JP6427436B2 - タービン発電機基礎台、タービン建屋、およびタービン建屋の構築方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、タービン発電機基礎台、タービン建屋、およびタービン建屋の構築方法に関する。

原子力発電所または火力発電所などの発電プラントのタービン建屋は、タービン発電機基礎台（タービン架台）と分離して構築されている。タービン発電機基礎台は、柱および梁で構成されたラーメン構造となっており、発電プラントに用いられるタービンや発電機は、共通のタービン発電機基礎台に設置されている。そして、このタービン発電機基礎台の周囲に、タービン建屋の柱（建屋柱）と建家梁とが構築され、タービン建屋が形成されている。

タービン発電機基礎台はタービン建屋の中央部に設置されるため、タービン建屋は中央部に空間を有する構造を形成している。建屋柱は、一般的に、タービン発電機基礎台から最短距離で３ｍの範囲内にタービン発電機基礎台と近接して設けられる建屋柱と、タービン発電機基礎台から相対的に遠い位置に設けられる建屋柱とで構成されている。これらの建屋柱の間に建家梁が設けられて、この建家梁上に機器などが設置される。

特開２００２−２９５２０３号公報 特開２００６−１０４６８３号公報

従来の発電プラントのタービン建屋を建設する際、タービン発電機基礎台に近接して設けられるタービン建屋柱は、タービン発電機基礎台の近くに配置されるため、一般にタービン発電機基礎台に近接して設けられるタービン建屋柱とタービン発電機基礎台との何れか一方を先に構築する必要があり、タービン建屋を構築する工期の短縮の制約となっている。

そのため、タービン建屋の建設期間の短縮、タービン建屋の構築に要する費用削減、さらには作業員の労力軽減を図るため、タービン建屋の構築に要する工期を短縮し、タービン建屋を効率良く構築できることが望まれている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、タービン建屋の構築に要する工期を短縮し、タービン建屋を効率良く構築することができるタービン発電機基礎台、タービン建屋、およびタービン建屋の構築方法を提供することである。

一の実施形態によるタービン発電機基礎台は、タービン建屋内で、タービンおよび発電機を設置するためのタービン発電機基礎台であって、基礎台本体と、前記基礎台本体と一体に形成され、前記基礎台本体の側面から突出して設けられた張出部と、を具備してなる。

別の実施形態によるタービン建屋は、上記のタービン発電機基礎台と、前記タービン発電機基礎台の周囲に設けられた建屋柱と、前記建屋柱から前記張出部の上面に設けられた建屋梁と、を具備してなり、前記建屋梁が前記建屋柱および前記張出部で支持されてなる。

別の実施形態によるタービン建屋の構築方法は、建屋基礎マット上に、基礎台本体と、前記基礎台本体と一体に形成され、前記基礎台本体の側面から突出して設けられた張出部とを具備してなるタービン発電機基礎台を構築する基礎台構築工程と、前記タービン発電機基礎台の周囲に建屋柱を構築する建屋柱構築工程と、前記建屋柱から前記張出部の上面に建屋梁を設けて、前記建屋梁を前記建屋柱および前記張出部で支持させる建屋梁設置工程と、を含む。

本発明によれば、タービン発電機基礎台と一体に形成された張出部でタービン建屋の建屋梁の一端を支持させることにより、建屋柱のうち、タービン発電機基礎台の周囲に近接して設けられる建屋柱を設ける必要がなくなるため、タービン建屋の構築に要する工期を短縮し、タービン建屋を効率良く構築することができる。

本発明の実施形態によるタービン発電機基礎台を適用したタービン建屋をタービン軸に対して直角する方向から見た時の構成を簡略に示す断面図である。 タービン発電機基礎台の構成を示す斜視図である。 図２中のＡ−Ａ方向から見た図である。 タービン発電機基礎台を上方から見た平面図である。 図２中のＢ−Ｂ方向から見た図である。 タービン発電機基礎台の他の構成の一例を示す図である。 タービン発電機基礎台の構築工程の一例を示す図である。 タービン発電機基礎台の構築工程の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明の実施形態によるタービン発電機基礎台を適用したタービン建屋について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、タービン建屋の高さ方向の一方を上または上方といい、タービン建屋１０の高さ方向の他方を下または下方という場合がある。また、タービン発電機基礎台の長手方向はタービン軸方向とし、タービン発電機基礎台の短手方向はタービン発電機基礎台の長手方向に対して直交する方向とする。

図１は、本実施形態によるタービン発電機基礎台を適用したタービン建屋をタービン軸に対して直角する方向から見た時の構成を簡略に示す断面図であり、図２は、タービン発電機基礎台の構成を示す斜視図であり、図３は、図２中のＡ−Ａ方向から見た図であり、図４は、タービン発電機基礎台を上方から見た平面図であり、図５は、図２中のＢ−Ｂ方向から見た図である。図１に示すように、タービン建屋１０は、タービン発電機基礎台１１と、建屋柱１２と、建屋基礎１３と、建屋梁１４とを有する。

タービン発電機基礎台１１は、図１〜図５に示すように、タービン建屋１０内のタービン建屋基礎マット２１上に配置されており、基礎台本体２２と、張出部２３とを有している。

基礎台本体２２は、柱２４、上部（デッキ部）２５、および中間部２６で構成されている。

デッキ部２５は、上段の建屋梁１４と略同一の高さに位置しており、デッキ部２５には、複数（本実施形態では、３つ）の開口部２７が形成されており、それら開口部２７の上部にそれぞれ発電機、低圧タービン、高圧タービン（図示せず）が配置される。また、低圧タービンの下側のタービン建屋基礎マット２１の上には復水器（図示せず）が配置され、さらに、発電機および高圧タービンの下部には大口径の配管や相分離母線などが配置されている。なお、タービンおよび発電機は、タービン発電機基礎台のデッキ部の開口部２７の周囲に例えば基礎ボルトなどを介して固定される。

タービン発電機基礎台１１は、鉄筋とコンクリートからなる鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）、鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）などで構成することができる。

タービン発電機基礎台１１がＲＣ構造により構築される場合、タービン発電機基礎台１１は、タービン発電機基礎台１１の長手方向の両側に柱２４を複数配置する。これら複数の柱２４とその柱の上部を上部梁の鉄筋を配筋し、上部梁の鉄筋が配筋された周りをコンクリート打設用の型枠で囲った上部梁ブロックを形成する。その後、その内部にコンクリートを打設し、デッキ部２５が形成される。また、柱２４の高さ方向の中間位置付近は中間レベル梁の鉄筋を配筋し、その周りをコンクリート打設用の型枠で囲って中間梁ブロックを形成する。その後、その内部にコンクリートを打設し、中間部２６が形成される。本実施形態では、張出部２３は、柱２４、デッキ部２５、または中間部２６の何れかに形成されるように構築される。

また、タービン発電機基礎台１１がＳＣ構造により構築される場合、タービン発電機基礎台１１は、例えば、タービン建屋１０内のタービン建屋基礎マット２１上に、予め、柱２４の内面および外面を形成する両面に鋼板を有する鋼板ブロックを設置し、内部にコンクリートを打設することで柱２４が形成される。柱２４の上部に、予め、デッキ部２５の内面および外面を形成する両面に鋼板を有する鋼板ブロックを設置し、内部にコンクリートを打設することでデッキ部２５が形成される。また、柱２４の高さ方向の中間位置付近に、中間部２６の内面および外面を形成する両面に鋼板を有する鋼板ブロックを設置し、内部にコンクリートを打設することで中間部２６が形成される。本実施形態では、タービン発電機基礎台１１がＳＣ構造により構築される場合でも、張出部２３は、柱２４、デッキ部２５、または中間部２６の何れかに形成されるように構築される。

タービン発電機基礎台１１の短手方向には、柱２４、デッキ部２５、および中間部２６により複数（本実施形態では、２つ）の開口部２８が形成され、タービン発電機基礎台１１の長手方向には、柱２４、デッキ部２５、および中間部２６により複数（本実施形態では、５つ）の開口部２９が形成されている。タービン発電機基礎台１１内の空間に設置される機器への配管などが開口部２８、２９を介して貫通可能となっている。

張出部２３は、建屋梁１４の一端を支持するためのものであり、基礎台本体２２の側面に設けられ、基礎台本体２２と一体に形成されている。張出部２３の上面２３ａには、建屋梁１４の一端が緩衝部３１を介して設置されている。上面２３ａは、建屋梁１４の一端が支持できるように形成されていればよく、建屋梁１４の一端を安定して張出部２３で支持できるように、上面２３ａは水平に形成されていることが好ましい。また、本実施形態においては、張出部２３の上面２３ａに緩衝部３１を設けているが、緩衝部３１を設けず、張出部２３の上面２３ａに建屋梁１４の一端を直接設置させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、基礎台本体２２の側面に張出部２３が２段設けられている。本実施形態においては、一番上段に位置する張出部２３の上面２３ａの位置は、上面２３ａに設置された建屋梁１４の高さがデッキ部２５と略同じ高さとなるように形成されていることが好ましい。

緩衝部３１は、張出部２３の上面２３ａと建屋梁１４との間に設けられている。建屋梁１４は、緩衝部３１を介して張出部２３に支持されているため、タービン発電機基礎台１１で発生した振動などが建屋梁１４に直接伝達されるのを抑制することができる。本実施形態においては、緩衝部３１としてバネが用いられているが、タービン発電機基礎台１１で発生した振動などが張出部２３に伝達されるのを抑制できる部材であればよく、例えば、ゴムなどの弾性変形部材などを用いることができる。

基礎台本体１１は、短手方向の長さを、例えば１０〜３０ｍ、好ましくは１０〜１５ｍとして構成され、基礎台本体１１の長手方向の長さは、デッキ部２５に設置するタービンの大きさや数などに応じて適宜任意の長さとする。張出部２３は、張出方向の長さ（張出長さ）、すなわち張出部２３が基礎台本体１１に接合している部分から張出部２３の反対側端部までの張出方向の長さを、例えば０．５〜１ｍとし、張出部２３の張出方向に対する鉛直方向の長さ（張出高さ）、すなわち鉛直軸方向の長さを、例えば０．５〜１ｍとして構成される。また、張出部２３の張出方向に対する水平方向の長さ（張出幅）は、柱２４の幅によるが、張出部２３の張出方向の長さと同様、例えば０．５〜１ｍとして構成される。

本実施形態においては、張出部２３の張出方向の長さＴと、前記張出方向に対する鉛直方向の長さＨとが、以下の関係式（１）を満たしていることが好ましい。なお、張出方向の長さＴとは、基礎台本体１１の側面が垂直である場合、張出部２３の基礎台本体１１との連結部から反対側端部までの水平方向の長さをいい、基礎台本体１１の側面が垂直でない場合、張出部２３の基礎台本体１１との連結部から反対側端部までの水平方向の長さをいう。
０．５≦Ｔ／Ｈ≦２．０ ・・・（１）

Ｔ／Ｈが上記範囲内であれば、張出部２３の強度を保持することができ、建屋梁１４を張出部２３の上面２３ａに安定して設置することができると共に、建屋梁１４の下に設置される機器の設置空間をより広くすることができる。また、コンクリートまたは鉄骨の使用量も節約しながら安定した張出部２３を形成することが可能となるため、基礎台本体１１の構築に要する費用の低減を図ることができる。

本実施形態においては、基礎台本体１１の短手方向の長さＷと、張出部２３の張出方向の長さＴとが、以下の関係式（２）を満たしていることが好ましい。
０．０３≦Ｔ／Ｗ≦０．１ ・・・（２）

Ｔ／Ｗが上記範囲内であれば、張出部２３の強度を保持し、建屋梁１４を張出部２３の上面２３ａに安定して設置することができると共に、建屋梁１４の下に設置される機器の設置空間をより広くすることができる。また、コンクリートまたは鉄骨の使用量も節約しながら安定した張出部２３を基礎台本体１１に形成することが可能となるため、基礎台本体１１の構築に要する費用の低減を図ることができる。

建屋柱１２は、タービン発電機基礎台１１の周囲に設けた建屋基礎１３に設置される。建屋柱１２は、タービン発電機基礎台１１から相対的に遠い位置に設けられる建屋柱であり、本実施形態においては、タービン建屋１０は、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱は省略でき、タービン発電機基礎台１１から相対的に遠い位置に設けられる建屋柱１２のみで構成できる。

建屋梁１４は、建屋柱１２から張出部２３の上面２３ａにかけて設置される。建屋梁１４の一端は建屋柱１２で支持され、建屋梁１４の他端は張出部２３の上面２３ａで支持され、建屋梁１４は、張出部２３と建屋柱１２とで支持された構成となっている。

なお、本実施形態においては、基礎台本体２２の短手方向から見たときの張出部２３の形状は正方形状としているが、張出部２３が建屋梁１４の他端を上面２３ａで支持できる構成であればよく、その形状は特に限定されない。例えば、図６に示すように、基礎台本体２２の短手方向から見たときの張出部２３の形状は、基礎台本体２２の側面から張出方向に向かって張出部２３の張出方向に対する鉛直方向の長さが小さくなるように形成した台形型でもよい。

次ぎに、タービン発電機基礎台１１を適用したタービン建屋１０の構築方法の一例について説明する。

まず、図７に示すように、タービン建屋内に鉄筋コンクリート製のタービン建屋マット２１を構築した後、タービン建屋マット２１の内部に、タービン発電機基礎台１１の下部柱２４−１の鉄筋の一部を埋設した状態で配筋し、周りをコンクリート打設用の型枠で囲った後にその内部にコンクリートを打設し、タービン建屋マット２１の上に下部柱２４−１を形成する。次に、打設の終わった下部柱２４−１をつなぐように中間レベル梁の鉄筋を配筋し、その周りをコンクリート打設用の型枠で囲った後に、その内部にコンクリートを打設し、中間部２６を形成する。同様に、打設の終わった柱に張出用の鉄筋を配筋し、その周りをコンクリート打設用の型枠で囲った後に、その内部にコンクリートを打設し、張出部２３を形成する。なお、中間部２６が複数段形成される場合、同様の作業により、中間部２６よりも上部の柱、張出部２３および中間部２６を順次構築する。

次ぎに、図８に示すように、中間部２６よりも上部の上部柱２４−２と、タービン発電機および蒸気タービンが設置されるデッキ部２５となるデッキユニット２５−１〜２５−３を中間部２６と同様に構築する。このようにして、タービン建屋マット１の上に、図２に示すような、タービン発電機基礎台１１が構築される。

次ぎに、タービン発電機基礎台１１が構築された後、コンクリート打設用の型枠と、下部柱２４−１と上部柱２４−２とからなる柱、中間部２６、およびデッキ部２５などの構築用の足場の解体撤去を行った後、柱の間に復水器の基礎マットを構築し、その上に復水器を搬入し据付ける。また、復水器の据付けの際には、例えば、予め工場もしくは現場近傍の地上にてモジュール化された下部胴本体の搬入および据付けを行ってから、上部胴本体と給水加熱器の搬入および据付けを行うようにしてもよい。

次に、タービン発電機基礎台１１が構築された後、図１に示すように、タービン発電機基礎台１１の周囲に建屋基礎１３を設置して建屋基礎１３に建屋柱１２が構築される。次に、張出部２３の上面２３ａに緩衝部３１が配置された後、建屋柱１２から張出部２３の上面２３ａに建屋梁１４の一端を支持させて、建屋梁１４を建屋柱１２および張出部２３で支持させる。このようにして、タービン発電機基礎台１１を適用したタービン建屋１０が構築される。タービン建屋１０が構築された後、タービン発電機基礎台１１の上部の開口部２７には、低圧タービン、高圧タービン、または発電機（図示せず）などが設置される。

また、本実施形態において、タービン発電機基礎台１１を構築した後、建屋柱１２を構築する場合について説明したが、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱は構築しないため、タービン発電機基礎台１１と建屋柱１２との構築の順番の制限を受けない。そのため、本実施形態では、建屋柱１２を構築した後、タービン発電機基礎台１１を構築するようにしてもよいし、タービン発電機基礎台１１および建屋柱１２を並行して構築してもよい。なお、本実施形態においては、近接して設けられる建屋柱とは、タービン発電機基礎台から柱の内径までの距離、すなわち、タービン発電機基礎台１１までの最短距離が、例えば３ｍの範囲内に設けられる建屋柱のことをいう。

よって、本実施形態によれば、タービン発電機基礎台の周囲に近接して配設される建屋柱が必要ないため、タービン発電機基礎台１１と建屋柱１２との何れか一方を他方より先に構築することができると共に、タービン発電機基礎台１１と建屋柱１２とを同時に並行して構築することができる。

このように、本実施形態は、上記のような構成として、タービン発電機基礎台１１の側面に設けた張出部２３に建屋梁１４の一端を支持させることにより、タービン発電機基礎台１１から相対的に遠い位置に設けられる建屋柱１２と、タービン発電機基礎台１１とにより建屋梁１４を支持させ、タービン建屋１０を形成することができる。このため、本実施形態によれば、タービン発電機基礎台１１の周囲に近接して設けられる建屋柱を設ける必要がなくなるため、タービン建屋１０の構築に要する工期を短縮し、タービン建屋１０を効率良く構築することができる。

一般に、タービン発電機基礎台と建屋柱の基礎とは、それぞれ別々に構築され、タービン発電機基礎台に近接して設けられる建屋柱の基礎はタービン発電機基礎台の基礎と近接して設けられる。そのため、これらが設置される基礎マットの深さにより、同時に構築できず、どちらかの基礎マットが深い方から先に構築し、他方をその後に構築する必要があるため、タービン建屋を構築する工程を短縮することは困難である。これに対し、本実施形態によれば、タービン発電機基礎台の周囲に近接して配設される建屋柱が必要なくなるため、タービン発電機基礎台１１と建屋柱１２との何れか一方の構築を待つことなく他方を構築することができる。また、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱の構築に要する鉄筋の配筋作業やコンクリート型枠の設置や撤去作業の必要がないため、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱の据付工事の工期分の期間を短縮することができる。よって、本実施形態によれば、タービン発電機基礎台１１と建屋柱１２との構築の順番の制限を受けることなく、タービン建屋１０を効率良く、より短期間で構築することが可能となる。

また、本実施形態によれば、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱を省略することにより、タービン建屋１０の構造を簡素化することができると共に、タービン発電機基礎台１１に近接して設けられる建屋柱の構築に要するコンクリート量や鉄骨量を軽減できるため、タービン建屋１０の建設に使用されるコンクリート量や鉄骨量を少なくすることができる。

このように、タービン建屋１０の構築に要する工期の短縮、タービン建屋１０の構造を簡素化、およびタービン建屋１０の建設に要する材料の削減が可能となることにより、タービン建屋の建設期間を短縮しつつタービン建屋１０の建設に要する費用の削減を図ることができると共に、作業員のより一層の労力軽減化を図ることができる。

以上の通り、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら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。

１０ タービン建屋
１１ タービン発電機基礎台
１２ 建屋柱
１３ 建屋基礎
１４ 建屋梁
２２ 基礎台本体
２３ 張出部
２４ 柱
２５ 上部（デッキ部）
２６ 中間部
２７、２８、２９ 開口部
３１ 緩衝部

Claims (8)

1. タービンおよび発電機を設置するためのタービン発電機基礎台であって、前記タービン発電機基礎台の周囲に設けられた建屋柱と、前記建屋柱に設けられた建屋梁とを備えるタービン建屋内に設けられるタービン発電機基礎台であって、
   基礎台本体と、
   前記基礎台本体と一体に形成され、前記基礎台本体の側面から突出して設けられ、前記建屋梁の一端を支持する上面を有する張出部と、
   を具備してなることを特徴とする、タービン発電機基礎台。
2. 前記張出部の張出方向の長さＴと、前記張出方向に対する鉛直方向の長さＨとが、以下の関係式（１）を満たしてなる、請求項１に記載のタービン発電機基礎台。
   ０．５≦Ｔ／Ｈ≦２．０ ・・・（１）
3. 前記基礎台本体の短手方向の長さＷと、前記張出部の張出方向の長さＴとが、以下の関係式（２）を満たしてなる、請求項１または２に記載のタービン発電機基礎台。
   ０．０３≦Ｔ／Ｗ≦０．１ ・・・（２）
4. 前記基礎台本体の短手方向の長さが、１０〜１５ｍである、請求項１〜３の何れか一項に記載のタービン発電機基礎台。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のタービン発電機基礎台を収容することを特徴とする、タービン建屋。
6. 前記張出部の上面と前記建屋梁との間に緩衝部をさらに具備してなる、請求項５に記載のタービン建屋。
7. 建屋基礎マット上に、基礎台本体と、前記基礎台本体と一体に形成され、前記基礎台本体の側面から突出して設けられた張出部とを具備してなるタービン発電機基礎台を構築する基礎台構築工程と、
   前記タービン発電機基礎台の周囲に建屋柱を構築する建屋柱構築工程と、
   前記建屋柱から前記張出部の上面に建屋梁を設けて、前記建屋梁を前記建屋柱および前記張出部で支持させる建屋梁設置工程と、
   を含むことを特徴とする、タービン建屋の構築方法。
8. 前記基礎台構築工程と前記建屋梁設置工程とを並行して行う、請求項７に記載のタービン建屋の構築方法。

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