の回り止めが解除される。

なお、固定ボルト９３やナット９４が焼き付いて弛緩することができないとき、切断工具により固定ボルト９３の頭部や係止ロッド９１のねじ部９１ａ（ナット９４）を切断することで、貫通孔８４から係止ロッド９１を抜き取ることができる。

図１１に戻り、ステップＳ１３にて、芯出ピン１０４を取外す。図８に示すように、２個の固定ボルト１０６を弛緩して取付部８２から固定板１０５を取外し、図示しない工具を芯出ピン１０４のねじ孔１０４ｄに螺合し、工具を介して芯出ピン１０４を貫通孔１０１及び係合溝１０３から抜き取る。図１１に戻り、ステップＳ１４にて、燃焼器ケーシング４１（上部ケーシング４２）が固定されているボルト４６，４７を取外す。図１に示すように、ボルト４６を弛緩することで、上部ケーシング４２と圧縮機車室２１との締結を解除すると共に、ボルト４７を弛緩することで、上部ケーシング４２とタービン車室２６との締結を解除する。

図１１に戻り、ステップＳ１５にて、上部ケーシング４２を取外す。図２に示すように、複数のボルト４４を弛緩した後、上部ケーシング４２の外周フランジ部４２ａにおける切欠部４２ｂと、下部ケーシング４３における外周フランジ部４３ａとの間にジャッキ４５を配置する。そして、このジャッキ４５を伸長作動することで、下部ケーシング４３に対して上部ケーシング４２を持ち上げ、両者を分離させる。このとき、上部ケーシング４２は、支持パッド８７により中間軸カバー６１に押圧支持されているが、ジャッキ４５によりこの押圧支持力よりも大きな荷重を付与することで、下部ケーシング４３から上部ケーシング４２を分離させる。

なお、上部ケーシング４２を取外した後、図１３に示すように、工具Ｔにより支持パッド８７を逆回転し、支持パッド８７をねじ孔８５の軸方向に沿って後退させ、押圧部８７ｂを凹部８６内に収納しておく。

図１１に戻り、ステップＳ１６にて、燃焼器１２のメンテナンス作業を行う。図１に示すように、下部ケーシング４３から上部ケーシング４２が取外されると、複数の燃焼器１２が露出することから、作業者は、燃焼器１２のメンテナンス作業を行うことができる。

図１１に戻り、ステップＳ１７にて、上部ケーシング４２を取付ける。図２及び図１２に示すように、上部ケーシング４２を下降して下部ケーシング４３上に載置すると共に、被嵌合部８１を中間軸カバー６１の嵌合部８３に嵌合し、複数のボルト４４を締結する。図１１に戻り、ステップＳ１８にて、ボルト４６，４７により上部ケーシング４２を固定する。図１に示すように、ボルト４６を締結することで、上部ケーシング４２と圧縮機車室２１とを締結すると共に、ボルト４７を締結することで、上部ケーシング４２とタービン車室２６とを締結する。

図１１に戻り、ステップＳ１９にて、芯出ピン１０４を取付ける。図８に示すように、芯出ピン１０４の円柱部１０４ａを取付部８２の貫通孔１０１に嵌合し、ガイド部１０４ｂを嵌合部８３の係合溝１０３に係合する。そして、取付部８２に固定板１０５を密着させ、固定ボルト１０６によりこの固定板１０５を固定する。そのため、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１は、熱延びに対して中心位置がずれることから相対移動に支持される。

図１１に戻り、ステップＳ２０にて、支持パッド８７を取付ける。図１３に示すように、工具Ｔにおける係止部Ｔ１を貫通孔８４から係止穴８７ｃに係止し、工具Ｔにより支持パッド８７を正回転する。すると、支持パッド８７がねじ孔８５の軸方向に沿って前進し、押圧部８７ｂが燃焼器ケーシング４１における被嵌合部８１に押圧すると共に、嵌合部８３が取付部８２に押圧する。そのため、燃焼器ケーシング４１に中間軸カバー６１が押圧支持される。

図１１に戻り、ステップＳ２１にて、回り止め機構７３を装着する。図４に示すように、係止ロッド９１の係止部９１ｃを貫通孔８４から支持パッド８７の係止穴８７ｃに係止し、フランジ部９１ｂを貫通孔８４に嵌合する。そして、固定板９２を第１貫通孔９２ａに係止ロッド９１のねじ部９１ａが貫通するように取付部８２に密着させ、固定ボルト９３により固定板９２を取付部８２に固定すると共に、ナット９４を係止ロッド９１のねじ部９１ａに締結する。そのため、係止ロッド９１が燃焼器ケーシング４１に固定されることでその回転が拘束され、係止ロッド９１が掛止した支持パッド８７の回転も拘束される。

図１１に戻り、ステップＳ２２にて、ノズル部を装着する。図１に示すように、パイロット燃焼バーナ５４、メイン燃焼バーナ５５、トップハット部５６、燃料ポート５７，５８，５９を燃焼器１２に取付ける。ここで、燃焼器１２のメンテナンス作業が完了する。

このように本実施形態の回転機械にあっては、半割れ形状をなす上下のケーシング４２，４３から構成される燃焼器ケーシング４１と、半割れ形状をなす上下のケーシング６１，６２から構成されて燃焼器ケーシング４１内で燃焼器１２を支持する中間軸カバー６１と、燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１と中間軸カバー６１の嵌合部８３をロータ３２の軸方向に押圧支持する押圧支持機構７１とを設けている。

従って、押圧支持機構７１により燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１とを軸方向に押圧支持していることから、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１との間にねじ係合部がなく、ねじ部の焼き付けを回避することができる。そのため、押圧支持機構７１による燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１との押圧を解除するだけで、中間軸カバー６１から燃焼器ケーシング４１の上部ケーシング４２を取外すことができる。また、押圧支持機構７１による燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１との押圧が解除できなくても、上部ケーシング４２に対して径方向における外側に荷重を作用させることで、上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧を解除して上部ケーシング４２を取外すことができる。その結果、燃焼器ケーシング４１の取外しを容易として内部の燃焼室のメンテナンス性の向上を図ることができる。

本実施形態の回転機械では、押圧支持機構７１として、中間軸カバー６１の嵌合部８３にねじ係合して上部ケーシング４２の被嵌合部８１に押圧する支持パッド８７を設けている。従って、支持パッド８７を回転するだけで、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧支持及び押圧解除を行うことができ、燃焼器ケーシング４１における組付作業及び解体作業の作業性を向上することができる。

本実施形態の回転機械では、上部ケーシング４２の被嵌合部８１が凹形状とし、中間軸カバー６１の嵌合部８３が凸形状とし、支持パッド８７を中間軸カバー６１の嵌合部８３にねじ係合している。従って、上部ケーシング４２の凹形状をなす被嵌合部８１に中間軸カバー６１の凸形状をなす嵌合部８３が嵌合したとき、支持パッド８７を回転するだけで、上部ケーシング４２に押圧支持または押圧解除することができ、作業性を向上することができる。

本実施形態の回転機械では、支持パッド８７の回転を阻止する回り止め機構７３を設けている。従って、支持パッド８７を回転して上部ケーシング４２と中間軸カバー６１を押圧支持したあと、回り止め機構７３により支持パッド８７の回転が阻止されることで、振動などにより燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１の押圧支持が解除されることが抑制され、信頼性を向上することができる。

本実施形態の回転機械では、回り止め機構７３として、支持パッド８７の基端部に係止する係止ロッド９１と、係止ロッド９１を上部ケーシング４２に固定する固定板９２と固定ボルト９３とナット９４とを設けている。従って、支持パッド８７を回転して上部ケーシング４２と中間軸カバー６１を押圧支持したあと、係止ロッド９１を支持パッド８７の基端部に係止して上部ケーシング４２に固定する。そのため、簡単な構成で容易に支持パッド８７の回転を阻止することができ、また、固定ロッドが焼き付きを起こした場合、この固定ロッドを切除することで係止ロッド９１を取外すことができ、信頼性を向上することができる。

本実施形態の回転機械では、燃焼器ケーシング４１に対して中間軸カバー６１を径方向に移動自在に支持する芯出機構７２を設けている。従って、芯出機構７２により燃焼器ケーシング４１に対して中間軸カバー６１が径方向に移動自在であることから、燃焼器ケーシング４１と中間軸カバー６１に熱延びが発生しても、両者の中心がずれることはなく、装置の信頼性を向上することができる。

また、本実施形態のガスタービンの組立方法にあっては、複数の燃焼器１２を被覆するように燃焼器ケーシング４１における上部ケーシング４２を中間軸カバー６１の端部に径方向に嵌合する工程と、支持パッド８７により燃焼器ケーシング４１の被嵌合部８１と中間軸カバー６１との嵌合部８３をロータ３２の軸心方向に押圧支持する工程とを有している。

従って、支持パッド８７により上部ケーシング４２と中間軸カバー８１とを軸心方向に押圧支持していることから、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧を解除するだけで、中間軸カバー６１から上部ケーシング４２を取外すことができる。また、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧が解除できなくても、上部ケーシング４２に対して径方向における外側に荷重を作用させることで、上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧を解除して上部ケーシング４２を取外すことができる。その結果、上部ケーシング４２の取外しを容易として燃焼器１２のメンテナンス性の向上を図ることができる。

本実施形態のガスタービンの組立方法では、支持パッド８７は、中間軸カバー６１の嵌合部８３にねじ係合しており、上部ケーシング４２の被嵌合部８１に中間軸カバー６１の嵌合部８３が嵌合したとき、支持パッド８７を回転することで上部ケーシング４２と中間軸カバー６１を押圧する。従って、支持パッド８７を回転するだけで、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧支持及び押圧解除を行うことができ、上部ケーシング４２における組付作業及び解体作業の作業性を向上することができる。

本実施形態のガスタービンの組立方法では、支持パッド８７により上部ケーシング４２と中間軸カバー６１とを押圧支持した後、上部ケーシング４２と中間軸カバー６１に対して支持パッド８７の回り止めを行う。従って、振動などにより上部ケーシング４２と中間軸カバー６１の押圧支持が解除されることが抑制され、信頼性を向上することができる。

また、本実施形態のガスタービンのメンテナンス方法にあっては、燃焼器ケーシング４１における上部ケーシング４２の締結を解除する工程と、下部ケーシング４３に対して上部ケーシング４２を上昇させて離脱させる工程と、燃焼器１２をメンテナンスする工程と、上部ケーシング４２により複数の燃焼器１２を被覆するように中間軸カバー６１に径方向に嵌合する工程と、支持パッド８７により上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との嵌合部をロータ３２の軸方向に押圧支持する工程と、上部ケーシング４２を締結する工程とを有している。

従って、支持パッド８７により上部ケーシング４２と中間軸カバー６１とを軸方向に押圧支持していることから、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧を解除するだけで、中間軸カバー６１から上部ケーシング４２を取外すことができる。また、支持パッド８７による上部ケーシング４２と中間軸カバー６１との押圧が解除できなくても、上部ケーシング４２に対して径方向外側に荷重を作用させることで、上部ケーシング４２を取外すことができる。その結果、燃焼器ケーシング４１の取外しを容易として燃焼器１２のメンテナンス性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態にて、押圧支持機構７１として支持パッド８７を設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、支持パッド８７にて、ねじ部８７ａと押圧部８７ｂを一体に形成したが、別部材として一体に固定して構成してもよい。また、支持パッド８７を中間軸カバー６１側に設け、燃焼器ケーシング４１側に押圧するように構成したが、支持パッド８７を燃焼器ケーシング４１側に設け、中間軸カバー６１側に押圧するように構成してもよい。

また、上述した実施形態にて、回り止め機構７３として支持パッド８７の六角形状の係止穴８７ｃを形成し、係止ロッド９１の六角形状の係止部９１ｃが掛止するように構成したが、この形状は、六角形に限らず、他の多角形や十字形、複数の孔（突起）などであってもよい。また、固定部材として固定板９２と固定ボルト９３とナット９４を設けたが、この構成に限定されるものではなく、係止部材を回転不能に固定されことができれば、いずれの構成であってもよい。

また、上述した実施形態にて、内側ケーシングが支持する構造物として、中間軸カバー６１が支持する燃焼器１２としたが、この関係に限定されるものではない。また、本発明の回転機械をガスタービンに適用して説明したが、他の回転機械として、例えば、蒸気タービンに適用してもよい。

１１ 圧縮機
１２ 燃焼器（構造物）
１３ タービン
１４ ケーシング
２１ 圧縮機車室
２３ 静翼
２４ 動翼
２６ タービン車室
３２ ロータ（回転軸）
４１ 燃焼器ケーシング（外側ケーシング）
４２ 上部ケーシング
４３ 下部ケーシング
４５ ジャッキ
６１ 中間軸カバー（内側ケーシング）
６２ 上部ケーシング
６３ 下部ケーシング
７１ 押圧支持機構
７２ 芯出機構
７３ 回り止め機構
８１ 被嵌合部
８２ 取付部
８３ 嵌合部
８４ 貫通孔
８５ ねじ孔
８７ 支持パッド
９１ 係止ロッド（係止部材）
９２ 固定板（固定部材）
９３ 固定ボルト（固定部材）
９４ ナット（固定部材）
１０１ 貫通孔
１０２ ねじ孔
１０３ 係合溝
１０４ 芯出ピン
１０５ 固定板
１０６ 固定ボルト

Claims (10)

1. ケーシング内に回転体が回転自在に支持される回転機械において、
   半割れ形状をなす上下の外ケーシング部から構成される外側ケーシングと、
   半割れ形状をなす上下の内ケーシング部から構成されて前記外側ケーシングの内側に設置される内側ケーシングと、
   前記外側ケーシングと前記内側ケーシングとにおける径方向嵌合部を前記回転体の軸心方向に押圧支持する押圧支持機構と、
   を有することを特徴とする回転機械。
2. 前記押圧支持機構は、前記外側ケーシングの嵌合部と前記内側ケーシングの嵌合部の一方にねじ係合し、他方に押圧する支持パッドを有することを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
3. 前記外側ケーシングの嵌合部が凹形状をなし、前記内側ケーシングの嵌合部が凸形状をなし、前記支持パッドは、前記内側ケーシングの嵌合部にねじ係合することを特徴とする請求項２に記載の回転機械。
4. 前記支持パッドの回転を阻止する回り止め機構が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転機械。
5. 前記回り止め機構は、前記支持パッドの基端部に係止する係止部材と、前記係止部材を前記外側ケーシングまたは前記内側ケーシングに固定する固定部材とを有することを特徴とする請求項４に記載の回転機械。
6. 前記外側ケーシングに対して前記内側ケーシングを径方向に移動自在に支持する芯出機構が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転機械。
7. 上下に半割れ形状をなすケーシング内に軸受を介して回転軸が回転自在に支持されると共に、前記ケーシングの内部であって前記回転軸の外周側に内側ケーシングが設けられた回転機械において、
   前記複数の燃焼器を被覆するように前記ケーシングにおける上部ケーシングを前記内側ケーシングの端部に径方向に嵌合する工程と、
   支持パッドにより前記ケーシングと前記内側ケーシングとの嵌合部を前記回転軸の軸心方向に押圧支持する工程と、
   を有することを特徴とする回転機械の組立方法。
8. 前記支持パッドは、前記上部ケーシングと前記内側ケーシングの一方にねじ係合しており、前記上部ケーシングが前記内側ケーシングの端部に嵌合したとき、前記支持パッドを回転することで前記上部ケーシングと前記内側ケーシングの他方に押圧することを特徴とする請求項７に記載の回転機械の組立方法。
9. 前記支持パッドにより前記上部ケーシングと前記内側ケーシングとを押圧支持した後、前記上部ケーシングと前記内側ケーシングに対して前記支持パッドの回り止めを行うことを特徴とする請求項８に記載の回転機械の組立方法。
10. 上下に半割れ形状をなすケーシング内に軸受を介して回転軸が回転自在に支持されると共に、前記ケーシングの内部であって前記回転軸の外周側に内側ケーシングが設けられた回転機械において、
    前記ケーシングにおける上部ケーシングと下部ケーシングとの締結を解除する工程と、
    前記下部ケーシングに対して前記上部ケーシングを上昇させて離脱させる工程と、
    前記ケーシング内部をメンテナンスする工程と、
    前記上部ケーシングを前記内側ケーシングの端部に径方向に嵌合する工程と、
    支持パッドにより前記上部ケーシングと前記内側ケーシングとの嵌合部を前記回転軸の軸心方向に押圧支持する工程と、
    前記上部ケーシングを前記下部ケーシングに締結する工程と、
    を有することを特徴とする回転機械のメンテナンス方法。

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