JP6071784B2

JP6071784B2 - 軸接地装置

Info

Publication number: JP6071784B2
Application number: JP2013144538A
Authority: JP
Inventors: 幸平小園; 夏樹石橋; 義尚井; 大橋　俊之; 俊之大橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: JP2015019487A

Description

本発明は蒸気タービン又は発電機の軸系に発生する軸電圧をアースするための軸接地装置に関する。

運転中の蒸気タービン又は発電機の軸系に軸電圧が発生することが知られている。その原因は磁気不平衡により発電機に生ずる電磁誘導電圧や、蒸気タービン側の湿り蒸気域での羽根および羽根車と蒸気との間の回転摩擦に起因する静電気電圧が代表的なものである。これらの軸電圧は機器の安全性確保のために有効にアース（接地）して、十分低い値に保つ必要がある。

従来の軸接地装置を図６及び図７により説明する。この軸接地装置は軸受台２０の端部に設けられた油切り部２に取り付けられた少なくとも一つの軸接地部材１０からなり、この軸接地部材１０により発電機軸１で発生した軸電圧をアースする。

軸接地部材１０は発電機軸１の回転中に発電機軸１に接触し軸電圧を集電する銅編みブラシ等からなる接地ブラシ３と、一端が油切り部２にボルト７等により取り付けられ他端が接地ブラシ３を保持する固定ブラケット５とから構成される。接地ブラシ３の背面には、接地ブラシ３を発電機軸１に確実に接触させるために板バネ４が設けられている。接地ブラシ３で集電した軸電圧は、固定ブラケット５、油切り部２、軸受台２０、軸受台２０に設けられたアース端子（図示せず）を通してアースされる。

接地ブラシ３として銅編みブラシの他に、銀ブラシやカーボンブラシ等も使用可能であるが、これらはいずれも銅編みブラシよりも磨耗し易いため、保守性、信頼性が高く接地容量が大きい銅編みブラシが広く使用されている。

特開２００９−７４９６０号公報

ところで、上述した従来の軸接地部材１０は、接地ブラシ３が回転する発電機軸１に継続的に押し付けられるため、磨耗が進み接地不良が生ずる問題があった。また、隣接する油切り部２からのミストや大気中の粉塵又は塗装作業等で発生する異物等が接地ブラシ３に付着し、接地不良を起こす問題があった。

そのため、定期的又は接地不良の検出時に接地ブラシ３を点検し、必要に応じて接地ブラシ３を交換する必要があるが、このような保守点検、交換作業は回転する発電機軸１近辺での作業となるため、落下物によって発電機軸１が破損したり、落下物の跳ね返りや発電機軸１への巻き込み等によって作業者が事故に遭う危険性があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、接地ブラシの保守点検、交換作業を安全かつ効率的に実施することができる軸接地装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る軸接地装置は、軸受台の端部に少なくとも一つの軸接地部材を取り付け、当該軸接地部材により発電機軸で発生した軸電圧をアースする軸接地装置において、前記軸接地部材は前記軸受台の端部に固定された固定ブラケットと、前記固定ブラケットに対し変位可能に取り付けられた可動ブラケットと、前記可動ブラケットに取り付けられた接地ブラシと、からなり、前記接地ブラシは前記可動ブラケットが変位することにより発電機軸との接触位置から非接触位置に移動することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、接地ブラシの保守点検、交換作業を安全かつ効率的に実施することができる。

（ａ）は第１の実施形態に係る軸接地部材の側面図、（ｂ）はアース時の軸接地部材のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）は保守点検時の軸接地部材のＡ−Ａ線矢視図。第２の実施形態に係る軸接地部材の側面図。第２の実施形態の変形例に係る軸接地部材の側面図。第３の実施形態に係る軸接地部材の側面図。第４の実施形態に係る軸接地部材の側面図。従来の軸接地装置の概観図。（ａ）は従来の軸接地部材の側面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視図。

以下、本発明に係る軸接地装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る軸接地装置で用いられる軸接地部材を図１（ａ）〜（ｃ）により説明する。なお、従来の軸接地装置と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。

（構成）
本実施形態に係る軸接地部材１０ａは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸受台２０端部の油切り部２にボルト７等によって取り付け固定された固定ブラケット５と、銅編みブラシ等からなる接地ブラシ３がボルト１６等により保持固定された可動ブラケット６と、固定ブラケット５に対し可動ブラケット６を変位可能に係合する蝶番等からなる係合部材８と、から構成される。また、接地ブラシ３の背面には、接地ブラシ３を発電機軸１に確実に接触させるために板バネ４が設けられ、接地ブラシ３を発電機軸１の方へ付勢している。

ここで、図１（ｂ）は固定ブラケット５と可動ブラケット６が係合部材８によって係合一体化している状態を示す図で、図１（ｃ）は係合部材８の係合状態が解除され、可動ブラケット６が固定ブラケット５から変位している状態、すなわち接地ブラシ３を保持している可動ブラケット６が係合部材８を軸として回動し、接地ブラシ３が発電機軸１との接触位置（図１（ｂ））から非接触位置（図１（ｃ））に移動した状態を示す図である。

（作用）
このように構成された軸接地部材１０ａにおいて、通常時には固定ブラケット５と可動ブラケット６は、図１（ｂ）に示すように、係合部材８によって相互に固定され、接地ブラシ３が回転する発電機軸１に接触することで、発電機軸１で発生した軸電圧を集電し、可動ブラケット６、固定ブラケット５、油切り部２及び軸受台２０に設けられたアース端子（図示せず）を通してアースされる。

一方、保守点検時には、作業員が係合部材８の係合を解除し、係合部材８を回動軸として先端に接地ブラシ３が保持されている可動ブラケット６を固定ブラケット５から離反するように回動させる。これにより接地ブラシ３は発電機軸１から離反し非接触状態となる。その状態で接地ブラシ３の点検を行い、必要に応じて接地ブラシ３の交換作業を行う。

（効果）
本実施形態によれば、軸接地部材に接地不良等の異常が生じた場合、蒸気タービン又は発電機の運転を中断することなく、効率的かつ安全に接地ブラシの保守点検作業又は交換作業を行うことができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る軸接地部材１０ａを図２により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
本実施形態では、可動ブラケット６を発電機軸１に対し軸直角方向に移動可能に固定ブラケット５に取り付ける構成としている。

具体的には、固定ブラケット５の発電機軸直角方向に凹部状又は溝状の案内部材９を設け、可動ブラケット６の対応する位置に案内部材９と嵌合しスライド移動する凸部を設ける（図示せず）。

このように構成された本実施形態において、通常時には接地ブラシ３が回転する発電機軸１に接触する位置で可動ブラケット６を適宜な固定手段によって固定ブラケット５に固定する（図示せず）。

一方、保守点検時には、固定手段を解除することで、可動ブラケット６を案内部材９に沿って軸直角方向に移動させて接地ブラシ３を発電機軸１から離反させ、その状態で接地ブラシ３の点検を行い、必要に応じて接地ブラシ３の交換を行う。
なお、案内部材９を凸部状とし、可動ブラケット６に凸部状の案内部材９と嵌合する凹部又は溝部を設けてもよい。

（変形例）
図３は第２の実施形態の変形例であり、固定ブラケット５に可動ブラケット６と螺合するねじ込みガイド１５を設け、ねじ込みガイド１５のハンドル１５ａを回転させることで、可動ブラケット６を案内部材９に沿って軸直角方向に移動させる構成としている。
これにより、接地ブラシ３を発電機軸１との接触位置又は非接触位置に位置決めさせるとともに、接触位置から非接触位置へ簡便かつ効率的に移動させることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る軸接地部材１０ａを図４により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
上述した実施形態において、固定ブラケット５と可動ブラケット６を設けたことにより、両ブラケット間の導電性が悪化し導通不良が生じる可能性がある。

本実施形態では、図４に示すように、第１の実施形態の固定ブラケット５の端部と可動ブラケット６の端部を電気ケーブル１１により接続する構成としている。
これにより、固定ブラケット５と可動ブラケット６との間の電気的接続が良好に維持されるので、発電機軸１で発生した軸電圧を確実にアースすることができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る軸接地部材１０ｂを図５により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
本実施形態では、軸接地部材を軸電圧測定装置１０ｂとして用いることを特徴としている。

具体的には、軸電圧測定装置として使用する軸接地部材１０ｂは、固定ブラケット５及びボルト７をそれぞれ絶縁シート１２及び絶縁ブッシュ等からなる絶縁部材１３を介して油切り部２に取り付けることで、接地ブラシ３を油切り部２から絶縁させるとともに、固定ブラケット５を電気ケーブルにより軸電圧測定装置（図示せず）に接続することで、接地ブラシ３が集電した軸電圧を測定する。

軸電圧を測定することで、磁気不平衡や羽根および羽根車と蒸気との間の回転摩擦を監視することができるとともに、軸接地部材１０ｂの異常も検出することができる。
軸接地部材１０ｂの異常を検出した場合は、上記実施形態で説明した態様で、接地ブラシ３の点検を行い、必要に応じて接地ブラシ３の交換を行う。

（変形例）
本変形例では、電気ケーブル１４を軸電圧測定装置又はアース端子（図示せず）に切り替え可能に接続する構成としている。したがって、軸電圧を測定する軸接地部材１０ｂの電気ケーブル１４を軸電圧測定装置に接続する代わりにアース端子を接続することで、アース用の軸接地部材としても利用することができる。これにより、軸接地部材１０ｂを軸電圧測定用又はアース用に用いることができるので、現場のニーズに応じた軸接地装置を構成することができる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態に係る軸接地装置は、上記の実施形態で説明したアース用の軸接地部材１０ａ及び軸電圧測定用の軸接地部材１０ｂをそれぞれ複数設けた構成としている。

これにより、例えば、一つの軸接地部材を保守点検している場合でも、他の軸接地装置により、発電機軸１で発生した軸電圧を常時アースすることができるとともに、軸電圧の測定も継続して行うことができる。
また、軸電圧測定用として使用している軸接地部材１０ｂを、アース用に切替えることで、軸接地能力を適宜増減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…発電機軸、２…油切り部、３…接地ブラシ、４…板バネ、５…固定ブラケット、６…可動ブラケット、７…ボルト、８…係合部材、９…案内部材、１０，１０ａ，１０ｂ…軸接地部材、１１…電気ケーブル、１２…絶縁シート、１３…絶縁部材、１４…電気ケーブル、１５…ねじ込みガイド、１６…ボルト、２０…軸受台。

Claims

軸受台の端部に少なくとも一つの軸接地部材を取り付け、当該軸接地部材により発電機軸で発生した軸電圧をアースする軸接地装置において、
前記軸接地部材は前記軸受台の端部に固定された固定ブラケットと、前記固定ブラケットに対し変位可能に取り付けられた可動ブラケットと、前記可動ブラケットに取り付けられた接地ブラシと、からなり、
前記接地ブラシは前記可動ブラケットが変位することにより発電機軸との接触位置から非接触位置に移動することを特徴とする軸接地装置。
前記固定ブラケットと可動ブラケットの一端部を係合部材により係合し、前記可動ブラケットを前記係合部材を軸として回動可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の軸接地装置。
前記固定ブラケットの発電機軸直角方向に案内部材を設け、前記可動ブラケットを前記案内部材に沿って移動可能に構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の軸接地装置。
前記可動ブラケットに螺合するねじ込みガイドを前記固定ブラケットに設け、当該ねじ込みガイドを回転させることにより、前記可動ブラケットを前記案内部材に沿って移動させることを特徴とする請求項３記載の軸接地装置。
前記軸接地部材の固定ブラケットを絶縁部材を介して前記軸受台の端部に固定し、前記固定ブラケットを電気ケーブルを介して軸電圧測定装置に接続することにより、前記発電機軸で発生した軸電圧を測定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軸接地装置。
前記固定ブラケットを電気ケーブルにより軸電圧測定装置又はアース端子に切り替え可能に接続したことを特徴とする請求項５記載の軸接地装置。