JP6000140B2 - Position adjustment mechanism and steam turbine - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動する複数のタービンが直列で連結されている蒸気タービンの位置調整機構に関する。 The present invention relates to a position adjustment mechanism for a steam turbine in which a plurality of turbines that rotationally drive a rotor using steam are connected in series.
一般的な蒸気タービンは、外部車室内に内部車室が設けられると共に、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支持され、このロータに複数の動翼が多段にわたって固定される一方、内部車室に支持された翼環リングに静翼が多段にわたって固定され、多段の動翼と静翼が交互に配設されている。蒸気タービンは、蒸気が蒸気入口部から内部車室に入ると、多段の静翼と動翼に供給されることで、この多段の動翼を介してロータを回転させる。 In general steam turbines, an inner casing is provided in the outer casing, a steam inlet is provided in the upper part, a rotor is rotatably supported in the center, and a plurality of blades are fixed to the rotor in multiple stages. On the other hand, the stationary blades are fixed in multiple stages to the blade ring that is supported in the internal casing, and the multistage moving blades and stationary blades are alternately arranged. When the steam enters the internal casing from the steam inlet, the steam turbine is supplied to the multistage stationary blades and the moving blades, thereby rotating the rotor via the multistage moving blades.
ここで、蒸気タービンは、内部車室とロータとの間の空間、つまり多段の動翼と静翼が交互に配設されている空間に高温の蒸気が流れる。したがって、蒸気タービンは、蒸気供給開始時(起動時)から各部が徐々に加熱され、温度が上昇する。蒸気タービンは、温度が上昇すると各部が伸びるが、ロータと内部車室と伸びに差が生じ、相対位置のずれが生じる。 Here, in the steam turbine, high-temperature steam flows in a space between the inner casing and the rotor, that is, a space in which multistage moving blades and stationary blades are alternately arranged. Therefore, each part of the steam turbine is gradually heated from the start of steam supply (starting up), and the temperature rises. As the temperature of the steam turbine rises, each part expands, but there is a difference in elongation between the rotor and the internal casing, and a relative position shift occurs.
これに対して、例えば特許文献1には、超々高圧高温タービンと、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンとを備える蒸気タービン設備において、超々高温高圧タービンと超高圧タービンとの間に、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置を設けることが記載されている。伸び差低減装置としては、超々高圧高温タービンの間のロータに配置され、軸方向の変位を吸収して軸継手装置と超々高圧高温タービンのケーシング(ケーシング)を移動させる静止部移動装置とが記載されている。 On the other hand, for example, in Patent Document 1, in a steam turbine facility including an ultra-high-pressure high-temperature turbine and an ultra-high-pressure turbine, a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine, Describes providing an elongation difference reducing device that reduces an elongation difference between the rotating portion and the stationary portion. As the differential elongation reducing device, there is described a shaft coupling device and a stationary part moving device that moves the casing (casing) of the ultra-high-pressure and high-temperature turbine, which is disposed in the rotor between the ultra-high-pressure and high-temperature turbine and absorbs the axial displacement. Has been.
上述した特許文献1に記載された蒸気タービンでは、伸び差低減装置を設けることで回転部(ロータ及び動翼)と静止部(内部車室及び静翼)との相対位置のずれを抑制している。しかしながら、伸び差低減装置では、相対位置のずれの低減が不十分な場合がある。また、特許文献1に記載された蒸気タービンでは、超々高圧高温タービンと超高圧タービンとの間における回転部と静止部との伸び差を低減しているが中圧タービン、低圧タービン等でも同様の問題が生じる場合がある。 In the steam turbine described in Patent Document 1 described above, the difference in relative position between the rotating part (rotor and moving blade) and the stationary part (inner casing and stationary blade) is suppressed by providing an elongation difference reducing device. Yes. However, in the elongation difference reducing device, there are cases where the reduction of the relative position deviation is insufficient. Moreover, in the steam turbine described in Patent Document 1, the difference in elongation between the rotating part and the stationary part between the ultra-high pressure and high-temperature turbine and the ultra-high pressure turbine is reduced. Problems may arise.
本発明は上述した課題を解決するものであり、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる位置調整機構及び蒸気タービンを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a position adjusting mechanism and a steam turbine that can appropriately correct a shift in the relative position between the passenger compartment and the rotor.
上記の目的を達成するための本発明の位置調整機構は、ロータと、前記ロータに固定された動翼、前記動翼と対面して配置され、内面に静翼が固定された内部車室及び前記内部車室の外周に配置された外部車室と、を有する複数のタービンと、を有する蒸気タービンの位置調整機構であって、複数の前記タービンの前記内部車室のそれぞれと接続した複数のアームと、複数のネジ溝が形成され、当該ネジ溝のそれぞれに複数の前記アームが嵌め合わされているシャフトと、前記シャフトを回転させ、前記ネジ溝に嵌め合わされている複数の前記アームを、前記ロータの軸方向に移動させる駆動源と、を有し、前記駆動源で前記シャフトを回転させ、前記複数のアームを前記軸方向に移動させ、複数の前記動翼と前記内部車室との前記ロータの軸方向における相対位置を連動して移動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a position adjusting mechanism of the present invention includes a rotor, a moving blade fixed to the rotor, an inner casing in which a stationary blade is fixed to an inner surface, which is arranged to face the moving blade, and A steam turbine position adjusting mechanism having a plurality of turbines, and a plurality of turbines having an outer casing disposed on an outer periphery of the inner casing, and a plurality of turbine turbines connected to each of the inner casings of the plurality of turbines An arm, a shaft in which a plurality of screw grooves are formed, and a plurality of the arms fitted in each of the screw grooves, and a plurality of the arms fitted in the screw grooves by rotating the shaft. A drive source that moves in the axial direction of the rotor, the shaft is rotated by the drive source, the plurality of arms are moved in the axial direction, and the plurality of moving blades and the inner casing are Rotor Wherein the moving in conjunction with the relative position in the direction.
上記構成の位置調整機構は、複数のタービンの車室とロータとの相対位置を一体で調整することができる。これにより、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる。 The position adjustment mechanism configured as described above can integrally adjust the relative positions of the casings and rotors of the plurality of turbines. Thereby, the shift | offset | difference of the relative position of a vehicle interior and a rotor can be correct | amended suitably.
ここで、前記シャフトは、複数の前記ネジ溝が形成されている位置によってピッチが異なることが好ましい。 Here, the pitch of the shaft is preferably different depending on the position where the plurality of screw grooves are formed.
また、前記駆動源は、複数の前記タービンに対して、前記ロータの軸方向位置が固定されている側の端部に配置されており、前記シャフトは、前記駆動源から遠い前記ネジ溝の方が前記駆動源から近い前記ネジ溝の方よりもピッチが大きいことが好ましい。 In addition, the drive source is disposed at an end portion on the side where the axial position of the rotor is fixed with respect to the plurality of turbines, and the shaft is located in the direction of the screw groove far from the drive source. However, it is preferable that the pitch is larger than that of the screw groove close to the drive source.
また、前記アームは、前記シャフト側の端部が複数に分岐しており、分岐した部分がそれぞれ前記シャフトに連結していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the arm has an end on the shaft side branched into a plurality of portions, and the branched portions are respectively connected to the shaft.
また、前記アームは、1つの前記内部車室に対して、複数設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a plurality of the arms are provided for one internal compartment.
また、前記シャフトは、前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうちの少なくとも一ヶ所に、ユニバーサルジョイントが設置されていることが好ましい。 The shaft is provided with a universal joint in at least one of a position between the turbine and another turbine and a position between the turbine and the actuator in the axial direction. It is preferable.
また、前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうち少なくとも一箇所に配置された、前記シャフトを前記軸方向に移動可能な状態で、前記軸方向に直交する面状の方向の位置を規制する軸受をさらに有することが好ましい。 Further, in the axial direction, the shaft arranged in at least one of a position between the turbine and another turbine and a position between the turbine and the actuator can be moved in the axial direction. In this state, it is preferable to further include a bearing that regulates the position in the planar direction orthogonal to the axial direction.
また、前記アームは、前記外部車室との接触部に前記軸方向への移動時の抵抗を低減する案内機構を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said arm has a guide mechanism which reduces the resistance at the time of the movement to the said axial direction in a contact part with the said external compartment.
また、前記アームは、前記外部車室を貫通し、少なくとも一部が前記外部車室の外側に配置され、前記シャフトは、前記アームの前記外部車室の外側の部分と嵌め合わされていることが好ましい。 The arm may pass through the external compartment, at least a part of the arm may be disposed outside the external compartment, and the shaft may be fitted to a portion of the arm outside the external compartment. preferable.
また、前記アームは、前記外部車室に対する、前記軸方向に直交する面状の方向の移動を補助する移動機構を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said arm is provided with the moving mechanism which assists the movement of the planar direction orthogonal to the said axial direction with respect to the said external compartment.
上記の目的を達成するための本発明の蒸気タービンは、上記のいずれかに記載の位置調整機構と、前記ロータと、前記複数のタービンと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a steam turbine according to the present invention includes the position adjusting mechanism according to any one of the above, the rotor, and the plurality of turbines.
ここで、前記複数のタービンは、低圧タービンを含むことが好ましい。 Here, it is preferable that the plurality of turbines include low-pressure turbines.
本発明の位置調整機構及び蒸気タービンによれば、複数のタービンの車室とロータとの相対位置を一体で調整することができるため、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる。 According to the position adjusting mechanism and the steam turbine of the present invention, since the relative positions of the casings and the rotors of the plurality of turbines can be adjusted integrally, the displacement of the relative positions of the casings and the rotors is preferably corrected. be able to.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る位置調整機構及び蒸気タービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a position adjusting mechanism and a steam turbine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、本発明の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図1に示す発電システム1は、発電機8と蒸気タービン10とを有する。発電システム1は、蒸気タービン10のロータ22が発電機8と連結している。これにより、発電システム1は、蒸気タービン10がロータ22を回転させると発電機8のロータが回転され、発電機8で発電が行われる。ここで、本実施形態では、ロータ22の軸方向をX軸方向、ロータ22の軸方向に直交し、かつ発電システムの支持面と平行な方向をY軸方向、発電システムに垂直な方向をZ軸方向とした。
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of a power generation system having a steam turbine according to an embodiment of the present invention. A power generation system 1 illustrated in FIG. 1 includes a
蒸気タービン10は、中高圧タービン12と、低圧タービン14と、低圧タービン16と、低圧タービン18と、ロータ22と、位置調整機構24と、相対位置検出センサ26と、制御装置28と、を有する。蒸気タービン10は、中高圧タービン12と、低圧タービン14と、低圧タービン16と、低圧タービン18と、がロータ22で連結されている。また、ロータ22は、中高圧タービン12と低圧タービン14との間に配置された軸受23によって回転自在の状態で支持されている。軸受23は、ロータ22の嵌め込まれている部分がX方向に移動できない状態で支持している。これにより、ロータ22は、熱等によって伸びる場合、軸受23を起点として伸びが生じる。
The
中高圧タービン12は、ロータ22に連結された複数の動翼と、動翼の外周に配置され、複数の静翼が配置された内部車室と、内部車室の外側に配置された外部車室と、内部車室に蒸気を供給する蒸気入口部と、を有する。中高圧タービン12は、ロータ22に連結された複数の動翼と、内部車室の内部に配置された複数の静翼とが交互に配置されている。中高圧タービン12は、蒸気入口部から蒸気が供給されることで、動翼と静翼との間に蒸気が流れ、蒸気の力で動翼が回転する。これにより、ロータ22が回転する。
The medium /
次に、図1から図3を用いて、低圧タービン14、16、18について、説明する。図2は、本発明の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図3は、図2に示す低圧タービンを水平面で切断した断面図である。なお、低圧タービン14、16、18は、配置位置が異なるのみで基本的に同様の構成であるので、以下、低圧タービン14について説明する。
Next, the low-
低圧タービン14は、基本的に中高圧タービン12と同様の構成であり、ロータ22に固定された動翼30と、動翼30の外周に配置され、複数の静翼が配置された内部車室32と、内部車室32の外側に配置された外部車室34と、を有する。低圧タービン14は、中高圧タービン12よりも圧力の低い蒸気が供給される。
The low-
以下、図2及び図3を用いて詳細に説明する。ここで、低圧タービン14は、外部車室34が外部車室下半(外部車室下部)51と外部車室上半(外部車室上部)52とを含む。外部車室下半51は、上方が開口した形状をなし、所定の位置に設置されている。外部車室下半51は、低圧タービン14の各部の土台となる。外部車室下半51は、軸方向に直交する方向に支持部80が設けられ、支持部80が架台100の上に載せられている。つまり、外部車室下半51は、支持部80を介して架台100に支持されている。外部車室上半52は、下方が開口した断面が半円形状をなし、外部車室下半51の上部に固定されている。内部車室32は、断面が半円形状をなす内部車室上部54と内部車室下部55とが組み合わされたリング形状をなし、外部車室34、つまり外部車室下半51と外部車室上半52により形成された中空部内に配置されている。
This will be described in detail below with reference to FIGS. Here, in the low-
内部車室下部55は、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部(支持部材)56が固定され、各フランジ部56が外部車室下半51の凹部51aに載置されている。また、内部車室下部55は、下部にアクシャルキーが固定され、このアクシャルキーが外部車室下半51に固定されたアクシャルキーに位置決め支持されている。一方、内部車室上部54は、内部車室下部55と同様に、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部(支持部材)60が固定され、各フランジ部60が外部車室下半51の凹部51aに載置されている。また、内部車室上部54は、上部には開口部61が形成され、ここに蒸気管台62が固定されることで、蒸気入口部63が設けられている。
The inner casing
2つの翼環リング64は、リング形状をなし、内部車室32の内側で、蒸気入口部63の両側に位置するように配置されている。この翼環リング64は、半円形状をなす翼環リング上部65と翼環リング下部66とが組み合わされることでリング形状をなしている。翼環リング上部65は、内部車室上部54の内側に配置され、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部68が固定され、各フランジ部68が内部車室上部54に連結されると共に、この翼環リング上部65間に固定されたリブが内部車室上部54に固定されたリブに位置決め支持されている。翼環リング下部66は、内部車室下部55の内側に配置され、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部69が固定され、各フランジ部69が内部車室下部55に連結されると共に、この翼環リング下部66間に固定されたリブがアクシャルキーに位置決め支持されている。
The two
4つの隔壁70は、リング形状をなし、内部車室32と翼環リング64との間で、蒸気入口部63の両側に位置するように配置されている。この隔壁70は、半円形状をなす隔壁上部と隔壁下部とが組み合わされることでリング形状をなしている。隔壁下部は、内周部(一端部)が翼環リング下部66の外周部に固定され、周方向端部がフランジ部69に固定されている。また、隔壁下部は、外周部(他端部)が内部車室下部55に所定隙間をもって連結されている。一方、隔壁上部は、内周部(一端部)が翼環リング上部65の外周部に固定され、周方向端部がフランジ部68に固定されている。また、隔壁上部は、外周部(他端部)が内部車室上部54に所定隙間をもって連結されている。
The four
なお、各翼環リング64は、その内側にロータ22が貫通し、図示しない軸受により回転自在に支持されている。そして、複数の動翼がこのロータ22の外周面に周方向に沿って固定されると共に、軸方向に沿って多段に設けられている。また、図示しない複数の静翼が翼環リング64に周方向に沿って固定されると共に、軸方向に沿って多段に設けられている。この場合、動翼と静翼がロータ22の軸方向に交互に配置される。
Each
従って、蒸気タービンの運転時に、蒸気が蒸気入口部63から内部車室32に入ると、この蒸気は、隔壁70に案内されて翼環リング64に支持された複数の静翼を経て動翼に噴出することでロータ22を回転させ、このロータ22に連結された発電機8を駆動する。
Accordingly, when the steam enters the
本実施例の蒸気タービン10は、以上のような構成の3つの低圧タービン14、16、18が、ロータ22に直列に配置されている。具体的には、低圧タービン14、16、18は、中高圧タービン12と発電機8の間に、中高圧タービン12側から低圧タービン14、16、18の順で配置されている。
In the
位置調整機構24は、2本のシャフト40と、複数のアーム42と、2つのアクチュエータ44と、複数のシール46と、を有する。位置調整機構24は、1本のシャフト40と、複数のアーム42と、1つのアクチュエータ44と、複数のシール46とが1つのユニットとなり、低圧タービン14、16、18のY軸方向の両端に配置されている。つまり、位置調整機構24は、2つのユニットが、低圧タービン14、16、18を側面から挟み込んで配置されている。
The
シャフト40は、図1に示すように棒状の部材であり、ロータ22の軸方向と平行な向きで配置されている。シャフト40は、軸方向において、低圧タービン14、16、18が配置されている範囲の全域に配置されている。つまり、シャフト40は、低圧タービン14、16、18の側面(Y軸方向に直交する面)に対面して配置されている。シャフト40は、複数の棒状の部材をユニバーサルジョイント48で連結した部材である。つまり、シャフト40は、一部がユニバーサルジョイント48で連結されている。シャフト40は、軸方向において、低圧タービン14と低圧タービン16との間にユニバーサルジョイント48が配置され、低圧タービン16と低圧タービン18との間にユニバーサルジョイント48が配置されている。シャフト40は、ユニバーサルジョイント48で複数の領域に分割することで、各領域間で位置ずれが生じた場合に、位置ずれに合わせて変形することが可能となり、シャフト40に力が集中することを抑制することができる。これにより、シャフト40の耐久性を高くすることができる。ここで、本実施形態のシャフト40は、ユニバーサルジョイント48を、低圧タービン14と低圧タービン16との間と、低圧タービン16と低圧タービン18との間に設けた場合としたが、ユニバーサルジョイント48の配置位置はこれに限定されない。例えば、シャフト40は、アクチュエータ44と低圧タービン14との間にユニバーサルジョイントを設けてもよい。また、シャフトは、上述したそれぞれの機器の間に複数のユニバーサルジョイントを設けてもよい。また、ユニバーサルジョイントの配置位置、数は、上記にも限定されず、必要な位置に必要な数、設ければよい。
As shown in FIG. 1, the
シャフト40は、低圧タービン14と対面する位置にネジ溝49aが形成され、低圧タービン16と対面する位置にネジ溝49bが形成され、低圧タービン18と対面する位置にネジ溝49cが形成されている。シャフト40のネジ溝49a、49b、49cが形成されている領域には、アーム42が噛み合わさっている。
The
アーム42は、図1に示すように、低圧タービン14、16、18のそれぞれの側面に1本ずつ配置されている。つまり、1つのユニットは、アーム42が低圧タービン14、16、18に1本ずつ配置されている。また、低圧タービン14、16、18は、それぞれ、Y軸方向に直交する面である2つの側面にそれぞれ1本ずつ、計2本のアーム42が配置されている。
As shown in FIG. 1, one
アーム42は、外部車室34を貫通して配置された剛体である。つまりアーム42は、一部が外部車室34の内部になり、一部が外部車室34の外部にある。アーム42は、外部車室34の内部の部分が、内部車室32、具体的には、内部車室上部54及び内部車室下部55の少なくとも一方に連結されている。ここで、アーム42は、内部車室32に連結されていればよく、フランジ部56、60に連結していてもよい。アーム42は、外部車室34の外部の外側の部分にネジ穴が形成されており、当該ネジ穴が形成されている部分にシャフト40が挿入されている。アーム42は、ネジ穴が形成されている部分がシャフト40の対応するネジ溝49a、49b、49cと噛み合わされている。これにより、シャフト40とアーム42は、ボールネジとナットとの関係と同様の関係となり、シャフト40が回転することで、アーム42がシャフト40の延在方向、つまりロータ22の軸方向(X軸方向)に移動する。
The
アクチュエータ44は、シャフト40を回転する駆動源である。本実施例のアクチュエータ44は、シャフト40の中高圧タービン12側の端部と連結している。
The
シール46は、アーム42毎に配置されており、アーム42と外部車室34との隙間を埋めている。つまり、シール46は、アーム42が挿入されている部分の外部車室34を気密状態に維持する部材である。シール46は、ゴム、シリコン等の変形可能な材料(コーキング材、シーリング材)、または金属製ベローズで形成されており、外部車室34に対してアーム42が移動しても外部車室34とアーム42との間の気密状態を維持する。
The
位置調整機構24は、以上のような構成であり、アクチュエータ44でシャフト40を回転させることで、シャフト40のネジ溝49a、49b、49cのいずれかに噛み合わさったアーム42を軸方向に移動させることができる。位置調整機構24は、アーム42を軸方向に移動させることで、アーム42に繋がった内部車室32を軸方向に移動させることができる。位置調整機構24は、内部車室32を軸方向に移動させることで、軸方向における内部車室32と、動翼30(またはロータ22)との相対位置を調整することができる。
The
また、位置調整機構24は、低圧タービン14、16、18の両側面のそれぞれにシャフト40が配置されている。また、位置調整機構24は、1つのシャフト40に、低圧タービン14、16、18の内部車室32と連結したアーム42が噛み合わさっている。これにより、位置調整機構24は、アクチュエータ44でシャフト40を回転させることで、低圧タービン14、16、18のそれぞれに連結したアーム42を一体で軸方向に移動させることができる。これにより、位置調整機構24は、複数の低圧タービン14、16、18の軸方向における内部車室32と、動翼30(またはロータ22)との相対位置を同時に調整することができる。
In the
相対位置検出センサ26は、低圧タービン18に設置されている。相対位置検出センサ26は、低圧タービン18の内部車室32と動翼30との軸方向(X軸方向)の相対位置を検出する。相対位置検出センサ26は、検出した結果を制御装置28に送る。
The relative
制御装置28は、位置調整機構24の駆動を制御する。制御装置28は、相対位置検出センサ26の検出結果に基づいて、アクチュエータ44でシャフト40を回転させる。
The
蒸気タービン10、位置調整機構24は、以上のような構成である。蒸気タービン10は、相対位置検出センサ26の検出結果に基づいて、制御装置28で位置調整機構24を駆動することで、低圧タービン14、16、18の内部車室32と、動翼30(またはロータ22)との相対位置を同時に調整することができる。
The
これにより、起動時等に、蒸気タービン10の各部が加熱され、熱変形した場合、特に部材によって生じる変形に差が生じた場合であっても、内部車室32と動翼30(またはロータ22)との相対位置にずれが生じることを抑制することができる。さらに、内部車室32と動翼30(またはロータ22)との相対位置のずれを抑制できることで、内部車室32と動翼30(またはロータ22)、特に内部車室32に固定される静翼とロータ22に固定される動翼30との距離を小さくしても、両者が接触することを抑制することができる。これにより、静翼と動翼との距離を短くすることができ、より効率よくロータ22を回転させることができる。
Thereby, when each part of the
また、位置調整機構24は、複数のタービンに接続したアーム42を1本のシャフト40の回転により、移動させることで、1つのアクチュエータの駆動で複数のタービンの内部車室32と動翼30との相対位置を調整することができる。これにより、アクチュエータの数を少なくすることができる。
Further, the
ここで、位置調整機構24は、シャフト40のネジ溝49a、49b、49cのピッチを異なるピッチとすることが好ましい。つまり、位置調整機構24は、ネジ溝49a、49b、49cのピッチを形成される位置によって変化させることが好ましい。
Here, in the
具体的には、ロータ22のX方向の位置が固定されている位置、本実施例では軸受23の位置から離れるに従って、ネジ溝のピッチを大きくする、つまり1回転で軸方向に移動する距離が長くなるようにすることが好ましい。ロータ22は、X方向の位置が固定されている位置を基点として軸方向の伸びが加算されていくため、X方向の位置が固定されている位置から離れるにしたがって、軸方向の伸びが大きくなる。したがって、ロータ22に固定されている動翼30も、X方向の位置が固定されている位置から離れている動翼30ほど軸方向の移動距離が長くなる。位置調整機構24は、軸受23の位置から離れるに従って、ネジ溝のピッチを大きくすることで、軸受23の位置から離れているアーム42ほどより大きく移動するようにすることができる。これにより、1本のシャフト40で複数のタービンの内部車室32を移動させる場合も、当該内部車室32と動翼30との関係に適した距離、内部車室32を移動させることができる。また、蒸気タービン10は、実験や、計測、シミュレーション等で、運転状態に応じて、各タービンの内部車室32と動翼30との相対位置の変化、つまり各位置でのロータ22の伸びの情報を取得し、その結果に基づいて、シャフト40に形成するネジ溝のピッチを決定することで、各タービンの内部車室32と動翼30を好適な相対位置に維持することができる。
Specifically, as the position of the
また、蒸気タービン10は、相対位置検出センサ26の結果に基づいて、位置調整機構24を駆動することで、内部車室32と動翼30との距離に応じて、相対位置を調整することができる。これにより、内部車室32と動翼30との相対位置をより適切な範囲に維持することができる。本実施例では、相対位置検出センサ26を、低圧タービン18に配置することで、内部車室32と動翼30との相対的な距離の変化が最も大きいタービンの検出結果に基づいて調整を行うことができる。なお、相対位置検出センサ26の位置は特に限定されず、低圧タービン16の内部車室32と動翼30との相対関係を検出してもよいし、低圧タービン14の内部車室32と動翼30との相対関係を検出してもよい。また、複数の計測位置の相対関係を検出してもよい。
Further, the
また、本実施形態では、相対位置検出センサ26の結果に基づいて、位置調整機構24を駆動したが、相対位置検出センサ26の結果を用いなくてもよい。
In the present embodiment, the
ここで、位置調整機構の構成は、上記実施例に限定されない。以下、図4から図13を用いて、他の実施例の位置調整機構について説明する。なお、以下に説明する冷却機構を有する蒸気タービンは、冷却機構の構成を除いて、他の構成は図1から図4に示す蒸気タービン10と同様である。したがって、以下では、蒸気タービン10と同様の構成の部分の説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
Here, the configuration of the position adjusting mechanism is not limited to the above embodiment. Hereinafter, a position adjusting mechanism of another embodiment will be described with reference to FIGS. The steam turbine having the cooling mechanism described below is the same as the
図4は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図5は、図4に示すタービンの部分側面図である。図4及び図5に示す低圧タービン14aの位置調整機構24aは、内部車室32のフランジ部56の下面に車輪102が配置されている。車輪102は、外部車室下半51の凹部51aに形成されたレール51bに挿入されている。レール51bは、軸方向(X軸方向)に伸びている。車輪102は、レール51bに沿って移動可能となっている。このように、車輪102は、内部車室32と外部車室34との接触部、つまり内部車室32と外部車室34との間に設けられている。位置調整機構24aは、車輪102を設けることで、外部車室34に対して内部車室32が軸方向に移動しやすくなる。これにより、位置調整機構24aは、内部車室32を軸方向により移動しやすくすることができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a low-pressure turbine of a steam turbine according to another embodiment. FIG. 5 is a partial side view of the turbine shown in FIG. 4. In the
図6は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図6に示す低圧タービン14bの位置調整機構24bは、図4及び図5に示す位置調整機構24aと同様に内部車室32のフランジ部56の下面に車輪112が配置されている。さらに、位置調整機構24bは、内部車室32のフランジ部56の側面に車輪114が配置されている。つまり、内部車室32のY軸方向の端部に車輪114が配置されている。車輪114は、外部車室下半51の内部車室32側の面51cと接している。従って、車輪114は、Y軸方向において、内部車室32と外部車室34の間に配置されている。このように、位置調整機構24bは、内部車室32の水平方向の端面と外部車室34との間にも車輪114を設けることで、内部車室32を軸方向(X軸方向)より円滑に移動させることができる。具体的には、Y軸方向の両端の内部車室32と外部車室34との間に車輪114を設け、Y軸方向における内部車室32と外部車室34との隙間を小さくする、または無くすことで、X軸方向の移動時に内部車室32がZ軸周りに回転することを抑制することができる。これにより、位置調整機構24aは、内部車室32を軸方向により移動しやすくすることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a low pressure turbine of a steam turbine according to another embodiment. In the
また、上記実施形態では、内部車室32を外部車室34に対して移動しやすくなる機構として、内部車室32と外部車室34との間に車輪を配置したがこれに限定されない。位置調整機構は、内部車室32と外部車室34との間の摩擦を低減する種々の機構を車輪と同様に案内機構として用いることができる。案内機構としては、回転する車輪やローラ、抵抗が少なくなる滑らかな突起形状(曲面形状)等を用いることができる。また、案内機構は、内部車室32と外部車室34との接触面に配置されていればよく、内部車室32に配置されていても、外部車室34に配置されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the wheel was arrange | positioned between the
図7は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図8は、図7のA−A線断面図である。図7に示す蒸気タービン10aの位置調整機構24cは、シャフト40が挿入される軸受120が複数配置されている。図7及び図8に示す軸受120は、蒸気タービン10aが設置されている設置面等に固定されている。つまり、軸受120は、蒸気タービン10aの動かない部分に固定されている。軸受120は、シャフト40を軸方向(X軸方向)に移動自在な状態また回転可能自在な状態で支持している。また、軸受120は、シャフト40がY軸方向及びZ軸方向に移動できない状態で支持している。また、軸受120は、軸方向において、ネジ溝49aとネジ溝49bとの間と、ネジ溝49bとネジ溝49cとの間と、の2ヶ所(2つのユニットを合わせて4ヶ所)に配置されている。位置調整機構24cは、シャフト40の経路上に軸受120を設け、軸受120でシャフト40をY軸方向及びZ軸方向に支持することで、シャフト40の座屈の発生を抑制することができる。ここで、本実施形態は、軸受120を低圧タービン14と低圧タービン16との間と、低圧タービン16と低圧タービン18との間に設けた場合としたが、ユニバーサルジョイント48と同様に、軸受120も配置位置はこれに限定されない。例えば、アクチュエータ44と低圧タービン14との間に軸受120を設けてもよい。また、上述したそれぞれの機器の間に複数の軸受を設けてもよい。また、軸受の配置位置、数は、上記にも限定されず、必要な位置に必要な数、設ければよい。また、移動調整機構は、軸受120の配置に応じて、ユニバーサルジョイント48の配置位置、個数を調整することが好ましく、逆にユニバーサルジョイント48の配置に応じて、軸受120の配置位置、個数を調整することが好ましい。
FIG. 7 is a top view showing a schematic configuration of a power generation system having a steam turbine according to another embodiment. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The
図9は、他の実施例の低圧タービンを水平面で切断した断面図である。図9に示す蒸気タービン10bの位置調整機構24dは、アーム144のシャフト140側の端部が2つの分岐部150に分岐している。2つの分岐部150は、シャフト140が挿入されている。シャフト140は、一方の分岐部150と噛み合う位置にネジ溝152aが形成され、他方の分岐部150と噛み合う位置にネジ溝152bが形成されている。位置調整機構24dは、2つの分岐部150を設けることで、1つのアーム144を2ヶ所でシャフト140に連結することができる。これにより、シャフト140に対してアーム144を安定して連結させることができる。また、アーム144のシャフト140とかみ合っている部分にかかる負荷を低減することができ、アーム144をより円滑に移動させることが可能となる。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a low-pressure turbine according to another embodiment cut along a horizontal plane. In the
図10は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図10に示す蒸気タービン10cの位置調整機構24eは、1つの低圧タービン14の内部車室32の一方の側面の2つのアーム244が接続されている。この2つのアーム244は、内部車室32の一方の側面の軸方向の異なる位置に接続されている。このように、位置調整機構24eは、1つの低圧タービン14の内部車室32に4つのアーム244が接続している。したがって、位置調整機構24eは、1つのユニット(1本のシャフト240)に対して、1つの低圧タービン14ごとに2本のアーム244が設けられている。また、アーム244は、外部車室34を貫通しているため、それぞれにシール246が設けられている。
FIG. 10 is a top view showing a schematic configuration of a power generation system having a steam turbine according to another embodiment. In the
また、シャフト240には、アーム244とかみ合う部分にネジ溝が形成されている。具体的には、アクチュエータ44側から、低圧タービン14の内部車室32に接続したアーム244に対応するネジ溝249a、249b、低圧タービン16の内部車室32に接続したアーム244に対応するネジ溝249c、249d、低圧タービン18の内部車室32に接続したアーム244に対応するネジ溝249e、249fが設けられている。
Further, the
位置調整機構24eは、このように、低圧タービン14の内部車室32に対して複数のアーム244を接続することで、1つのアーム244にかかる負荷を小さくすることができる。これにより、位置調整機構24eで内部車室32を移動させる場合に、アーム244から内部車室32にかかる力、つまり、内部車室32を押す力を分散することができる。これにより、内部車室32にかかる力が集中することを抑制することができる。また、軸方向の複数位置から力を加えることで、内部車室32を動かしやすくすることができる。
Thus, the
図11は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図12は、図11に示すアームの概略構成を示す側面図である。図13は、図11に示すアームの概略構成を示す斜視図である。図11から図13に示す蒸気タービン10dの位置調整機構24fは、アーム342を支持する支持機構301と、アーム342を軸方向に移動させる移動機構302とを有する。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a low pressure turbine of a steam turbine according to another embodiment. 12 is a side view showing a schematic configuration of the arm shown in FIG. FIG. 13 is a perspective view showing a schematic configuration of the arm shown in FIG. The
支持機構301は、架台100上に配置され、アーム342の鉛直方向下側に配置された支持部332、を有する。架台100は、蒸気タービン10dの外部車室下半51の支持部80を支持する部分である。支持部332は、直動ガイド(X軸方向ガイド)351と、直動ガイド(Y軸方向ガイド)352と、連結部材(中間部材)353と、を有する。
The
直動ガイド351は、アーム342を軸方向(X軸方向)に沿って案内する機構、具体的にはすべり軸受であり、レール354と、ブロック(往復動体)355と、を備える。レール354は、線状の部材であり、軸方向に沿う向きで架台100上に配置されている。レール354は、ブロック355を軸方向に沿って案内する。ブロック355は、レール354上に軸方向に移動可能な状態で配置されている。ブロック355は、軸方向の2ヶ所に配置されている。
The
直動ガイド352は、アーム342をY軸方向に沿って案内する機構、具体的にはすべり軸受であり、レール356と、ブロック(往復動体)357と、を備える。レール356は、線状の部材であり、Y軸方向に沿う向きでブロック355上に配置されている。レール356は、ブロック357をY軸方向に沿って案内する。ブロック357は、レール356上に軸方向に移動可能な状態で配置されている。直動ガイド352は、レール356とブロック357とを組み合わせたユニットが、2つのブロック355にそれぞれ配置されている。
The
連結部材353は、アーム342と直動ガイド352とを連結する。連結部材353は、2つのブロック355上にそれぞれ配置されたブロック357に固定され、かつ、アーム342に固定されている。連結部材352は、アーム342とともに移動する。
The connecting
支持機構301は、以上のような構成であり、アーム342をX軸方向及びY軸方向に移動可能な状態で、設置面上に支持している。これにより、アーム342に負荷される荷重を支持機構301で支持することができ、移動機構302に負荷される荷重を小さくすることができる。
The
移動機構302は、上述したシャフト40とシャフト40に連結した連結部材360とを有する。連結部材360は、Y軸方向に移動可能な状態でアーム342と係合している。連結部材360は、シャフト40のネジ溝にかみ合っており、シャフト40が回転すると軸方向に移動する。移動機構302は、連結部材360が軸方向に移動することで、連結部材360とともにアーム342も軸方向に移動する。これにより、移動機構302は、アーム342を軸方向に移動させることができる。また、移動機構302は、アーム342がY軸方向に移動した場合、連結部材360に対してアーム342がY軸方向に移動することができる。これにより、移動機構302は、内部車室32がY軸方向の変形(熱伸び)し、アーム342のY軸方向に移動しても、その移動に合わせてアーム342をスライドさせることができる。これにより、内部車室32のY軸方向の変形(熱伸び)を許容することができ、負荷が集中することを抑制できる。
The moving
移動機構302は、さらに、アーム342と連結部材360の間にZ軸方向に摺動可能な機構を設けてもよい。これにより、移動機構302は、内部車室32のZ軸方向の変形(熱伸び)を許容することができる。
The moving
位置調整機構24fは、支持機構301を設けることで、移動機構302、具体的にはシャフト40にかかる負荷を低減することができる。また、位置調整機構24fは、支持機構301及び移動機構302にY軸方向に移動自在のガイド機構を設けることで、内部車室32が熱等によりY軸方向に伸びた場合も、ガイド機構で伸びを吸収できるため、位置調整機構24fのシャフト40やシャフト42にかかる負荷を低減することができる。また、位置調整機構24fから内部車室32に内部車室32の変形を抑える力が作用し、内部車室に不均一な負荷がかかることを抑制することができる。
By providing the
また、上記実施例の蒸気タービンは、位置調整機構により複数の低圧タービンの内部車室と動翼(ロータ)との軸方向(X軸方向)の相対位置を調整することで、低圧タービンの性能をより高くすることができる。例えば、大型の低圧タービンで、軸方向の長さが長くなり、下流側のタービンの内部車室と動翼との相対位置のずれが大きくなる構成であっても、相対位置を適切な位置に維持することができる。なお、本実施形態では、内部車室と動翼(ロータ)との相対位置を調整する対象を低圧タービンとしたが、これに限定されず、高圧タービン、中高圧タービン、高圧タービン等、種々のタービンに対して用いることができる。 Further, the steam turbine of the above embodiment adjusts the relative position in the axial direction (X-axis direction) between the inner casings of the plurality of low-pressure turbines and the rotor blades (rotors) by the position adjustment mechanism, thereby reducing the performance of the low-pressure turbine. Can be made higher. For example, even with a large-sized low-pressure turbine, the axial length is increased, and the relative position between the inner casing of the downstream turbine and the moving blade is increased. Can be maintained. In the present embodiment, the target for adjusting the relative position between the internal casing and the rotor blade (rotor) is a low-pressure turbine, but the present invention is not limited to this, and there are various types such as a high-pressure turbine, a medium-high pressure turbine, and a high-pressure turbine. It can be used for turbines.
また、上記実施例の位置調整機構は、いずれもアームが外部車室を貫通し、シャフトが外部車室の外にある配置としたがこれに限定されない。位置調整機構は、アームを外部車室の内部に配置し、シャフトが外部車室を貫通する配置としてもよい。 Moreover, although the position adjustment mechanism of the said Example was set as the arrangement | positioning with which an arm penetrates an external compartment and a shaft is outside an external compartment, it is not limited to this. The position adjustment mechanism may be arranged such that the arm is disposed inside the external compartment and the shaft penetrates the external compartment.
1 発電システム
8 発電機
10 蒸気タービン
12 中高圧タービン
14、16、18 低圧タービン
22 ロータ
24 位置調整機構
26 相対位置検出センサ
28 制御装置
30 動翼
32 内部車室
34 外部車室
40 シャフト
42 アーム
44 アクチュエータ
46 シール
48 ユニバーサルジョイント
49a、49b、49c ネジ溝
51 支持台(外部車室下部)
51a 凹部
54 内部車室上部
55 内部車室下部
56、60 フランジ部
61 開口部
62 蒸気管台
63 蒸気入口部
64 翼環リング
65 翼環リング上部
66 翼環リング下部
68、69 フランジ部
70 隔壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
複数の前記タービンの前記内部車室のそれぞれと接続した複数のアームと、
複数のネジ溝が形成され、当該ネジ溝のそれぞれに複数の前記アームが嵌め合わされているシャフトと、
前記シャフトを回転させ、前記ネジ溝に嵌め合わされている複数の前記アームを、前記ロータの軸方向に移動させる駆動源と、を有し、
前記駆動源で前記シャフトを回転させ、前記複数のアームを前記軸方向に移動させ、複数の前記動翼と前記内部車室との前記ロータの軸方向における相対位置を連動して移動させることを特徴とする位置調整機構。 A rotor, a moving blade fixed to the rotor, an inner casing disposed facing the moving blade, and a stationary blade fixed to an inner surface, and an outer casing disposed on the outer periphery of the inner casing. A plurality of turbines, and a steam turbine position adjustment mechanism comprising:
A plurality of arms connected to each of the internal compartments of the plurality of turbines;
A shaft in which a plurality of screw grooves are formed, and a plurality of the arms are fitted in each of the screw grooves;
A drive source that rotates the shaft and moves the plurality of arms fitted in the screw grooves in the axial direction of the rotor;
The shaft is rotated by the drive source, the plurality of arms are moved in the axial direction, and the relative positions in the axial direction of the rotor between the plurality of blades and the internal casing are moved in conjunction with each other. Characteristic position adjustment mechanism.
前記シャフトは、前記駆動源から遠い前記ネジ溝の方が前記駆動源から近い前記ネジ溝の方よりもピッチが大きいことを特徴とする請求項2に記載の位置調整機構。 The drive source is disposed at an end portion on the side where the axial position of the rotor is fixed with respect to the plurality of turbines,
The position adjusting mechanism according to claim 2, wherein the shaft has a pitch larger in the screw groove far from the drive source than in the screw groove closer to the drive source.
前記シャフトは、前記アームの前記外部車室の外側の部分と嵌め合わされていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の位置調整機構。 The arm penetrates the external compartment, and at least a part thereof is disposed outside the external compartment,
The position adjustment mechanism according to any one of claims 1 to 8, wherein the shaft is fitted to a portion of the arm outside the external casing.
前記ロータと、
前記複数のタービンと、を有することを特徴とする蒸気タービン。 The position adjustment mechanism according to any one of claims 1 to 10,
The rotor;
A steam turbine comprising the plurality of turbines.
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