JP6189224B2 - ジャーナル軸受及び蒸気タービン - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービンやガスタービン等の大型の回転機械の回転軸を回転自在に支持するジャーナル軸受及び蒸気タービンに関するものである。

一般的な蒸気タービンは、ケーシングに回転軸であるロータが回転自在に支持され、このロータの外周部に動翼が設けられると共に、ケーシングに静翼が設けられ、蒸気通路にこの動翼と静翼が交互に複数配設されて構成されている。従って、この動翼及び静翼を流れる蒸気により、動翼を介してロータが回転駆動することができる。

このような蒸気タービンにて、ロータは、軸方向における各端部がジャーナル軸受（ティルティングパッド軸受）により回転可能に支持されているものが一般的である。このような従来のジャーナル軸受としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

特開２００５−３４４８９９号公報 特開２００２−１４７４５５号公報

蒸気タービンなどの大型の回転機械では、大型の回転軸を支持する軸受として、一般的に、調心性と振動安定性に優れたティルティングパッド型ジャーナル軸受が使用されている。そして、回転軸は、重力方向である下方に撓むことから、回転軸の荷重を下方に配置された２個のパッドにより分担し、高面圧化を図ることを目的として、ロードビトゥイーン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受装置（ＬＢＰ軸受）が使用されている。

ところが、蒸気タービンでは、タービンへの蒸気挿入時に、周方向に設けられたノズルごとに弁の開閉度を変更することで、各ノズルからの蒸気流入量を調節する部分噴射という手法が用いられることがある。すると、各方向からの蒸気流入量の違いにより回転軸に作用する流体力に偏りが生じるため、回転軸を支持する軸受に対して作用する軸受荷重の大きさと方向が変化する。即ち、回転軸の荷重を下方に配置された２個のパッドにより分担するのではなく、一方のパッドだけで分担することとなる。蒸気タービンの運転中に、回転軸の荷重を支持するパッドの形態が変化すると、軸受動特性が変化することで回転軸の安定性に影響を与え、回転軸に低周波振動（不安定振動）が発生し、装置全体の信頼性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、回転軸に作用する荷重に偏りが生じても回転軸を安定して支持することで振動の発生を抑制して信頼性の向上を図るジャーナル軸受及び蒸気タービン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ジャーナル軸受は、円筒形状をなす軸受ケースと、前記軸受ケースの内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される複数の軸受パッドと、前記軸受ケースに対して前記複数の軸受パッドの全てまたは一部を周方向に移動可能なパッド移動装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、パッド移動装置により軸受ケースに対して軸受パッドを周方向に移動することができることから、回転軸に作用する荷重に偏りが生じても、その荷重が作用する方向に軸受パッドを移動することで、荷重を適正に受けて回転軸を安定して支持することができ、その結果、振動の発生を抑制して信頼性の向上を図ることができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記パッド移動装置は、前記軸受ケースの内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に前記軸受パッドを揺動自在に支持する移動体と、前記移動体を前記軸受ケースの周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構を有することを特徴としている。

従って、軸受パッドが揺動自在に支持された移動体を軸受ケースの内面に周方向に沿って所定の位置に移動し、位置決め機構により移動体をこの所定の位置に位置決めすることができ、軸受パッドの移動作業及び位置決め作業が容易となり、作業性を向上することができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記位置決め機構は、前記軸受ケースの内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に所定の位置に保持可能な複数の移動ブロックを有することを特徴としている。

従って、軸受パッドが揺動自在に支持された移動体を軸受ケースの内面に周方向に沿って所定の位置に移動し、移動ブロックを軸受パッドの位置に応じて適正位置に移動することで、軸受パッドを容易に所定の位置に位置決めすることができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記軸受ケースは、内面に周方向に沿って前記移動体及び前記移動ブロックを移動自在に支持するレール部が設けられることを特徴としている。

従って、移動体及び移動ブロックをレール部に沿って移動することで、簡単な構成で、軸受パッドを所定位置に容易に移動することができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記軸受ケースは、半円形状をなす上ケース及び下ケースがフランジ部を介して締結されて構成され、前記移動体と前記移動ブロックは、前記下ケースに移動自在に支持されることを特徴としている。

従って、下ケースだけに移動体と移動ブロックを移動自在に支持することで、回転軸の自重により作用する荷重に対して軸受パッドを適正位置に移動することができ、構造の複雑化を抑制することができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記移動体及び前記移動ブロックは、前記上ケースと前記下ケースが締結されることで、所定の位置に保持されることを特徴としている。

従って、上ケースと下ケースを締結することで、移動体及び移動ブロックの移動を阻止して所定の位置に保持することができ、構造の簡素化に寄与することができる。

本発明のジャーナル軸受では、前記位置決め機構は、前記移動体の移動方向の両側から油圧を作用させることができる油圧装置を有することを特徴としている。

従って、油圧装置により軸受パッドが揺動自在に支持された移動体を軸受ケースの内面に周方向に沿って所定の位置に移動することができ、軸受パッドを容易に所定の位置に位置決めすることができる。

本発明のジャーナル軸受では、軸受クリアランス内における軸位置と軸振動を検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づいて前記油圧装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴としている。

従って、制御装置は、センサの検出結果に基づいて油圧装置を制御して軸受パッドを所定の位置に位置決めすることができ、オンラインで軸受パッドを容易に所定の位置に位置決めすることができる。

また、本発明の蒸気タービンは、ケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の外周部に周方向に所定間隔をあけて固定される複数の動翼と、前記ケーシングに固定される複数の静翼と、前記ジャーナル軸受と、を有することを特徴とするものである。

従って、パッド移動装置により軸受ケースに対して軸受パッドを周方向に移動することができることから、回転軸に作用する蒸気に偏りが生じても、適正な方向に軸受パッドを移動することで、蒸気の圧力を適正に受けて回転軸を安定して支持することができ、その結果、振動の発生を抑制して信頼性の向上を図ることができる。

本発明のジャーナル軸受及び蒸気タービンによれば、軸受ケースに対して軸受パッドを周方向に移動可能なパッド移動装置を設けるので、回転軸に作用する荷重に偏りが生じても、その荷重が作用する方向に軸受パッドを移動することで、荷重を適正に受けて回転軸を安定して支持することができ、その結果、振動の発生を抑制して信頼性の向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態のジャーナル軸受を表す断面図である。 図２は、図１のII−II断面図である。 図３は、図１のIII−III断面図である。 図４は、第１実施形態のジャーナル軸受の作用を表す断面図である。 図５は、通常運転時における回転軸から軸受に作用する圧力分布を表す説明図である。 図６は、蒸気部分挿入時における回転軸から軸受に作用する圧力分布を表す説明図である。 図７は、通常運転時における回転軸の振動スペクトルの一例を表すグラフである。 図８は、異常振動（低周波振動）発生時の回転軸の振動スペクトルの一例を表すグラフである。 図９は、蒸気タービンを表す概略構成図である。 図１０は、第２実施形態のジャーナル軸受を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るジャーナル軸受及び蒸気タービン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。

［第１実施形態］
図９は、蒸気タービンを表す概略構成図である。

第１実施形態において、図９に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に回転自在に支持されたロータ（回転軸）１２と、ロータ１２の外周部に周方向に所定間隔をあけて固定される複数の動翼体１３と、ケーシング１１に固定される複数の静翼体１４と、ロータ１２を回転自在に支持するジャーナル軸受１５及びスラスト軸受１６とを有している。

ケーシング１１は、中空形状をなし、内部にロータ１２が配置されている。このロータ１２は、軸方向の各端部がジャーナル軸受１５により回転自在に支持されている。このロータ１２は、ケーシング１１の内部にて、軸方向に沿って所定間隔で複数の動翼体１３が固定されている。この動翼体１３は、ロータ１２の外周部に固定されたロータディスク２１と、このロータディスク２１の外周部に周方向の所定間隔で固定される複数の動翼２２とから構成されている。そして、この動翼体１３は、ロータ１２における軸方向に所定間隔で複数段にわたって設けられている。

また、ケーシング１１は、この複数段の動翼体１３の間に位置して、複数段の静翼体１４が固定されている。静翼体１４は、ケーシング１１の内周部に周方向の所定間隔で固定される複数の静翼２３と、複数の静翼２３を連結するリング形状をなすシュラウド２４とから構成されている。そして、この静翼体１４は、ロータ１２における軸方向に所定間隔で複数段にわたって設けられている。

そして、ケーシング１１は、この動翼体１３及び静翼体１４が配設される通路に蒸気通路２５が形成されている。この蒸気通路２５は、蒸気供給口２６と蒸気排出口２７が設けられている。蒸気供給口２６は、ケーシング１１に流入する蒸気の量と圧力を調整する調整弁２８が設けられている。この調整弁２８は、ケーシング１１の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Ｓが流入する調整弁室２９と、弁体３０と、弁座３１とを有し、弁体３０が弁座３１から離れると蒸気供給口２６が開放し、蒸気室３２を介して蒸気Ｓがケーシング１１の蒸気通路２５に流入することができる。

従って、蒸気Ｓがこの蒸気供給口２６から蒸気通路２５に供給されると、この蒸気Ｓが複数段の動翼体１３と静翼体１４を通過することで、各動翼体１３を介してロータ１２が駆動回転する。即ち、蒸気Ｓの圧力エネルギーが速度エネルギーに変換される。このロータ１２は、図示しない発電機が連結されており、この発電機が駆動することで発電される。一方、動翼体１３を駆動した蒸気Ｓは、排気ディフューザ（図示略）で静圧に変換されてから蒸気排出口２７から大気に放出される。

ここで、ロータ１２を回転自在に支持するジャーナル軸受１５について詳細に説明する。図１は、第１実施形態のジャーナル軸受を表す断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４は、第１実施形態のジャーナル軸受の作用を表す断面図である。

ジャーナル軸受１５は、図１及び図２に示すように、ロードビトゥイーン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＢＰ軸受）である。このジャーナル軸受１５は、軸受ケース４１と、複数（本実施形態では、４個）の軸受パッド４２，４３と、パッド移動装置４４とを有している。

軸受ケース４１は、円筒形状をなしている。この軸受ケース４１は、半円形状（Ｕ字形状）をなす上ケース５１及び下ケース５２から構成されている。上ケース５１は、半円形状の上枠部５１ａと、一対のフランジ部５１ｂとから構成されている。下ケース５２は、半円形状の下枠部５２ａと、一対のフランジ部５２ｂとから構成されている。軸受ケース４１は、上ケース５１及び下ケース５２における各フランジ部５１ｂ，５２ｂが密着した状態で、締結ボルト５３及びナット５４により締結されて構成されている。

上ケース５１と下ケース５２は、外径寸法は同径であるが、内径寸法が相違している。即ち、上ケース５１の内径寸法に対して、下ケース５２の内径寸法が大きく設定されている。そして、下ケース５２は、内面に周方向に沿って逆Ｔ字断面形状をなすレール部５５が形成され、各フランジ部５２ｂに開放している。移動体５６は、下ケース５２の内周面に沿った湾曲形状をなし、下部に逆Ｔ字断面形状をなすガイド部５７が形成されている。そして、移動体５６は、ガイド部５７が下ケース５２のレール部５５に移動自在に嵌合している。移動ブロック５８は、下ケース５２の内周面に沿った形状をなし、下部に逆Ｔ字断面形状をなすガイド部５９が形成されている。そして、移動ブロック５８は、ガイド部５９が下ケース５２のレール部５５に移動自在に嵌合している。ここで、移動体５６と移動ブロック５８は、下ケース５２の周方向における長さが相違するものの、同じ寸法の断面形状となっている。

下ケース５２は、内周部に形成されたレール部５５に移動体５６が移動自在に支持されると共に、移動体５６の両側に同数ずつ複数（本実施形態では、８個）の移動ブロック５８が移動自在に支持されている。そして、上ケース５１と下ケース５２が締結されることで、上ケース５１における各フランジ部５１ｂの端面が下ケース５２に支持された移動ブロック５８に当接することで、移動体５６及び移動ブロック５８の移動が阻止され、移動体５６が所定の位置に支持される。また、軸受ケース４１は、下ケース５２に移動体５６と複数の移動ブロック５８が支持されることで、上ケース５１の内径と下ケース５２（移動体５６及び移動ブロック５８）の内径とが同径となる。

上ケース５１は、内周面に周方向に所定隙間を空けて複数（本実施形態では、２個）の軸受パッド４２がピボット６１により揺動自在に支持されている。一方、下ケース５２は、移動体５６の内周面に周方向に所定隙間を空けて複数（本実施形態では、２個）の軸受パッド４３がピボット６２により揺動自在に支持されている。そのため、複数（本実施形態では、４個）の軸受パッド４２，４３は、軸受ケース４１の内面に周方向に所定隙間（好ましくは、等間隔）で配置され、ピボット６１，６２により揺動自在に支持されることとなる。なお、ピボット６１，６２は、ロータ１２と並行をなしている。４個の軸受パッド４２，４３は、内側にロータ１２を摺動自在に支持する湾曲した支持面４２ａ，４３ａを有している。

なお、移動体５６を軸受ケース４１（下ケース５２）の周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構は、複数の移動ブロック５８及び上ケース５１（フランジ部５１ｂの端面）により構成される。また、軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動可能なパッド移動装置４４は、下ケース５２の内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に軸受パッド４３を揺動自在に支持する移動体５６により構成される。

このように構成されたジャーナル軸受１５は、複数の軸受パッド４２，４３が回転軸１２を回転自在に支持している。ところで、上述した蒸気タービン１０では、蒸気Ｓを蒸気通路２５に挿入する蒸気供給口２６が、ケーシング１１における周方向の異なる位置に複数設けられている。そして、調整弁２８の開閉動作を確認するために、蒸気Ｓを異なる蒸気供給口２６から蒸気通路２５に挿入することが行われる。このとき、回転軸１２に対して異なる方向からの蒸気流入量の違いにより回転軸１２に作用する流体力に偏りが生じるため、回転軸１２を支持するジャーナル軸受１５に対して作用する軸受荷重の大きさと方向が変化する。

図５は、通常運転時における回転軸から軸受に作用する圧力分布を表す説明図、図６は、蒸気部分挿入時における回転軸から軸受に作用する圧力分布を表す説明図、図７は、通常運転時における回転軸の振動スペクトルの一例を表すグラフ、図８は、異常振動（低周波振動）発生時の回転軸の振動スペクトルの一例を表すグラフである。

図５に示すように、回転軸００１を支持する従来のジャーナル軸受００２は、軸受ケース００３と、ピボット００４により揺動自在に支持される複数の軸受パッド００５とを有している。回転軸００１は、重力方向に撓み、蒸気Ｓ１が上方から供給されると、ジャーナル軸受００２の内に充填された潤滑油には、鉛直方向の下方に向けた圧力分布Ｆ０１が発生する。この場合、ジャーナル軸受００２がビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受であることから、回転軸００１は、下方の２個の軸受パッド００５により均等な荷重ｆ０１，ｆ０２を分担している。

ところが、図６に示すように、回転軸００１に対して鉛直方向に対して斜め方向から蒸気Ｓ２が供給されると、ジャーナル軸受００２の内に充填された潤滑油には、鉛直方向に対して斜め方向に向けた圧力分布Ｆ０２が発生する。この場合、ジャーナル軸受００２がビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受であることから、回転軸００１は、下方の２個の軸受パッド００５により荷重ｆ０１，ｆ０２を分担するものの、一方の荷重ｆ０１に対して他方の荷重ｆ０２が著しく小さくなる。すると、ジャーナル軸受００２に作用する軸受荷重の大きさと方向が変化してしまい、１個の軸受パッド００５のみで軸荷重を支えることになる。

蒸気タービン１０の運転中に、ジャーナル軸受００２における軸受動特性が変化すると、回転軸００１の安定性に悪影響を与え、回転軸００１に低周波振動（不安定振動）が発生し、装置全体の信頼性へ影響する可能性がある。即ち、図７に示すように、蒸気タービン１０が正常運転しているとき、周波数が回転速度成分Ｎ，２Ｎにあるときに振幅が大きくなり、低周波数振動が発生する。ところが、図８に示すように、蒸気タービン１０が蒸気部分挿入を行うように運転しているとき、回転速度成分Ｎが支配的に軸受荷重の大きさや方向が変わり、軸受油膜特性が変化する。すると、回転軸００１における軸系の減衰が失われ、回転速度成分Ｎよりも低い振動成分（主に、軸の固有値）が卓越する低周波振動が発生する。

そのため、本実施形態のジャーナル軸受１５は、図１に示すように、軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動可能とするパッド移動装置４４が設けられている。即ち、蒸気タービン１０が正常運転しているとき、回転軸１２は、重力方向に撓み、蒸気Ｓ１が上方から供給されると、ジャーナル軸受１５の内に充填された潤滑油には、鉛直方向の下方に向けた圧力分布Ｆが発生する。この場合、ジャーナル軸受１５がビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受であることから、ジャーナル軸受１５は、下方の２個の軸受パッド４３により回転軸１２の荷重を均等に分担することができる。

一方、図４に示すように、蒸気タービン１０が蒸気部分挿入を行うように運転しているとき、回転軸１２に対して鉛直方向に対して斜め方向から蒸気Ｓ２が供給されると、ジャーナル軸受１５の内に充填された潤滑油には、鉛直方向に対して斜め方向に向けた圧力分布Ｆが発生する。このとき、パッド移動装置４４により軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動する。

即ち、蒸気タービン１０を停止し、締結ボルト５３を弛緩して軸受ケース４１の上ケース５１を取外し、クレーンなどにより回転軸１２を吊上げる。そして、図４に示すように、一方側（図４の右側）の２個の移動ブロック５８を抜き取り、他方側（図４の左側）にこの２個の移動ブロック５８を挿入する。すると、下ケース５２は、一方側が６個の移動ブロック５８となり、他方側が２個の移動ブロック５８となることから、移動体５６が一方側へ移動し、２個の軸受パッド４３も同方向に移動する。その後、クレーンなどにより回転軸１２を吊下ろし、下ケース５２に上ケース５１を装着し、締結ボルト５３により締結する。

そのため、この状態で蒸気タービン１０を運転すると、回転軸１２に対して鉛直方向に対して斜め方向から蒸気Ｓ２が供給され、鉛直方向に対して斜め方向に向けた圧力分布Ｆが発生しても、軸受パッド４３が適正位置に移動していることから、蒸気タービン１０が正常運転しているときと同様に、ジャーナル軸受１５は、下方の２個の軸受パッド４３により回転軸１２の荷重を均等に分担することができる。また、通常運転時でも、蒸気部分送入のように、軸受荷重が変化する場合であっても、どちらの場合でも安定して運転を行うことができるような位置に軸受パッド４３を移動することができる。

このように第１実施形態のジャーナル軸受にあっては、円筒形状をなす軸受ケース４１と、軸受ケース４１の内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される複数の軸受パッド４２，４３と、軸受ケース４１に対して一部の軸受パッド４３を周方向に移動可能なパッド移動装置４４としての移動体５６とを設けている。

従って、パッド移動装置４４により軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動することができることから、回転軸１２に作用する荷重に偏りが生じても、その荷重が作用する方向に軸受パッド４３を移動することで、荷重を適正に受けて回転軸１２を安定して支持することができ、その結果、回転軸１２の振動の発生を抑制して信頼性の向上を図ることができる。

第１実施形態のジャーナル軸受では、パッド移動装置４４として、軸受ケース４１の内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に軸受パッド４３を揺動自在に支持する移動体５６と、移動体５６を軸受ケース４１の周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構としての複数の移動ブロック５８を設けている。従って、軸受パッド４３が揺動自在に支持された移動体５６を軸受ケース４１の内面に周方向に沿って所定の位置に移動し、複数の移動ブロック５８を配置することで移動体５６をこの所定の位置に位置決めすることができ、軸受パッド４３の移動作業及び位置決め作業が容易となり、作業性を向上することができる。

第１実施形態のジャーナル軸受では、位置決め機構として、軸受ケース４１の内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に所定の位置に保持可能な複数の移動ブロック５８を設けている。従って、軸受パッド４３が揺動自在に支持された移動体５６を軸受ケース４１の内面に周方向に沿って所定の位置に移動し、移動ブロック５６を軸受パッド４３の位置に応じて適正位置に移動することで、軸受パッド４３を容易に所定の位置に位置決めすることができる。

第１実施形態のジャーナル軸受では、軸受ケース４１の内面に周方向に沿って移動体５６及び移動ブロック５８を移動自在に支持するレール部５５を設けている。従って、移動体５６及び移動ブロック５８をレール部５５に沿って移動することで、簡単な構成で、軸受パッド４３を所定位置に容易に移動することができる。

第１実施形態のジャーナル軸受では、軸受ケース４１は、半円形状をなす上ケース５１及び下ケース５２がフランジ部５１ｂ，５２ｂを介して締結されて構成され、移動体５６と移動ブロック５８を下ケース５２に移動自在に支持している。従って、下ケース５２だけに移動体５６と移動ブロック５８を移動自在に支持することで、回転軸１２の自重により作用する荷重に対して軸受パッド４３を適正位置に移動することができ、構造の複雑化を抑制することができる。

第１実施形態のジャーナル軸受では、移動体５６及び移動ブロック５８を上ケース５１と下ケース５２が締結することで、所定の位置に保持可能としている。従って、移動体５６及び移動ブロック５８は、フランジ部５１ｂにより移動が阻止されて所定の位置に保持されることとなり、構造の簡素化に寄与することができる。

また、第１実施形態の蒸気タービンにあっては、ケーシング１１と、ケーシング１１内に回転自在に支持された回転軸１２と、回転軸１２の外周部に周方向に所定間隔をあけて複数固定される動翼体１３と、ケーシング１１に固定される複数の静翼体１４と、回転軸１２を回転自在に支持するジャーナル軸受１５とを設けている。

従って、パッド移動装置４４により軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動することができることから、回転軸１２に作用する荷重に偏りが生じても、その荷重が作用する方向に軸受パッド４３を移動することで、荷重を適正に受けて回転軸１２を安定して支持することができ、その結果、回転軸１２の振動の発生を抑制して蒸気タービン１０の信頼性の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
図１０は、第２実施形態のジャーナル軸受を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図１０に示すように、ジャーナル軸受７０は、ロードビトゥイーン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＢＰ軸受）である。このジャーナル軸受７０は、軸受ケース４１と、複数（本実施形態では、４個）の軸受パッド４２，４３と、パッド移動装置７１とを有している。

軸受ケース４１は、円筒形状をなし、上ケース５１及び下ケース５２から構成されている。軸受ケース４１は、上ケース５１及び下ケース５２における各フランジ部５１ｂ，５２ｂが密着した状態で、締結ボルト５３及びナット５４により締結されて構成されている。下ケース５２は、内面に周方向に沿って逆Ｔ字断面形状をなすレール部５５が形成され、各フランジ部５２ｂに開放している。移動体５６は、下ケース５２の内周面に沿った湾曲形状をなし、下部に逆Ｔ字断面形状をなすガイド部（図示略）が形成されている。そして、移動体５６は、ガイド部が下ケース５２のレール部５５に移動自在に嵌合している。

また、下ケース５２は、移動体５６の両側にその内面に周方向に沿って油圧通路７２，７３が設けられている。この油圧通路７２，７３は、それぞれ油圧ポート７４，７５が設けられている。そして、各油圧ポート７４，７５は、油圧配管７６，７７を介して油圧装置７８に連結されている。制御装置７９は、油圧装置７８を制御可能であり、油圧を油圧配管７６，７７を通して油圧ポート７４，７５から油圧通路７２，７３に供給することで、移動体５６の移動方向の両側から油圧を作用させて移動することができると共に、位置決めすることができる。

上ケース５１は、内周面に周方向に所定隙間を空けて複数の軸受パッド４２がピボット６１により揺動自在に支持されている。一方、下ケース５２は、移動体５６の内周面に周方向に所定隙間を空けて複数（本実施形態では、２個）の軸受パッド４３がピボット６２により揺動自在に支持されている。そのため、複数（本実施形態では、４個）の軸受パッド４２，４３は、軸受ケース４１の内面に周方向に所定隙間で配置され、ピボット６１，６２により揺動自在に支持されることとなる。

ジャーナル軸受７０は、回転軸１２の変位（軸受クリアランス内における軸位置と軸振動）を検出するための変位センサ８１，８２が軸受ケース４１の外側に配置されている。この変位センサ８１，８２は、検出結果を制御装置７９に出力する。また、ジャーナル軸受７０は、軸受パッド４２，４３の温度を検出する温度センサ８３，８４が配置されている。この温度センサ８３，８４は、検出結果を制御装置７９に出力する。制御装置７９は、変位センサ８１，８２の検出結果及び温度センサ８３，８４の検出結果に基づいて油圧装置７８を制御する。

なお、移動体５６を軸受ケース４１（下ケース５２）の周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構は、油圧装置７８などにより構成される。また、軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動可能なパッド移動装置７１は、移動体５６、油圧装置７８、制御装置７９などにより構成される。

そのため、本実施形態のジャーナル軸受７０は、軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動可能とするパッド移動装置７１が設けられている。即ち、蒸気タービンが正常運転しているとき、回転軸１２は、重力方向に撓み、蒸気が上方から供給されると、ジャーナル軸受７０の内に充填された潤滑油には、鉛直方向の下方に向けた圧力分布が発生する。この場合、ジャーナル軸受７０がビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受であることから、ジャーナル軸受７０は、下方の２個の軸受パッド４３により回転軸１２の荷重を均等に分担することができる。

一方、蒸気タービンが蒸気部分挿入を行うように運転しているとき、回転軸１２に対して鉛直方向に対して斜め方向から蒸気が供給されると、ジャーナル軸受７０の内に充填された潤滑油には、鉛直方向に対して斜め方向に向けた圧力分布が発生する。このとき、パッド移動装置７１により軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動する。

即ち、変位センサ８１，８２は、回転軸１２の変位（軸受クリアランス内における軸位置と軸振動）を検出して検出結果を制御装置７９に出力し、温度センサ８３，８４は、軸受パッド４３の温度を検出して制御装置７９に出力している。制御装置７９は、回転軸１２が異常方向に変位しているとき、また、軸受パッド４３の温度に異常な変化が確認されたとき、回転軸１２に異常振動が発生したと判定する。このとき、蒸気タービンを停止し、締結ボルト５３を弛緩して軸受ケース４１の上ケース５１を取外し、クレーンなどにより回転軸１２を吊上げる。そして、制御装置７９は、油圧装置７８を制御し、油圧を油圧配管７６，７７を通して油圧ポート７４，７５から油圧通路７２，７３に供給することで、移動体５６の移動方向の両側から油圧を作用させて移動する。つまり、移動体５６を一方側へ移動させることで、２個の軸受パッド４３も同方向に移動させる。その後、クレーンなどにより回転軸１２を吊下ろし、下ケース５２に上ケース５１を装着し、締結ボルト５３により締結する。

そのため、この状態で蒸気タービンを運転すると、回転軸１２に対して鉛直方向に対して斜め方向から蒸気が供給され、鉛直方向に対して斜め方向に向けた圧力分布が発生しても、軸受パッド４３が適正位置に移動していることから、蒸気タービンが正常運転しているときと同様に、ジャーナル軸受７０は、下方の２個の軸受パッド４３により回転軸１２の荷重を均等に分担することができる。

なお、制御装置７９は、回転軸１２に異常振動が発生したと判定したとき、蒸気タービンを停止せずに運転状態を維持しながら、油圧装置７８を制御して移動体５６を所定の位置に移動するようにしてもよい。

このように第２実施形態のジャーナル軸受にあっては、円筒形状をなす軸受ケース４１と、軸受ケース４１の内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される複数の軸受パッド４２，４３と、軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動可能なパッド移動装置７１としての油圧装置７８とを設けている。

従って、パッド移動装置７１により軸受ケース４１に対して軸受パッド４３を周方向に移動することができることから、回転軸１２に作用する荷重に偏りが生じても、その荷重が作用する方向に軸受パッド４３を移動することで、荷重を適正に受けて回転軸１２を安定して支持することができ、その結果、回転軸１２の振動の発生を抑制して信頼性の向上を図ることができる。

第２実施形態のジャーナル軸受では、位置決め機構として、移動体５６の移動方向の両側から油圧を作用させることができる油圧装置７８を設けている。従って、油圧装置７８により軸受パッド４３が揺動自在に支持された移動体５６を軸受ケース４１の内面に周方向に沿って所定の位置に移動することができ、軸受パッド４３を容易に所定の位置に位置決めすることができる。

第２実施形態のジャーナル軸受では、回転軸１２の変位を検出するための変位センサ８１，８２と、軸受パッド４３の温度を検出する温度センサ８３，８４と、各センサ８１，８２，８３，８４の検出結果に基づいて油圧装置７８を制御する制御装置７９とを設けている。従って、制御装置７９は、センサ８１，８２，８３，８４の検出結果に基づいて油圧装置７８を制御して軸受パッド４３を所定の位置に位置決めすることができ、オフラインまたはオンラインで軸受パッド４３を容易に所定の位置に位置決めすることができる。

なお、上述した実施形態では、ジャーナル軸受をロードビトゥイーン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＢＰ軸受）とし、荷重の支持形態がロードオン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＯＰ軸受）になったときに、パッドを周方向に移動して修正するようにしたが、この形態に限定されるものではない。例えば、ジャーナル軸受をロードオン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＯＰ軸受）とし、荷重の支持形態がロードビトゥイーン型のティルティングパッド型ジャーナル軸受（ＬＢＰ軸受）になったときに、パッドを周方向に移動して修正するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明のジャーナル軸受を蒸気タービンに適用して説明したが、蒸気タービンに限らずガスタービンなどの回転機械に適用することが可能である。

１０ 蒸気タービン
１１ ケーシング
１２ 回転軸（ロータ）
１３ 動翼体
１４ 静翼体
１５，７０ ジャーナル軸受
１６ スラスト軸受
４１ 軸受ケース
４２，４３ 軸受パッド
４４，７１ パッド移動装置
５１ 上ケース
５２ 下ケース
５５ レール部
５６ 移動体
５８ 移動ブロック（位置決め機構）
６１，６２ ピボット
７２，７３ 油圧通路
７８ 油圧装置（位置決め機構）
７９ 制御装置
８１，８２ 変位センサ
８３，８４ 温度センサ

Claims (10)

1. 半円形状をなす上ケース及び下ケースよりなる円筒形状をなす軸受ケースと、
   前記軸受ケースの内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される複数の軸受パッドと、
   前記軸受ケースに対して前記複数の軸受パッドの全てまたは一部を周方向に移動可能なパッド移動装置と、
   を備え、
   前記パッド移動装置は、前記軸受ケースの内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に前記軸受パッドを揺動自在に支持する移動体と、前記移動体を前記軸受ケースの周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構を有し、
   前記位置決め機構は、前記上ケースと前記下ケースとのフランジ部の締結により支持される、
   ことを特徴とするジャーナル軸受。
2. 前記位置決め機構は、前記軸受ケースの内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に所定の位置に保持可能な複数の移動ブロックを有することを特徴とする請求項１に記載のジャーナル軸受。
3. 前記軸受ケースは、内面に周方向に沿って前記移動体及び前記移動ブロックを移動自在に支持するレール部が設けられることを特徴とする請求項２に記載のジャーナル軸受。
4. 前記軸受ケースは、半円形状をなす前記上ケース及び前記下ケースが前記フランジ部を介して締結されて構成され、前記移動体と前記移動ブロックは、前記下ケースに移動自在に支持されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のジャーナル軸受。
5. 前記移動体及び前記移動ブロックは、前記上ケースと前記下ケースが締結されることで、所定の位置に保持されることを特徴とする請求項４に記載のジャーナル軸受。
6. 前記位置決め機構は、前記移動体の移動方向の両側から油圧を作用させることができる油圧装置を有することを特徴とする請求項１に記載のジャーナル軸受。
7. 軸受クリアランス内における軸位置と軸振動を検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づいて前記油圧装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴とする請求項６に記載のジャーナル軸受。
8. 半円形状をなす上ケース及び下ケースよりなる円筒形状をなす軸受ケースと、
   前記上ケースの内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在で周方向に移動不能に支持される第１の複数の軸受パッドと、
   前記下ケースの内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される第２の複数の軸受パッドと、
   前記第２の複数の軸受パッドの全てを載置して前記下ケースに対して周方向に移動可能なパッド移動装置と、
   を有する、
   ことを特徴とするジャーナル軸受。
9. 円筒形状をなす軸受ケースと、
   前記軸受ケースの内面に周方向に所定隙間を空けて揺動自在に支持される複数の軸受パッドと、
   前記軸受ケースに対して前記複数の軸受パッドの全てまたは一部を周方向に移動可能なパッド移動装置と、
   を備え、
   前記パッド移動装置は、前記軸受ケースの内面に周方向に沿って移動自在に支持されると共に前記軸受パッドを揺動自在に支持する移動体と、前記移動体を前記軸受ケースの周方向における所定の位置に位置決め可能な位置決め機構を有し、
   前記位置決め機構は、前記移動体の移動方向に油圧を作用させる、
   ことを特徴とするジャーナル軸受。
10. ケーシングと、
    前記ケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、
    前記回転軸の外周部に周方向に所定間隔をあけて固定される複数の動翼と、
    前記ケーシングに固定される複数の静翼と、
    請求項１から請求項９のいずれか一項のジャーナル軸受と、
    を有することを特徴とする蒸気タービン。

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