JP6523771B2 - 蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法に関する。

（蒸気タービンの構成について）
図１５、図１６、図１７は、関連技術に係る蒸気タービンの要部を示す図である。図１５は、代表的な蒸気タービンの分解斜視図である。図１６は、組立てられた後の蒸気タービンの外観を示す斜視図である。また、図１７は、蒸気タービンを構成するタービン段落の拡大図であって、水平面（ｘｙ面）に対して垂直な鉛直面（ｙｚ面）の断面を模式的に示している。

図１５に示すように、蒸気タービン１は、車室１０とノズル２０とタービンロータ３０とを有し、各部を組立てることによって構成される（図１６参照）。蒸気タービン１は、車室１０の内部に蒸気が作動流体として供給されることによって、タービンロータ３０が回転する。ここでは、蒸気タービン１は、多段式であって、複数のタービン段落がタービンロータ３０の回転軸ＡＸに沿った方向に並ぶように複数配置されている。

蒸気タービン１において、車室１０は、図１５に示すように、二重構造であって、外部車室１１と内部車室１２とを有する。外部車室１１は、下半外部車室１１１と、下半外部車室１１１の上方に位置する上半外部車室１１２とを含み、両者を組み合わせて構成される（図１６参照）。内部車室１２は、下半内部車室１２１と、下半内部車室１２１の上方に位置する上半内部車室１２２とを含み、両者を組み合わせて構成される。車室１０において、外部車室１１および内部車室１２は、円錐台状の内部空間を含み、外部車室１１が内部車室１２を内部に収容する。

蒸気タービン１において、ノズル２０は、ノズルダイアフラムであって、図１５に示すように、下半ノズル２１（下半内部部品）と、下半ノズル２１の上方に位置する上半ノズル２２（上半内部部品）とを含み、両者を組み合わせて構成される。ノズル２０は、車室１０の内部に収容される内部部品である。ノズル２０は、複数であって、タービンロータ３０の回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）に複数が並ぶように設置される。ここでは、複数のノズル２０のうち一部は、外部車室１１の内部において内部車室１２で区画された内部空間に収容される。そして、複数のノズル２０のうち、残りの一部は、内部車室１２を介在せずに、外部車室１１の内部空間に収容される。

図１７に示すように、ノズル２０は、ダイアフラム内輪２０１と静翼２０２とダイアフラム外輪２０３とを含み、車室１０の内部に支持される。ノズル２０においては、ダイアフラム内輪２０１とダイアフラム外輪２０３との間に複数の静翼２０２が設置されている。複数の静翼２０２は、タービンロータ３０の回転方向において間を隔てて配置される。

蒸気タービン１において、タービンロータ３０は、図１５に示すように、回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）が水平になるように、軸受（図示省略）に回転可能に支持される。タービンロータ３０は、車室１０の内部空間において、ノズル２０を貫通するように設置される。タービンロータ３０は、一端が発電機（図示省略）に連結されており、タービンロータ３０の回転によって発電機（図示省略）が駆動して発電が行われる。

図１７に示すように、タービンロータ３０の外周面には、ロータディスク３０１が設けられている。タービンロータ３０において、ロータディスク３０１は、タービンロータ３０の外周面を円形に囲っており、タービンロータ３０の回転軸ＡＸに沿って複数が間を隔てて並ぶように設けられている。そして、ロータディスク３０１の外周面には、動翼３０２が植え込まれている。ここでは、複数の動翼３０２がタービンロータ３０の回転方向において間を隔てて配置されている。そして、複数の動翼３０２の先端には、シュラウドリング３０３が設置されている。

この他に、蒸気タービン１においては、図１７に示すように、シール装置５が設置されている。シール装置５は、回転体と静止体でとの間を密封するために設置されている。ここでは、シール装置５は、たとえば、ダイアフラム内輪２０１の内周面に設置されており、ダイアフラム内輪２０１の内周面とタービンロータ３０の外周面との間を密封する。また、シール装置５は、たとえば、ダイアフラム外輪２０３の内周面に設置されており、ダイアフラム外輪２０３の内周面とシュラウドリング３０３の外周面との間を密封する。

（蒸気タービンの組立てについて）
上記の蒸気タービン１を組立てるときには、まず、支持台（図示省略）に支持された下半外部車室１１１に、下半内部車室１２１および下半ノズル２１を設置する。そして、タービンロータ３０の設置を行う。

つぎに、下半ノズル２１に上半ノズル２２を組み合わせることによって、ノズル２０を構成させる。そして、下半内部車室１２１に上半内部車室１２２を組み合わせることによって、内部車室１２を構成させる。

その後、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせることによって、外部車室１１を構成させる。これにより、車室１０を完成させる（図１５参照）。

以下より、上記の蒸気タービン１を組立てる組立方法について具体的に説明する。

図１８、図１９は、関連技術に係る蒸気タービンについて組立てるときの様子を示す図である。ここでは、図１８は、下半外部車室１１１に下半内部車室１２１と下半ノズル２１とタービンロータ３０とを設置したときの様子を示している。これに対して、図１９は、更に、上半ノズル２２を下半ノズル２１に取り付けたときの様子を示している。図１８、図１９は、タービンロータ３０の回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）が直交する鉛直面（ｘｚ面）の断面について示している。図１８、図１９では、複数のノズル２０が外部車室１１の内部において内部車室１２に支持される様子を示している（図１５参照）。

図１８に示すように、下半外部車室１１１が支持された状態で、下半内部車室１２１が下半外部車室１１１の内部に設置される。

ここでは、下半外部車室１１１は、外周面においてタービンロータ３０の回転軸ＡＸを挟んで左側に位置する部分および右側に位置する部分のそれぞれに、アーム部１１１Ａが設けられている。

また、下半外部車室１１１は、内周面においてタービンロータ３０の回転軸ＡＸを挟んで左側に位置する部分および右側に位置する部分のそれぞれに、支持部１１１Ｓが設けられている。そして、下半内部車室１２１は、外周面においてタービンロータ３０の回転軸ＡＸを挟んで左側に位置する部分および右側に位置する部分のそれぞれに、アーム部１２１Ａが設けられている。下半内部車室１２１は、下半外部車室１１１の支持部１１１Ｓにアーム部１２１Ａが載せられることによって支持される。

図２０は、関連技術に係る蒸気タービンにおいて、下半外部車室１１１が支持された状態と、下半内部車室１２１が下半外部車室１１１に支持された状態とを示す斜視図である。

下半外部車室１１１は、図２０に示すように、水平継手面Ｓ１１１よりも下方に位置する四個の被支持点ＨＰ１において、支持台（図示省略）に設けられた四個の支持部（図示省略）に支持される。具体的には、下半外部車室１１１は、回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）に一対の被支持点ＨＰ１が間を隔てて設けられており、その一対の被支持点ＨＰ１の組が、回転軸ＡＸを挟んで左側および右側に設けられている。下半外部車室１１１は、被支持点ＨＰ１を含む下面が支持部（図示省略）の上面に載せられることで支持される。

同様に、下半内部車室１２１は、図２０に示すように、水平継手面Ｓ１２１よりも下方に位置する四個の被支持点ＨＰ２において、下半外部車室１１１の内部に設けられた四個の支持部１１１Ｓ（図１９参照）に支持される。具体的には、下半内部車室１２１は、回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）に一対の被支持点ＨＰ２が間を隔てて設けられており、その一対の被支持点ＨＰ２の組が、回転軸ＡＸを挟んで左側および右側に設けられている。下半内部車室１２１は、被支持点ＨＰ２を含む下面が、下半外部車室１１１に設けられた支持部１１１Ｓの上面に載せられることで支持される。

そして、図１８に示すように、下半ノズル２１が下半内部車室１２１に設置される。

ここでは、下半内部車室１２１の内周面において、タービンロータ３０の回転軸ＡＸを挟んで左側に位置する部分および右側に位置する部分のそれぞれには、支持部１２１Ｓが形成されている。そして、下半ノズル２１は、外周面においてタービンロータ３０の回転軸ＡＸを挟んで左側に位置する部分および右側に位置する部分のそれぞれに、アーム部２１Ａが設けられている。下半ノズル２１は、下半内部車室１２１の支持部１２１Ｓにアーム部２１Ａが載せられることによって支持される。

なお、図示を省略しているが、複数のノズル２０が内部車室１２を介在せずに外部車室１１の内部空間に収容される部分（図１５参照）に関しては、下半外部車室１１１の支持部１１１Ｓに下半ノズル２１のアーム部２１Ａを載せることによって、下半外部車室１１１に下半ノズル２１を支持させる。つまり、下半ノズル２１は、アーム部２１Ａの下面に位置する被支持点において、下半外部車室１１１の内部に設けられた支持部１１１Ｓに支持される。

つぎに、図１８に示すように、下半ノズル２１が下半車室に設けられた後、タービンロータ３０が支持台（図示省略）の軸受（図示省略）に支持される。

つぎに、図１９に示すように、上半ノズル２２が下半ノズル２１に設置される。ここでは、下半ノズル２１の水平継手面Ｓ２１と上半ノズル２２の水平継手面Ｓ２２とが互いに接するように、下半ノズル２１と上半ノズル２２との間を接合する。たとえば、ボルトなどの締結部材（図示省略）を用いて接合が行われる。

その後、図１５から判るように、下半内部車室１２１に上半内部車室１２２をかぶせてボルト締めする。また、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２をかぶせてボルト締めする

具体的には、上記の場合と同様に、下半内部車室１２１の水平継手面Ｓ１２１と上半内部車室１２２の水平継手面（図示省略）とが互いに接するように、下半内部車室１２１と上半内部車室１２２との間を接合する。たとえば、ボルトなどの締結部材（図示省略）を用いて、下半内部車室１２１のアーム部１２１Ａと上半内部車室１２２のアーム部（図示省略）との両者の間を締め付けることによって、接合が行われる。

また、下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１と上半外部車室１１２の水平継手面（図示省略）とが互いに接するように、下半外部車室１１１と上半外部車室１１２との間を接合する。たとえば、ボルトなどの締結部材（図示省略）を用いて、下半外部車室１１１のアーム部１１１Ａと上半外部車室１１２のアーム部（図示省略）との両者の間を締め付けることによって、接合が行われる。

蒸気タービン１の組立てを行うときには、内部車室１２およびノズル２０等の静止体部品の芯が、回転部品であるタービンロータ３０の回転軸ＡＸ（回転中心）に一致するように、各部の構成部品について位置が調整される。位置の調整は、たとえば、シール装置５のシール特性を確保して蒸気の漏れを抑制するため、および、静止部品と回転部品とが接触することによって振動が発生することを防止するために行われる。ここでは、静止部品と回転部品との間の間隙が、たとえば、１ｍｍ以下の狭い設計値になるように、間隙を計測して、位置の調整が行われる。

上記の間隙の計測、および、位置の調整は、車室１０において上半側に位置する上半部品（上半外部車室１１２、上半内部車室１２２）が、下半側に位置する下半部品（下半外部車室１１１、下半内部車室１２１）に取付けられた状態では、行うことができない。このため、上半部品が下半部品から取り外された状態で、上記の間隙の計測、および、位置の調整が行われる。

しかし、上半部品が下半部品から取り外された状態での、タービンロータ３０と、静止部品としての例えばノズル２０との間の間隙の値は、上半部品が下半部品に取付けられたときに変化する。この間隙の変化は、上半側の部品の重量が作用して形状が変化すること、および、上半側の部品と下半側の部品との間を締結することによって剛性が変化することなどに起因して生ずる。その他、蒸気タービン１が経年機である場合には、蒸気タービン１の運用で車室１０に生じた残留熱応力による歪みによって車室１０が初期状態から変形しているために、上記の間隙の変化が生ずる。このため、ノズル２０の芯の位置は、上半部品が下半部品から取り外された状態と取付けられた状態との間において異なる。

そこで、ノズル２０の芯の位置が設計位置から変化する芯位置変化量について把握するために、従来においては、まず、蒸気タービン１の仮組立を行った状態でノズル２０の位置を計測する。仮組立においては、下半外部車室１１１に下半内部車室１２１と下半ノズル２１と上半ノズル２２と上半内部車室１２２と上半外部車室１１２とを仮組立する。つまり、仮組立では、タービンロータ３０以外の部品を組立てる。そして、たとえば、ワイヤリングまたはレーザーによって、ノズル２０の芯の位置を計測する。つぎに、車室１０のうち上半側に位置する上半部品を取り外した状態で、上記と同様に、ノズル２０の芯の位置を計測する。その後、仮組立の状態で計測した位置情報と、上半部品を取り外した状態で計測した位置情報とを用いて、上記の芯位置変化量を求める。

そして、その求めた芯位置変化量を考慮して、蒸気タービン１の組立てを行う。具体的には、上半部品を取付ける前の状態では、ノズル２０の位置を、設計位置に対して、その求めた芯位置変化量分、オフセットさせる。このようにして、上半部品を取付けた状態においてノズル２０の芯が設計位置になるように、蒸気タービン１が組立てられる。

特開平６−５５３８５号公報 特開平６−４２０７号公報 特表２００４−５１６４１５号公報

しかしながら、上記においては、下半外部車室に下半内部車室と下半ノズルと上半ノズルと上半内部車室と上半外部車室とについて仮組立作業を行い、仮組立の状態で計測を行う。その後、上半部品、上半内部車室、外部車室を取り外す作業を行った後に計測を行う。このため、組立て作業の費用が増加すると共に、組立ての工期が長くなるので、タービンの稼動時期が遅れることになり、売電損失を招く。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、組立て作業の費用を低減可能であって、組立ての工期を短縮可能な、「蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法」提供することである。

実施形態に係る方法は、蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法である。蒸気タービンは、下半車室と上半車室とを備える。下半車室は、下半継手面を有する。上半車室は、上半継手面を備える。下半継手面と上半継手面とがつきあてて取り付けられ、下半車室に部品が支持される。下半継手面は、下半車室が部品を支持する支持部の近傍に下半車室所定箇所を有する。上半継手面は、下半車室所定箇所に対応する位置に上半車室所定箇所を有する。蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法では、まず、上半車室を取り外した状態において、下半車室の参照面に対する下半車室所定箇所の相対高さを求めるとともに、上半車室の参照面に対する上半車室所定箇所の相対高さを求める。つぎに、下半車室所定箇所の相対高さと、上半車室所定箇所の相対高さからオフセット値を求める。つぎに、そのオフセット値に基づいて、部品を支持する支持部の高さを調整する。

図１は、実施形態において、計測を行うときの蒸気タービンの様子を示す図である。 図２は、実施形態において、計測を行う計測点を示す図である。 図３は、実施形態において、計測を行う計測点を示す図である。 図４は、実施形態において、計測を行う計測点を示す図である。 図５は、実施形態において、参照面を模式的に示す図である。 図６は、実施形態において、参照面を模式的に示す図である。 図７は、実施形態において、相対高さを模式的に示す図である。 図８は、実施形態において、相対高さを模式的に示す図である。 図９は、実施形態において、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組立てた後における、参照面、および、相対高さの様子を模式的に示す図である。 図１０は、実施形態において、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組立てた後における、参照面、および、相対高さの様子を模式的に示す図である。 図１１は、実施形態において、下半ノズル２１の芯Ｃ２１が変化するノズル芯変化量Ｅ１を示す図である。 図１２は、実施形態において、下半ノズル２１の位置を設計位置からオフセットさせるときの様子を示す図である。 図１３Ａは、実施形態のフロー図である。 図１３Ｂは、実施形態のフロー図である。 図１４Ａは、実施形態のフロー図である。 図１４Ｂは、実施形態のフロー図である。 図１５は、関連技術に係る蒸気タービンの要部を示す図である。 図１６は、関連技術に係る蒸気タービンの要部を示す図である。 図１７は、関連技術に係る蒸気タービンの要部を示す図である。 図１８は、関連技術に係る蒸気タービンについて組立てるときの様子を示す図である。 図１９は、関連技術に係る蒸気タービンについて組立てるときの様子を示す図である。 図２０は、関連技術に係る蒸気タービンにおいて、下半外部車室１１１が支持された状態と、下半内部車室１２１が下半外部車室１１１に支持された状態とを示す斜視図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、上半外部車室１１２および上半内部車室１２２が取り外された分解状態で、ノズル２０の芯位置調整を行う。下半内部車室１２１は、下半外部車室１１１に設置された状態である。上半外部車室１１２および上半内部車室１２２は、たとえば、床に置かれた枕木（図示省略）の上に仮置きされた状態であって、床と水平継手面との間には空間（図示省略）が介在している。

車室１０の変形を計測する際は、レーザを用いて高さを計測する高さ計測装置（図示無し）を利用して、車室１０の計測点の高さを計測することによって、計測データを得る。

図２、図３、図４は、実施形態において、計測点を示す図である。計測点が設定される車室１０の継手面としては、図２では、下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１、および、下半内部車室１２１の水平継手面Ｓ１２１を示し、図３では、上半外部車室１１２の水平継手面Ｓ１１２を示し、図４では、上半内部車室１２２の水平継手面Ｓ１２２を示している。図２、図３、図４において、二重丸、黒色で内部が塗りつぶされた丸、内部が白色であって輪郭線が太い丸、丸の内部に×が記載された丸は、計測点を設定した位置を示している。なお、図２では、下半外部車室１１１と下半内部車室１２１とを区別するために、下半内部車室１２１については、下半外部車室１１１よりも太い線で示している。

図２に示すように、下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１は、基礎台（図示無し）により下半外部車室１１１が支持される箇所に対応する位置に、下半外部車室支持点ＫＰ１を有する。詳細については後述するが、４点の下半外部車室支持点ＫＰ１により参照面（図２では図示無し）が定義される。

また、下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１は、下半外部車室１１１によりノズル２０が支持される箇所の近傍に、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２が設定される。

上半外部車室１１２の水平継手面Ｓ１１２上において下半外部車室支持点ＫＰ１に対応する位置には、図３に示すように、上半外部車室支持点ＫＰ３が設定される。

また、上半外部車室１１２の水平継手面Ｓ１１２上において下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２に対応する位置には、上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４が設定される。

また、ノズル２０は、外部車室１１に支持されるものの他、内部車室１２に支持されるものもある。この内部車室１２は、図２に示すように、下半外部車室１１１に支持される。下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１において、下半外部車室１１１が下半内部車室１２１を支持する箇所の近傍には、下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂが設定される。下半内部車室１２１の水平継手面Ｓ１２１において、下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂの近傍には、下半内部車室支持部近傍点ＫＰ５が設定される。下半内部車室１２１の水平継手面Ｓ１２１において、下半内部車室１２１がノズル２０を支持する箇所の近傍には、下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６が設定される。

下半内部車室支持部近傍点ＫＰ５は、下半内部車室１２１の水平継手面Ｓ１２１のうち、四個の被支持点ＨＰ２（図２０参照）（第２被支持点）に対応する位置に設定される。

下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６は、ノズル２０毎に、ロータ軸（回転軸ＡＸ）を中心に一方側と他方側とに設けられる。下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６は、下半内部車室１２１の内部に設けられた支持部１２１Ｓ（図１８参照）（第２支持点）の近傍に設定される。

上半内部車室１２２の水平継手面Ｓ１２２において、下半内部車室支持部近傍点ＫＰ５、下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６に対応する位置には、上半内部車室支持部近傍点ＫＰ７、上半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ８が設定される。

図５から図８を使って、本実施形態にかかる方法を説明する。下半外部車室支持点ＫＰ１の高さについて計測することによって、参照面ＪＨ１を形成する（図５参照）。参照面ＪＨ１については、水平座標位置（Ｘ，Ｙ）毎の高さＢａｓｅ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）が記憶される（図７参照）。

なお、参照面ＪＨ１において下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２に対応するｘｙ座標位置の高さＢａｓｅ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）は、四個の下半外部車室支持点ＫＰ１の高さＬｗｒ＿ＴＥ（Ｒ），Ｌｗｒ＿ＴＥ（Ｌ），Ｌｗｒ＿ＧＥ（Ｒ），Ｌｗｒ＿ＧＥ（Ｌ）に基づいて容易に求めることができる。具体的には、発電機側の２つの高さＬｗｒ＿ＧＥ（Ｒ），Ｌｗｒ＿ＧＥ（Ｌ）と、ｘ方向における両者の距離とに基づいて、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２および上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４がｘ方向で位置する部分の発電機側の高さＬｗｒ＿ＧＥ（ｘ）を求めることができる。そして、タービン側の２つの高さＬｗｒ＿ＴＥ（Ｒ），Ｌｗｒ＿ＴＥ（Ｌ）とｘ方向における両者の距離とに基づいて、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２および上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４がｘ方向で位置する部分のタービン側の高さＬｗｒ＿ＴＥ（ｘ）を求めることができる。そして、その求めた２つの高さＬｗｒ＿ＧＥ（ｘ），Ｌｗｒ＿ＴＥ（ｘ）と、ｙ方向における両者の距離とに基づいて、上記の高さＢａｓｅ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）を求めることができる（図７参照）。上半外部車室１１２側の高さ測定も同様に行われる（図８参照）。

下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２の絶対高さＤＡＴＡ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）を計測する。そして、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２の絶対高さＤＡＴＡ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）から参照面ＪＨ１の高さＢａｓｅ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）を差し引くことによって下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２について、参照面ＪＨ１に対する相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）を求める（図７参照）（ＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）＝ＤＡＴＡ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）−Ｂａｓｅ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ））。

下半外部車室１１１と同様に、上半外部車室１１２についても、上半外部車室支持点ＫＰ３の計測データから得られる参照面ＪＨ２により決まる高さＢＡＳＥ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）と、上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４の絶対高さＤＡＴＡ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）とから、相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）を計算する（図６、図８参照）（ＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）＝ＤＡＴＡ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）−ＢＡＳＥ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ））。

上記のように、下半外部車室１１１および上半外部車室１１２の所定箇所の相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ），ＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）がわかったら、上半部品（上半外部車室１１２、上半内部車室１２２）の取付け前から上半部品の取付け後に、ノズル２０の芯が変化する芯変化量を計算する。

つぎに、ノズル支持部左側変化量ＬＣ１の算出と、ノズル支持部右側変化量ＲＣ１の算出とを行う。

図９、図１０は、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組立てる前の状態、すなわち、上下車室の締め付け前の、参照面ＪＨ１、参照面ＪＨ２、相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）、および、相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ）が位置する様子を模式的に示す図である。図１０は、図９を回転軸ＡＸが伸びるｙ方向から見た場合の概念図であり、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせたときに、鉛直方向（ｚ方向）において対向する下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２および上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４が合わさった状態を示している。なお、図１０において、縦軸に示す「０」は、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組立てた後に、参照面ＪＨ１と参照面ＪＨ２とが仮想的に重なった状態の位置である。

図９に示すように、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２をボルト締めすると、参照面ＪＨ１および参照面ＪＨ２は、互いに重なって、平面になると考えられる。

下半外部車室１１１の剛性と上半外部車室１１２の剛性とは、互いに同じである。このため、図１０に示すように、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組立てた後に、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２および上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４が移動する位置の予測高さＹＨ１（ｘ，ｙ）は、上半外部車室１１２が下半外部車室１１１に合わさった面の位置を０とした場合、相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）と相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ）との平均値になる（ＹＨ１（ｘ，ｙ）＝（ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）＋ＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ））／２）。

図１０に示すように、ロータ軸（回転軸ＡＸ）からみて、一方側（ここでは左側）に位置する下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２についてノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）を求める場合を例にとって考える。ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）は、先に求めた予測高さＹＨ１（ｘ，ｙ）から相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）を差分した差分値になる（ＬＣ１（ｘ，ｙ）＝ＹＨ１（ｘ，ｙ）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ））。その結果、ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）は、相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ）から相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）を減算した減算値を２で割った値になる（ＬＣ１（ｘ，ｙ）＝ＹＨ１（ｘ，ｙ）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）＝（ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）＋ＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ））／２）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ）＝（ＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ））／２）。

図示を省略しているが、他方側（ここでは右側）に位置する下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２が変化するノズル支持部右側変化量ＲＣ１（ｘ，ｙ）についても、一方側の下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２の場合と同様な計算で算出される（ＲＣ１（ｘ，ｙ）＝（ＲＥＬ_ＵＰＲ（ｘ，ｙ）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（ｘ，ｙ））／２）。

つぎに、ノズル芯変化量Ｅ１の算出を行う。

図１１は、実施形態において、下半ノズル２１の芯Ｃ２１が変化するノズル芯変化量Ｅ１を示す図である。図１１は、図１８と同様に、蒸気タービン１において、タービンロータ３０の回転軸ＡＸに沿った方向（ｙ方向）が直交する鉛直面（ｘｚ面）の断面について示している。図１１において、下半ノズル２１に関して破線で描いた部分は、下半外部車室１１１（図示省略）の内部に下半ノズル２１を支持させた後であって、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせる前の状態（第１の状態）を示している。これに対して、下半ノズル２１に関して実線で描いた部分は、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせた後の状態（第２の状態）を示している。

図１１において破線で描いた部分と実線で描いた部分を比較して判るように、下半外部車室１１１と上半外部車室１１２とを組み合わせたときには、下半外部車室１１１および上半外部車室１１２の変形により、下半ノズル２１において一方側（図では左側）に位置する部分は、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせる前後において、上記で算出したノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）に相当する距離が変化すると予測される。同様に、下半ノズル２１において他方側（図では右側）に位置する部分は、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせる前後において、上記で算出したノズル支持部右側変化量ＲＣ１（ｘ，ｙ）に相当する距離が変化すると予測される。

このため、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせる前後において、下半ノズル２１の芯Ｃ２１が変化するノズル芯変化量Ｅ１は、ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）とノズル支持部右側変化量ＲＣ１（ｘ，ｙ）との平均値に相当する（Ｅ１＝（ＬＣ１（ｘ，ｙ）＋ＲＣ１（ｘ，ｙ））／２）。

したがって、本実施形態では、ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（ｘ，ｙ）とノズル支持部右側変化量ＲＣ１（ｘ，ｙ）との平均値を、ノズル芯変化量Ｅ１として求める。このノズル芯変化量Ｅ１を、上半組立前のノズルのオフセット量とする。

すなわち、図１２に示すように、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせる前の状態（第１の状態）では、予測したノズル芯変化量Ｅ１だけ、下半ノズル２１の位置を設計位置からオフセットさせる。これにより、下半外部車室１１１に上半外部車室１１２を組み合わせた後の状態（第２の状態）では、ノズル芯変化量Ｅ１分だけノズル２０の芯が移動する。その結果、ノズル２０とタービンロータ３０との間において、適正な間隙を確保することができる。

上記の方法をフロー図に表したのが、図１３Ａと図１３Ｂである。下半外部車室１１１の水平継手面Ｓ１１１において、下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２の相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）を求める（ステップＳＴ１００）。そして、上半外部車室１１２の水平継手面Ｓ１１２上で対応する上半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ４の相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）を求める（ステップＳＴ１０２）。これにより、ロータ中心軸方向から見て一方側（左側）、他方側（右側）の下半外部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ２について、下半外部車室１１１と上半外部車室１１２の組立による変化量を、１／２・（ＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）−ＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）により求めて、ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（Ｘ，Ｙ）、ノズル支持部右側変化量ＲＣ１（Ｘ，Ｙ）を得る（ステップＳＴ１０４）。その変化量（ノズル支持部左側変化量ＬＣ１（Ｘ，Ｙ），ノズル支持部右側変化量ＲＣ１（Ｘ，Ｙ））によりノズル芯変化量Ｅ１を求める（Ｅ１＝１／２・（ＬＣ１（Ｘ，Ｙ）＋ＲＣ１（Ｘ，Ｙ））（ステップＳＴ１０６）。そして、そのノズル芯変化量Ｅ１分だけ、ノズル支持部をオフセットさせる（ステップＳＴ１０８）。このように、上記の方法は、ステップＳＴ１００とステップＳＴ１０２とステップＳＴ１０４とステップＳＴ１０６とステップＳＴ１０８とからなる。

つぎに、外部車室１１に内部車室１２が支持され、その内部車室１２にノズル２０が支持される「入れ子構造」において、ノズル２０の芯が変わるノズル芯変化量Ｅ１を求める場合について、以下より説明する。ここでは、図１４Ａと図１４Ｂとを用いて説明を行う。

考え方としては、内部車室１２の変形のみを考慮した、ノズル支持部の相対高さは、上記の場合と同様に求める。これに外部車室１１の変形による内部車室支持部の変化量分をかさあげして、ノズル芯変化量を求める。具体的には以下のとおりである。

・内部車室１２の変形のみを考慮した、ノズル２０の支持部の相対高さの求め方
下半外部車室１１１による下半内部車室支持部近傍点ＫＰ５により参照面（図示無し）を形成して、その参照面の高さＢＡＳＥ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を得る。その後、内部車室１２によるノズルサポート部の近傍に位置する下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６の絶対高さＤＡＴＡ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を得た後、下半外部車室１１１におけるノズルサポート部の近傍に位置する下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６の相対高さＲＥＬ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を求める（ＲＥＬ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）＝ＤＡＴＡ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）−ＢＡＳＥ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ））（ステップＳＴ２００）。

上半内部車室１２２についても、上半内部車室１２２の水平継手面Ｓ１２２において、下半内部車室支持部近傍点ＫＰ５に対応する上半内部車室支持部近傍点ＫＰ７により参照面（図示無し）を形成して、その参照面の高さＢＡＳＥ_{ＵＰＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を得る。その後、上半内部車室１２２の水平継手面Ｓ１２２において、下半内部車室１２１のノズルサポート部の近傍に位置する下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６に対応する上半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ８の絶対高さＤＡＴＡ_{ＵＰＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を計測する。そして、上半内部車室１２２においてノズルサポート部の近傍に位置する上半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ８の相対高さＲＥＬ_{ＵＰＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）を求める（ステップＳＴ２０２）。

・外部車室１１による内部車室支持部の相対高さの求め方
下半外部車室１１１に設定された４点からなる下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂの絶対高さＤＡＴＡ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）を求める。また、下半外部車室支持点ＫＰ１により決まる参照面ＪＨ１の高さＢＡＳＥ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）を求める。そして、その参照面ＪＨ１の高さＢＡＳＥ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）と上記の絶対高さＤＡＴＡ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）とにより、下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂの相対高さＲＥＬ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）を求める（ＲＥＬ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）＝ＤＡＴＡ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）−ＢＡＳＥ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ））そして、４点の下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂの相対高さＲＥＬ_{ＬＷＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）から参照面（図示無し）を求める（ステップＳＴ２０４）。

上半外部車室１１２についても、下半外部車室内部車室支持部近傍点ＫＰ２ｂに対応する上半外部車室内部車室支持点近傍点ＫＰ４ｂの相対高さＲＥＬ_{ＵＰＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）を求める。これにより、相対高さＲＥＬ_{ＵＰＲＯＵＴ}（ｘ，ｙ）から参照面（図示無し）を求める（ステップＳＴ２０６）。

その後、上記の相対高さＲＥＬ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）と、ステップＳＴ２０４で求めた参照面上において下半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ６の水平座標位置（Ｘ，Ｙ）に対応する位置の相対高さＲＥＬ_{ＬＷＲＯＵＴ}（Ｘ，Ｙ）との和を、下半側のノズル支持部相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）として求める（ＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ）＝ＲＥＬ_{ＬＷＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）＋ＲＥＬ_{ＬＷＲＯＵＴ}（Ｘ，Ｙ））（ステップＳＴ２０８）。

同様に、上記の相対高さＲＥＬ_{ＵＰＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）と、ステップＳＴ２０６で求めた参照面上において上半内部車室ノズル支持部近傍点ＫＰ８の水平座標位置（Ｘ，Ｙ）に対応する位置の相対高さＲＥＬ_{ＵＰＲＯＵＴ}（Ｘ，Ｙ）との和を、上半側のノズル支持部相対高さＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）として求める（ＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）＝ＲＥＬ_{ＵＰＲＩＮＮ}（Ｘ，Ｙ）＋ＲＥＬ_{ＵＰＲＯＵＴ}（Ｘ，Ｙ））（ステップＳＴ２１０）

そして、下半側と上半側とのそれぞれのノズルサポート部の相対高さＲＥＬ_ＬＷＲ（Ｘ，Ｙ），ＲＥＬ_ＵＰＲ（Ｘ，Ｙ）の情報を用いて、ノズル２０が外部車室１１に直接支持される構造においてノズル芯変化量Ｅ１を求めた場合と同様に、ステップＳＴ１０４からステップＳＴ１０８を実行する（図１３Ｂ参照）。これにより、内部車室１２と外部車室１１との両方の変形を考慮したノズル芯変化量Ｅ１を求める。

以上のように、本実施形態では、上半部品を下半部品に設置したときに内部部品（ノズル２０）の芯の位置が変わる芯位置変化量の予測を、上半部品の仮組立および分解を行わずに、実施可能である。つまり、本実施形態では、内部部品であるノズル２０の芯の位置が変化することによって、静止部品と回転部品との間の間隙の幅が変化することを、上半部品の継手面と下半部品の継手面との高さ情報を、車室の仮組立をせずに得ることで、予測可能である。このため、本実施形態では、蒸気タービンの仮組立て作業に関して費用を低減可能であって、その組立ての工期を短縮することができる。

なお、上記実施形態では、芯の調整が必要な部品として、ノズルを例にとって説明したが、下半車室に支持される他の部品の芯調整に本実施形態を使ってもよい。

＜その他＞
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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。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。

１…蒸気タービン、５…シール装置、１０…車室、１１…外部車室、１２…内部車室、２０…ノズル、２１…下半ノズル、２１Ａ…アーム部、２２…上半ノズル、３０…タービンロータ、１１１…下半外部車室、１１１Ａ…アーム部、１１１Ｓ…支持部、１１２…上半外部車室、１２１…下半内部車室、１２１Ａ…アーム部、１２１Ｓ…支持部、１２２…上半内部車室、２０１…ダイアフラム内輪、２０２…静翼、２０３…ダイアフラム外輪、３０１…ロータディスク、３０２…動翼、３０３…シュラウドリング、ＡＸ…回転軸、Ｃ２１…芯、ＨＰ１…被支持点、ＨＰ２…被支持点、ＪＨ１…参照面、ＪＨ２…参照面、ＫＰ１…下半外部車室支持点、ＫＰ２…下半外部車室ノズル支持部近傍点、ＫＰ２ｂ…下半外部車室内部車室支持部近傍点、ＫＰ３…上半外部車室支持点、ＫＰ４…上半外部車室ノズル支持部近傍点、ＫＰ４ｂ…上半外部車室内部車室支持点近傍点、ＫＰ５…下半内部車室支持部近傍点、ＫＰ６…下半内部車室ノズル支持部近傍点、ＫＰ７…上半内部車室支持部近傍点、ＫＰ８…上半内部車室ノズル支持部近傍点、Ｓ１１１…水平継手面、Ｓ１１２…水平継手面、Ｓ１２１…水平継手面、Ｓ１２２…水平継手面、Ｓ２１…水平継手面、Ｓ２２…水平継手面

Claims (5)

1. 下半車室と上半車室とを備え、前記下半車室は下半継手面を有し、前記上半車室は上半継手面を備え、前記下半継手面と前記上半継手面とがつきあてて取り付けられ、前記下半車室に支持される蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法において、
   前記上半車室を取り外した状態において、前記下半車室の参照面に対して、前記下半車室の前記部品の支持部近傍であって前記下半継手面上の下半車室所定箇所の相対高さを求めるとともに、前記上半車室の参照面に対して、前記上半継手面上であって前記下半車室所定箇所に対応する上半車室所定箇所の相対高さを求め、
   前記下半車室所定箇所の相対高さと、前記上半車室所定箇所の相対高さとにより、オフセット値を求め、
   前記オフセット値にもとづいて、前記部品の支持部の高さを調整する、
   方法。
2. 前記オフセット値は、前記下半車室所定箇所の相対高さと、前記上半車室所定箇所の相対高さとの差に１／２をかけた値とする、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記部品はノズルであり、前記蒸気タービンのロータ軸を中心からみて、前記支持部近傍の一方と他方のオフセット値の平均の値を、前記ノズルの支持部調整高さとする、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記下半車室の参照面は、前記下半車室が支持される前記下半継手面上の下半車室支持点により定義され、
   前記上半車室の参照面は、前記上半継手面上であって前記下半車室支持点に対応する点により定義される、
   請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 下半外部車室に設けられる下半内部車室と上半外部車室に設けられる上半内部車室とを備え、前記下半外部車室は下半外部継手面を有し、前記上半外部車室は上半外部継手面を有し、前記下半内部車室は下半内部継手面を有し、前記上半内部車室は上半内部継手面を有し、前記下半内部継手面と前記上半内部継手面とがつきあてて取り付けられ、前記下半内部車室に支持される蒸気タービンの部品の支持部の高さを調整する方法において、
   前記上半内部車室と前記上半外部車室とを取り外した状態において、前記下半内部車室の参照面に対して、前記下半内部車室の前記部品の支持部近傍であって前記下半内部継手面上の下半内部車室所定箇所の相対高さを求めるとともに、前記上半内部車室の参照面に対して、前記上半内部継手面上であって前記下半内部車室所定箇所に対応する上半内部車室箇所の相対高さを求め、
   前記下半外部車室の参照面に対して、前記下半外部車室の前記下半内部車室の支持部近傍であって前記下半外部継手面上の下半外部車室所定箇所の相対高さを求めるとともに、上半外部車室の参照面に対して、前記上半外部継手面上であって前記下半外部車室所定箇所に対応する上半外部車室箇所の相対高さを求め、
   前記下半外部車室所定箇所の相対高さにより下半車室参照面を定義し、前記上半外部車室箇所の相対高さにより上半車室参照面を定義し、
   前記下半内部車室所定箇所の相対高さと前記下半車室参照面により決定される高さとの和により下半車室所定箇所の相対高さを求め、前記上半内部車室所定箇所の相対高さと前記上半車室参照面により決定される高さとの和により上半車室所定箇所の相対高さとを求め、
   前記下半車室所定箇所の相対高さと、前記上半車室所定箇所の相対高さとにより、オフセット値を求め、
   前記オフセット値にもとづいて、前記部品の支持部の高さを調整する、
   方法。

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