JP6417229B2 - タービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具 - Google Patents

Description

本発明は、タービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具に関する。

発電所におけるガスタービンや蒸気タービンでは、タービン車室内のローター等の点検、整備等のため、断面半円弧状のケーシング上半が取り外されることがある。点検、整備等が行われた後、ケーシング上半が再度取り付けられる。ケーシングはガス流れ方向に複数に分割されており、ケーシング上半を対応するケーシング下半に取り付けている。ケーシング上半を取り付ける際、ケーシング上半をローターに被せるように吊り込んでからケーシング下半との位置合わせ、組み立てが行われる。

ガスタービン、蒸気タービン運転時には、ケーシングは高熱にさらされるので、ケーシング上半の中には取り外すと変形するものがある。例えば、図９に示すように、下流側ケーシング上半について、取り外す前の状態（図９（Ｂ））から取り外した後の状態（図９（Ａ）、図９（Ｃ））では、両端がΔｄ１ほど、径方向に熱による変形で拡張した状態（図９（Ａ））になったり、両端がΔｄ２ほど、径方向に熱による変形で収縮した状態（図９（Ｃ））になったりする。

変形したケーシング上半を再度ケーシング下半に取り付ける際、応力を加えて元の形状に戻しつつ取り付ける必要があり、そのための組立用治具が知られている（特許文献１）。

特開２０１３−１８１５０３号公報

ケーシング上半の内周面には静翼が設置されており、タービン車室にはローターが設置されている。静翼とローターの動翼とのクリアランスが狭いため、ケーシング上半が変形していると、ケーシング上半を吊り込む際、上半の静翼・ケーシングとローターの車軸・動翼が接触する危険性があり、静翼や動翼が損傷するおそれがある。特許文献１の治具は、ケーシング下半とケーシング上半とを結合させる際に用いられるものゆえ、ケーシング上半を吊り込む際にケーシング上半の変形を修正することができず、上記の危険性は残ったままである。

このため、隣接配置されるケーシング上半同士を連結させた後、これを吊り込んでケーシング下半に連結することが望まれているが、ケーシング上半同士を結合させる際に用いられる治具は知られていない。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タービンケーシング上半同士を結合させる際に用いられる位置合わせ用治具を提供することにある。

本発明に係るタービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具は、
第１のケーシング上半のフランジに対向して配置されるフランジ面プレートと第２のケーシング上半のフランジ周面に対向して配置されるフランジ周面プレートとが結合した本体と、
前記フランジ面プレートから突出し、前記第１のケーシング上半のフランジの連結用ボルト穴に挿入される挿入ピンと、
前記フランジ周面プレートに配置され、前記第２のケーシング上半のフランジ周面を径方向に押圧する押圧機構と、を備え、
２本の前記挿入ピンを有し、
２本の前記挿入ピンの間隔が前記第１のケーシング上半及び前記第２のケーシング上半のフランジの隣接する２つの連結用ボルト穴の間隔に設定され、
前記フランジ面プレートの２本の前記挿入ピンの間にダウエルピンの打ち込み用の切り欠きが形成されており、
前記第２のケーシング上半のフランジと前記第１のケーシング上半のフランジが合わされて、
前記第１のケーシング上半のフランジの連結用ボルト穴に前記挿入ピンが挿入され、
前記押圧機構が前記第２のケーシング上半のフランジ周面を径方向に押圧するとともに、前記挿入ピンが前記第１のケーシング上半のフランジを径方向に引っ張り、前記第１のケーシング上半のダウエルピン打込用孔の位置と前記第２のケーシング上半のダウエルピン打込用孔との位置を合わせる、
ことを特徴とする。

また、前記押圧機構が前記フランジ周面プレートに形成されたボルト穴と前記ボルト穴に螺合されるボルトから構成され、
前記ボルトをねじ込むことにより、前記ボルトが前記第２のケーシング上半或いは前記第１のケーシング上半のフランジ周面を押圧してもよい。

また、前記押圧機構が前記第２のケーシング上半或いは前記第１のケーシング上半のフランジ周面を押圧するジャッキであってもよい。

本発明に係るタービンのケーシング上半同士の位置合わせ用治具では、変形したケーシング上半を基準ケーシング上半に位置合わせすることができる。ケーシング上半同士を連結した状態でケーシング下半に連結することができ、ケーシング上半を吊り込む際に、ケーシング上半の内周面に設置されている静翼とタービン車室内に設置されているロータ（動翼）との接触が抑えられる。

位置合わせ用治具の斜視図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子を示す図であり、図２（Ａ）がフランジを下流側から見た図、図２（Ｂ）が側面から見た図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子を示す図であり、図３（Ａ）がフランジを下流側から見た図、図３（Ｂ）が側面から見た図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子について、フランジを下流側から示す図である。 他の形態に係る位置合わせ用治具を示す図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子を示す図であり、図６（Ａ）がフランジを下流側から見た図、図６（Ｂ）が側面から見た図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子を示す図であり、図７（Ａ）がフランジを下流側から見た図、図７（Ｂ）が側面から見た図である。 位置合わせ用治具を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半の位置合わせを行う様子について、フランジを下流側から示す図である。 下流側ケーシング上半を取り外す前の状態のフランジ（図９（Ｂ））、取り外した後の状態のフランジ（図９（Ａ）、図９（Ｃ））を示す図である。

本実施の形態に係る位置合わせ用治具は、隣接配置されるケーシング上半同士を連結する際に、ケーシング上半同士の位置を合わせる治具である。ここでは、取り外されて変形した下流側ケーシング上半と、変形していない上流側ケーシング上半とを連結してガスタービン、蒸気タービンを組み立てる際に、下流側ケーシング上半のフランジと上流側ケーシング上半のフランジとの位置合わせを行う例について説明する。

本実施の形態に係る位置合わせ用治具について説明する。位置合わせ用治具１は、図１に示すように、本体１０、挿入ピン２０、押圧機構３０を備えている。

本体１０は、フランジ面プレート１１とフランジ周面プレート１２とがＬ字状に連結され一体化した形態である。

フランジ面プレート１１は、使用時に、下流側ケーシング上半のフランジの連結用ボルト穴が形成されている面（以下、フランジ面）にあてがわれるプレートである。

フランジ面プレート１１には、突出する２本の挿入ピン２０が立設している。２本の挿入ピン２０は、下流側ケーシング上半のフランジにおける隣接する２つの連結用ボルト穴にそれぞれ挿入される部材である。また、挿入ピン２０の長さは、下流側ケーシング上半のフランジの厚さより小さく設定されることが好ましい。

また、フランジ面プレート１１には、２本の挿入ピン２０の間に、ダウエルピン打ち込み用の切り欠き４０が形成されている。

フランジ周面プレート１２には、押圧機構３０が配置されている。押圧機構３０は、インレットケーシングのフランジの周面（以下、フランジ周面）を径方向に押圧する機能を有している。押圧機構３０は、フランジ周面プレート１２に形成されたボルト穴３２とボルト穴３２に螺合されるボルト３１から構成されている。ボルト３１を正転、逆転させることにより、ボルト３１がフランジ周面プレート１１から進行、後退する。

続いて、上述した位置合わせ用治具１を用いて下流側ケーシング上半と上流側ケーシング上半との位置合わせについて説明する。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、まず、下流側ケーシング上半５０のフランジ５１と上流側ケーシング上半６０のフランジ６１を合わせる。下流側ケーシング上半５０は経年使用により、上流側ケーシング上半６０に比べて、両端が径方向に収縮している場合である。

下流側ケーシング上半５０の半円弧状のフランジ５１には、中央付近、両端付近にダウエルピン打ち込み孔５２ａ〜５２ｃが穿たれている。また、上流側ケーシング上半６０の半円弧状のフランジ６１にも、中央付近、両端付近にダウエルピン打ち込み孔６２ａ〜６２ｃが穿たれている。ダウエルピン打ち込み孔５２ａ〜５２ｃはダウエルピン打ち込み孔６２ａ〜６２ｃとそれぞれ対応しており、それぞれにダウエルピンが打ち込まれることで、下流側ケーシング上半５０と上流側ケーシング上半６０とが位置決めされる構造である。ダウエルピン打ち込み孔５２ａ〜５２ｃ、６２ａ〜６２ｃは、それぞれ隣接する２つの連結用ボルト穴５３、６３の間に配置されている。

フランジ５１、６１を合わせて、中央部にあるダウエルピン打ち込み孔５２ａ、６２ａにダウエルピンを打ち込み、中央部の位置決めを行う。そして、連結ボルトを挿入可能な連結用ボルト穴５３、６３については、連結ボルトを挿入し、ナットを嵌めて仮締めを行う。

そして、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、位置合わせ用治具１の挿入ピン２０を下流側ケーシング上半５０のフランジ５１の連結用ボルト穴５３に挿入して、位置合わせ用治具１をフランジ５１、６１に取り付ける。

そして、図４に示すように、ボルト３１をねじ込んでいく。ボルト３１をねじ込んでゆくと、ボルト３１の先端がフランジ６１の周面に当接し、さらにボルト３１をねじ込んでゆくと、フランジ周面プレート１２がフランジ６１の周面から離れるように移動する。フランジ周面プレート１２とフランジ面プレート１１とは一体化しているので、フランジ面プレート１１に設置されている挿入ピン２０も同様に移動していく。すなわち、挿入ピン２０が下流側ケーシング上半５０のフランジ５１を径方向に拡がるように引っ張る。

このようにボルト３１をねじ込んでいくことで、ダウエルピン打ち込み孔５２ｂがダウエルピン打ち込み孔６２ｂと同軸上に移動する。ダウエルピン打ち込み孔５２ｂ、６２ｂの位置合わせ完了後、ダウエルピン打ち込み孔５２ｂ、６２ｂにダウエルピンを打ち込む。フランジ面プレート１１には切り欠き４０が形成されているので、切り欠き４０を介してダウエルピンを打ち込むことができる。これにより、下流側ケーシング上半５０、上流側ケーシング上半６０について、紙面上右側端部の位置決めが行われる。

逆側の端部（紙面上左側端部）についても同様に行い、ダウエルピン打ち込み孔５２ｃをダウエルピン打ち込み孔６２ｃの位置に合わせ、ダウエルピンをダウエルピン打ち込み孔５２ｃ、６２ｃに打ち込んで位置決めを行う。

そして、それぞれ対応する連結用ボルト穴５３、６３に連結ボルトを挿入し、ナットを嵌め、全ての連結ボルトの本締めを行うことで、下流側ケーシング上半５０と上流側ケーシング上半６０との連結が完了する。

その後、連結された下流側ケーシング上半５０、上流側ケーシング上半６０が吊り込まれて、下流側ケーシング下半、上流側ケーシング下半と連結される。変形した下流側ケーシング上半５０が上流側ケーシング上半６０に連結されることにより、正常な形状に戻った状態で下流側ケーシング下半に吊り込まれるので、吊り込みの際に、下流側ケーシング上半５０の内周面に設置されている静翼がタービン車室内に設置されているローターの動翼に接触することが抑制される。

上記では、押圧機構３０として、フランジ周面プレート１２に形成されたボルト穴３２、螺合されるボルト３１を例に説明したが、上流側ケーシング上半６０のフランジ周面を押圧し、挿入ピン２０が下流側ケーシング上半５０のフランジ５１を径方向に拡がるよう引っ張り得る構造であれば上記構造に限定さるものではない。たとえば、図５に示すように、フランジ周面プレート１２にジャッキ３３が設置された形態でもよい。ジャッキ３３が伸張することにより、上流側ケーシング上半６０のフランジ６１の周面を押圧することができる。

また、２本の挿入ピン２０を備える形態について説明したが、位置合わせ用治具１の機能を果たし得れば１本、或いは、３本以上備えていてもよい。

また、上記では、下流側ケーシング上半５０が径方向に収縮している場合に、下流側ケーシング上半５０を径方向に拡張させて上流側ケーシング上半６０に位置を合わせる例について説明したが、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、下流側ケーシング上半５０が変形して径方向に拡張している場合でも、位置合わせ用治具１を用いて、下流側ケーシング上半５０を径方向に収縮させて上流側ケーシング上半６０に位置を合わせることができる。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、位置合わせ用治具１の挿入ピン２０を上流側ケーシング上半６０のフランジ６１の連結用ボルト穴６３に挿入して、位置合わせ用治具１をフランジ５１、６１に取り付ける。

そして、図８に示すように、ボルト３１をねじ込んでいく。ボルト３１をねじ込んでゆくと、ボルト３１の先端がフランジ５１の周面に当接し、さらにボルト３１をねじ込んでゆくと、フランジ周面プレート１２がフランジ５１の周面から離れるように移動する。フランジ周面プレート１２とフランジ面プレート１１とは一体化しているので、フランジ面プレート１１に設置されている挿入ピン２０も同様に移動していく。すなわち、挿入ピン２０が上流側ケーシング上半６０のフランジ６１を径方向に広げるように引っ張る。

このようにボルト３１をねじ込んでいくことで、ダウエルピン打ち込み孔５２ｂがダウエルピン打ち込み孔６２ｂと同軸上に移動する。そして、上記と同様に、ダウエルピン打ち込み孔５２ｂ、６２ｂの位置合わせ完了後、ダウエルピン打ち込み孔５２ｂ、６２ｂにダウエルピンを打ち込むことで、下流側ケーシング上半５０、上流側ケーシング上半６０について、紙面上右側端部の位置決めが行われる。

その後、逆側の端部（紙面上左側端部）についても同様に行い、ダウエルピン打ち込み孔５２ｃをダウエルピン打ち込み孔６２ｃの位置に合わせ、ダウエルピンをダウエルピン打ち込み孔５２ｃ、６２ｃに打ち込んで位置決めを行うことができる。

また、上記では、下流側ケーシング上半５０が変形している場合に、下流側ケーシング上半５０と上流側ケーシング上半６０との位置合わせを例に説明したが、これに限られるものではない。隣接配置される他のケーシング上半同士であって、一方が変形していないケーシング上半と他方が変形しているケーシング上半との位置合わせや双方が変形しているケーシング上半同士の位置合わせについても利用可能である。

１ 位置合わせ用治具
１０ 本体
１１ フランジ面プレート
１２ フランジ周面プレート
２０ 挿入ピン
３０ 押圧機構
３１ ボルト
３２ ボルト穴
３３ ジャッキ
４０ 切り欠き
５０ 下流側ケーシング上半
５１ フランジ
５２ａ〜５２ｃ ダウエルピン打ち込み孔
５３ 連結用ボルト穴
６０ 上流側ケーシング上半
６１ フランジ
６２ａ〜６２ｃ ダウエルピン打ち込み孔
６３ 連結用ボルト穴

Claims (3)

1. 第１のケーシング上半のフランジに対向して配置されるフランジ面プレートと第２のケーシング上半のフランジ周面に対向して配置されるフランジ周面プレートとが結合した本体と、
   前記フランジ面プレートから突出し、前記第１のケーシング上半のフランジの連結用ボルト穴に挿入される挿入ピンと、
   前記フランジ周面プレートに配置され、前記第２のケーシング上半のフランジ周面を径方向に押圧する押圧機構と、を備え、
   ２本の前記挿入ピンを有し、
   ２本の前記挿入ピンの間隔が前記第１のケーシング上半及び前記第２のケーシング上半のフランジの隣接する２つの連結用ボルト穴の間隔に設定され、
   前記フランジ面プレートの２本の前記挿入ピンの間にダウエルピンの打ち込み用の切り欠きが形成されており、
   前記第２のケーシング上半のフランジと前記第１のケーシング上半のフランジが合わされて、
   前記第１のケーシング上半のフランジの連結用ボルト穴に前記挿入ピンが挿入され、
   前記押圧機構が前記第２のケーシング上半のフランジ周面を径方向に押圧するとともに、前記挿入ピンが前記第１のケーシング上半のフランジを径方向に引っ張り、前記第１のケーシング上半のダウエルピン打込用孔の位置と前記第２のケーシング上半のダウエルピン打込用孔との位置を合わせる、
   ことを特徴とするタービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具。
2. 前記押圧機構が前記フランジ周面プレートに形成されたボルト穴と前記ボルト穴に螺合されるボルトから構成され、
   前記ボルトをねじ込むことにより、前記ボルトが前記第２のケーシング上半のフランジ周面を押圧する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具。
3. 前記押圧機構が前記第２のケーシング上半のフランジ周面を押圧するジャッキである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタービンケーシング上半同士の位置合わせ用治具。

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