JPH04214908A - ターニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン等に設け
られるターニング装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】例えば蒸気タービンのように、高温蒸気
等の熱流体を作動源とする回転機械では、熱流体の利用
によって運転中に各部が高温にさらされる。特に蒸気タ
ービンのロータは、高温蒸気が直接接触するため、ター
ビン運転中に流入蒸気の温度に敏感に追随し、過酷な温
度変化を繰り返す。また、ロータは円筒状であり、かつ
表面積が大きいことから、他部品に比べて温度の上昇や
降下に対して敏感に反応する。

【０００４】したがって、蒸気タービンのロータには、
起動前の真空上昇時のシール蒸気挿入時や、運転直後の
余熱を持った状態では、曲りが発生しやすい。

【０００５】ロータの曲りは、機構保全や運転性能上で
重大な影響を生じるため、従来からこのようなロータの
曲りを防止する手段が講じられ、その一手段として、ロ
ータを運転停止状態でも常時低速回転させるターニング
装置が設けられている。

【０００６】この種のターニング装置の従来例を図７に
示す。ターニング装置はタービンロータに一体的に設け
られたリングギア１を有する。このリングギア１に対応
して歯車群が設けられ、その最終ギアであるピニオン２
がリングギア１に噛合している。このピニオン２には、
モータ等の駆動手段３が歯車群を介して連結される。通
常運転時にはタービンロータのロータ回転力に基づいて
リングギア１からピニオン２を離脱させるトグル継手を
有するピニオンギア離脱装置４が備えられている。

【０００７】ピニオンギア離脱装置４は、ピニオン２の
前段ギアの軸５を支点として回動し一端にピニオン２を
支持するキャリア４ａと、キャリア４ａの他端に設けら
れたピン部６とを有する。そして、このピン部６はレバ
ー９のスリット７に摺動自在に挿入される。レバー９は
支持軸８により回動可能に支持され、これにより、トグ
ル継手が構成される。なお、このレバー９は図示しない
エアーシリンダ等により駆動される。

【０００８】このような構成において、ピニオン２とリ
ングギア１とは、互いの噛合によりトルク伝達される。 そして、ピニオン２とリングギア１との噛合状態および
離脱状態の切換は、つぎのようにして行われる。

【０００９】即ち、エアーシリンダからの駆動力により
、支持軸８を支点としてレバー９が回転され、レバー９
のスリット７を介してキャリア４ａに回転が伝達される
。すると、キャリア４ａが軸５を支点として回転し、キ
ャリア４ａに設けられたピニオン２がリングギア１に噛
合する。この噛合状態で、駆動手段３によりピニオン２
を介してリングギア１に回転が伝達され、リングギア１
ひいてはロータが運転停止時に低速回転される。

【００１０】一方、タービンの運転開始によりタービン
ロータの回転が上昇すると、下記の手順でピニオン２と
リングギア１との離脱が行われる。

【００１１】タービンがターニング運転から速度上昇す
る場合、リングギア１の回転数がピニオン２の回転数を
上回った時点で、リングギア１がピニオン２を蹴り上げ
る状態となる。そして、その結果、ピニオン２が離脱方
向に移動し、噛合状態からの離脱が行われる。離脱した
ピニオン２は、完全離脱位置まで移動した後、キャリア
４ａ、ピン部６およびレバー９からなるトグル継手のス
プリング効果でその位置に保持される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のターニング装置
は、リングギア１の回転上昇時にリングギア１の回転力
のみを利用してピニオン２を蹴り上げ、ピニオン離脱さ
せるようになっており、特に外力を必要としない合理的
な機構である。しかしながら、リングギア１の回転上昇
力が弱い場合等には、ピニオン２を蹴る力も弱いものと
なる。このため、ピニオン２を離脱位置まで移行させる
ことができず、トグル継手のスプリング効果が十分に得
られず、ピニオン２が完全離脱位置に保持できないおそ
れがある。つまり、離脱が不完全で、ピニオン２が噛合
位置と離脱位置の中間位置で停止する状態がある。この
ような状態では、ピニオン２がリングギア１から十分に
離れていない。したがって、タービンの通常運転中にリ
ングギア１がピニオン２に接触する危険性を有する。特
に、リングギア１が高速回転中に接触した場合には、大
きな損傷を招く虞れがある。

【００１３】また、上述のようにリンクギア１とピニオ
ン２との噛合い動作は、エアーシリンダ等の強制外力に
より実現される。しかしながら、噛合移行動作後の噛合
状態の保持は、キャリア４ａに取付けられたバランスウ
ェイト（図示せず）による押付力とトグク継手のスプリ
ング効果によって行われることになるが、両者とも作用
力はあまり大きくない。しかも、ジャッキング・オイル
・ポンプ運転時のように、ターニング必要トルクが大幅
に減少する場合もあれば、プリウォーミング蒸気流入時
のように、蒸気のよる回転力が働くためにターニング必
要トルクがほぼゼロとなる場合もある。

【００１４】このような運転状態において、何等かの原
因でピニオン離脱方向に力が働くと、上記バランスウェ
イトによる押付力やトグル継手のスプリング効果では抑
えが効かず、ターニング連続運転中にもかかわらずピニ
オン離脱が発生してしまうことがある。そして、もしピ
ニオン離脱が発生すると、一連のターニング投入動作を
もう一度繰り返すことになり、運転プロセスにおける非
常に多くの時間やエネルギのロスが発生することになる
。

【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ターニング運転から通常運転への切換時に、ピ
ニオンを完全離脱位置に保ってリングギアとピニオンと
の接触等を確実に防止することができるようにしたター
ニング装置を提供することを目的とする。

【００１６】本発明の他の目的はターニング連続運転時
におけるリングギアとピニオンとの噛合状態の保持と、
タービン回転上昇時におけるピニオンの完全離脱及びそ
の後のピニオン離脱状態の保持を確実に行うことができ
るようにしたターニング装置を提供するにある。 〔発明の構成〕

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るターニング
装置は上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、ロータにリングギアを一体的に設けた回転
機械と、このリングギアを運転停止時にピニオンを介し
て低速回転させる駆動手段と、前記ピニオンを通常運転
時のロータ回転力に基づいて前記リングギアから離脱さ
せるトグル継手を有するピニオンギア離脱装置とを備え
てなるターニング装置において、前記ピニオンギア離脱
装置は、前記ピニオンのリングギアからの離脱を検出す
る離脱検出装置と、この離脱検出装置の検出信号に基づ
いて前記トグル継手をピニオン離脱状態に積極的に付勢
する付勢手段とを有するものである。

【００１８】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係るターニング装置は、請求項２に記載したよう
に、ロータにリングギアを一体的に設けた回転機械と、
このリングギアを運転停止時にピニオンを介して低速回
転させる駆動手段と、前記ピニオンを通常運転時のロー
タ回転力に基づいて前記リングギアから離脱させるトグ
ル継手を有するピニオンギア離脱装置とを備えてなるタ
ーニング装置において、前記回転機械の回転数を検出す
る回転数検出装置と、この回転数検出装置の検出信号に
基づいて前記トグル継手をピニオン離脱状態または噛合
状態の一方に保持するトグル継手保持装置とを備えた

【
００１９】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、ピニオンギア
離脱装置を、ピニオンのリングギアからの離脱を検出す
る離脱検出装置と、この離脱検出装置の検出信号に基づ
いてトグル継手をピニオン離脱状態に積極的に付勢する
付勢手段とを有する構成としたことにより、離脱検出装
置からの信号をもとに、強制外力が作用し、ピニオンを
完全離脱位置に移動させることができる。したがって、
ターニング運転から通常運転への切換時に、リングギア
の回転上昇力が弱い場合などにおいても、ピニオンギア
を完全離脱位置に保つことができる。

【００２０】請求項２記載の本発明によれば、回転機械
の回転数を回転数検出装置により検出することにより、
ターニング連続運転中かピニオン離脱中かを判断し、こ
の検出結果をもとに、トグル継手保持装置を介してトグ
ル継手をピニオン離脱状態または噛合状態の一方に保持
することができる。したがって、ターニング連続運転時
におけるリングギアとピニオンとの噛合状態の保持と、
タービン回転上昇時におけるピニオンの完全離脱及びそ
の後のピニオン離脱状態の保持を確実に行うことができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図６を参照し
て説明する。

【００２２】図１〜図３は本発明に係るターニング装置
の第１の実施例を示し、図１はターニング装置の全体図
、図２はターニング装置の一部拡大図、第３図は作動を
示すフローチャートである。

【００２３】タービンロータ（図示せず）にはリングギ
ア２１が一体的に設けられている。このリングギア２１
に対応して動力伝達機構である歯車群が設けられ、その
最終ギアであるピニオン２２がリングギア２１に噛合し
ている。このピニオン２２には、モータ等の駆動手段２
３が連結され、かつ通常運転時のロータ回転力に基づい
てリングギア２１から離脱させるトグル継手を有するピ
ニオンギア離脱装置２４が備えられている。

【００２４】ピニオンギア離脱装置２４は、前段ギアの
軸２５を支点として回動し一端にピニオンを支持するキ
ャリア２４ａと、キャリア２４ａの他端に設けられたピ
ン部２６とを有している。そして、このピン部２６はレ
バー２９のスリット２７がスライド可能に挿入される一
方、上記レバー２９は支持軸２８に回動可能に支持され
、これにより、トグル継手が構成される。

【００２５】一方、ピニオンギア離脱装置２４は、ピニ
オン２２のリングギア２１からの離脱を検出する離脱検
出装置３０と、この離脱検出装置３０の検出信号に基づ
いてトグル継手をピニオン離脱状態に積極的に付勢する
付勢手段３１とを有する。離脱検出装置３０は例えばレ
バー２９に設けられた離脱検出用レバー３２と、リミッ
トスイッチ３３とにより構成される。

【００２６】また、付勢手段３１は離脱作動用レバー３
４と、この離脱作動用レバー３４を駆動する離脱駆動装
置３５とを有する。離脱作動用レバー３４は支持軸２８
に固定され、この離脱作動用レバー３４には孔３６が設
けられている。また、離脱駆動装置３５は、エアーシリ
ンダ３７と、ピストンロッド３８と、半球形ピストンヘ
ッド３９と、ソレノイドバルブ４０を有する空気配管４
１とにより構成されている。ピストンロッド３８は離脱
作動用レバー３４の孔３６の中に挿入され、離脱作動用
レバー３４はピストンヘッド３９によって押下げられる
ようになっている。

【００２７】このようなピニオンギア離脱装置２４の構
成において、ピニオン２２とリングギア２１とは、互い
の噛合によりトルク伝達される。そして、ピニオン２２
とリングギア２１との噛合状態および離脱状態の切換は
、つぎのようにして行われる。

【００２８】図示しないエアーシリンダ等の駆動手段か
らの駆動力により、支持軸２８を支点としてレバー２９
が時計方向に回転され、レバー２９の回転はスリット２
７を介してキャリア２４ａに伝達され、キャリア２４ａ
は軸２５を支点として回転し、キャリア２４ａに設けら
れたピニオン２２がリングギア２１に噛合する。この噛
合状態で、駆動手段２３によりピニオン２２を介してリ
ングギア２１が駆動され、リングギア２１ひいてはター
ビンロータが運転停止時に低速回転する。

【００２９】一方、タービンの運転開始によりタービン
ロータの回転が上昇すると、下記の手順でピニオン２と
リングギア１との離脱が行われる。

【００３０】即ち、タービンがターニング運転（低速回
転状態）から速度上昇する場合、リングギア２１の回転
数がピニオン２２の回転数を上回った時点で、リングギ
ア２１がピニオン２２を蹴り上げる状態となる。そして
、その結果、ピニオン２２が離脱方向に移動し、噛合状
態からのピニオン離脱が行われる。離脱したピニオン２
２は、完全離脱位置まで移動した後、キャリア２４ａ、
ピン部２６およびレバー２９からなるトグル継手のスプ
リング効果によりその位置が保持される。

【００３１】この場合、本実施例では、図１および図３
に示すように、離脱検出用レバー３２の回転がリミット
スイッチ３３により検知される（ステップａ）。リミッ
トスイッチ３３により検知が行われると、図示しないタ
イマーにより一定時間経過後に信号が発信される（ステ
ップｂ）。

【００３２】この検出信号に基いて、図２に示すように
ソレノイドバルブ４０が励磁される（ステップｃ）。ソ
レノイドバルブ４０が開くことにより、空気配管４１を
介して、エアーシリンダ３７に作動空気が導入される。 この作動空気の導入により、ピストンロッド３８が降下
し、このピストンロッド３８の先端に設けられたピスト
ンヘッド３９も降下する（ステップｄ）。

【００３３】これにより、ピストンヘッド３９と係合し
ている離脱作動用レバー３４も下方に向かって回転する
。つまり、離脱作動用レバー３４はピニオン噛合時の離
脱作動用レバー３４位置Ａから、完全離脱時の離脱作動
用レバー３４位置Ｂへと支持軸２８を支点として回転す
る（ステップｅ）。

【００３４】このため、レバー２９は反時計方向に回転
し、ピニオン噛合時のレバー位置Ｃから、完全離脱時の
レバー位置Ｄへと回転する。

【００３５】さらに、離脱作動用レバー３４の図２にお
いて時計方向への回動により、レバー２９のスリット２
７およびギア切替用キャリア２４ａのピン部２６を介し
て、ギア切替用キャリア２４ａが軸２５を支点として反
時計方向に回転する。つまり、ピニオン噛合時のギア切
替用キャリア２４ａ位置Ｅから、完全離脱時のギア切替
用キャリア２４ａ位置Ｆへと回転し（ステップｆ）、ピ
ニオン２２が離脱方向へと移動する（ステップｇ）。ピ
ニオン２２が完全離脱位置まで移動した後は、トグル継
手のスプリング効果によりその位置が保持される。

【００３６】なお、ピニオン２２が完全離脱位置に移動
した後は、ソレノイドバルブ４０が消磁される。すると
、エアーシリンダ３７等の駆動手段内の圧力は解放され
、自動的にピストンロッド３８が上方向にストロークさ
れる。この際、離脱作動用レバー３４はピストンロッド
３８とは固定されていないため、離脱作動用レバー３４
はピストンロッド３８の動きに影響されない。したがっ
て、レバー２９もそのままの位置、つまり、完全離脱時
のレバー位置Ｆに保たれ、ピニオン２２が完全離脱位置
に保たれる。

【００３７】以上の実施例によれば、ターニング運転か
ら通常運転への切換時に、リングギア２１の回転上昇力
が弱い場合などにおいても、ピニオン２２を完全離脱位
置に保つことができる。

【００３８】図４〜図６はターニング装置の第２の実施
例を示し、図４はターニング装置の全体図、図５はター
ニング装置の一部拡大図、第６図は作動を示すフローチ
ャートであり、上記第１の実施例と異なる点は、以下の
通りである。

【００３９】このターニング装置においては、キャリア
２４ａの長さ方向に沿ったピン部２６側の端部には、ト
グル継手保持装置４２が配置されている。このトグル継
手保持装置４２は、キャリア２４ａに固着されてこれと
一体に移動する作動ピン４３と、磁力に付着する材料で
作られ前記作動ピン４３のキャリア２４ａの幅方向両側
に固着された噛合側パッド４４及び離脱側パッド４５と
、この噛合側パッド４４及び離脱側パッド４５と夫々対
峙して配置された噛合側電磁石４６及び離脱側電磁石４
７とから主に構成されている。

【００４０】なお、図示しないが、前記リンクギア２１
またはタービンロータには、タービンの回転数を検出し
てターニング運転中か否かの判断を行う回転数検出装置
が備えられている。

【００４１】このような構成において、ピニオン２２と
リングギア２１との噛合状態と離脱状態の切換、及びそ
れらの状態の保持はつぎのようにして行われる。これを
図４、図５及び図６を参照して説明する。

【００４２】ターニング装置はターニング投入動作によ
り、図４に示すようにしてピニオン２２とリンクギア２
１との噛合が完了し（ステップａ）、これによりタービ
ンロータを低速回転するターニング運転が開始される（
ステップｂ）。

【００４３】ターニング連続運転状態において、回転数
検出装置をオンにしてタービンロータの回転数を検出し
、これによりターニング運転が低回転数領域（例えば、
１０ＲＰＭ以下）であるか、高回転数領域（例えば、１
００ＲＰＭ以上）であるかを判断する（ステップｃ）。

【００４４】もし、低回転領域（１０ＲＰＭ以下）であ
ると検出された時には、連続ターニング運転中であると
判断し、ピニオン離脱防止のため噛合側電磁石４６を励
磁させ（ステップｄ）、これにより作動ピン４３に固着
された噛合側パッド４４と噛合側電磁石４６とを付着さ
せてピニオン２２がリンクギア２１から離脱してしまう
ことを防止する。即ち、噛合側パッド４４と噛合側電磁
石４６とを付着させることにより、レバー２９を噛合時
のレバー位置Ｃに、キャリア２４ａを噛合時のキャリア
位置Ｅにそれぞれ保持固定する（ステップｅ）。

【００４５】タービンロータ回転上昇時の挙動により、
タービンロータの回転数がターニング運転回転数（通常
１０ＲＰＭ以下）を越え、しかも高回転数領域まで達し
ていない時、低回転数領域（１０ＲＰＭ以下）でも高回
転数領域（１００ＲＰＭ）でもないので、ロータ回転数
を回転数検出装置で検出する。この場合には噛合側電磁
石４６及び離脱側電磁石４７双方の励磁を無励磁状態と
なす（ステップｆ）。これにより、ロータ回転上昇時に
おけるピニオン離脱に関しては、トグル継手保持装置４
２の存在に基ずく影響を全く受けることなくターニング
装置本来のメカニズムを生かすことができる。

【００４６】そして、もしタービンが一定速度以上の高
速回転領域（１００ＲＰＭ以上）に達したならば、ロー
タ回転数を回転数検出器で検出し、ピニオン離脱のため
離脱側電磁石４７を励磁させ（ステップｇ）、これによ
り作動ピン４３に固着された離脱側パッド４５と離脱側
電磁石４７とを付着させてピニオン２２をリンクギア２
１から引き離しピニオン２２を確実に離脱させてピニオ
ン離脱状態を保持するか、または既にピニオン２２が離
脱している場合にはこの離脱状態を保持する（ステップ
ｈ）。即ち、離脱側パッド４５と離脱側電磁石４７とを
付着させることにより、レバー２９を噛合時のレバー位
置Ｃから離脱時のレバー位置Ｄに、キャリア２４ａも噛
合時のキャリア位置Ｅから離脱時のキャリア位置Ｆにそ
れぞれ保持固定する（ステップｅ）。これにより、ピニ
オン２２の離脱が不完全で、ピニオン２２がリンクギア
２１に接触してしまうことを確実に防止することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の本発明に
よれば、ターニング運転から通常運転への切換時に、リ
ングギアの回転上昇力が弱い場合などにおいても、ピニ
オンを完全離脱位置に保つことができるので、リングギ
アとピニオンとの接触等を確実に防止することができる
。

【００４８】また、請求項２記載の本発明によれば、タ
ービンの運転状態に応じたピニオンの噛合または離脱の
不安定現象に対して、ピニオンを支えるトグル継手の位
置を保持固定して、ターニング運転時の噛合状態の保持
固定とタービン回転数上昇時のピニオンの完全離脱およ
びその後の完全離脱状態の保持固定を図ることができる
といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るターニング装置の第１の実施例を
示す全体図。

【図２】図１に示すターニング装置の要部拡大図。

【図３】図１に示すターニング装置の作動状態を示すフ
ローチャート。

【図４】本発明に係るターニング装置の第２の実施例を
示す全体図。

【図５】図４に示すターニング装置の要部拡大図。

【図６】図４に示すターニング装置の作動状態を示すフ
ローチャート。

【図７】従来例を示す図。

【符号の説明】

２１　　リングギア ２２　　ピニオン ２３　　駆動手段 ２４　　ピニオンギア離脱装置 ３０　　離脱検出装置 ３１　　付勢手段 ４２　　トグル継手保持装置 ４４，４５　　パッド ４６，４７　　電磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロータにリングギアを一体的に設けた
   回転機械と、このリングギアを運転停止時にピニオンを
   介して低速回転させる駆動手段と、前記ピニオンを通常
   運転時のロータ回転力に基づいて前記リングギアから離
   脱させるトグル継手を有するピニオンギア離脱装置とを
   備えてなるターニング装置において、前記ピニオンギア
   離脱装置は、前記ピニオンのリングギアからの離脱を検
   出する離脱検出装置と、この離脱検出装置の検出信号に
   基づいて前記トグル継手をピニオン離脱状態に積極的に
   付勢する付勢手段とを有することを特徴とするターニン
   グ装置。
2. 【請求項２】　　ロータにリングギアを一体的に設けた
   回転機械と、このリングギアを運転停止時にピニオンを
   介して低速回転させる駆動手段と、前記ピニオンを通常
   運転時のロータ回転力に基づいて前記リングギアから離
   脱させるトグル継手を有するピニオンギア離脱装置とを
   備えてなるターニング装置において、前記回転機械の回
   転数を検出する回転数検出装置と、この回転数検出装置
   の検出信号に基づいて前記トグル継手をピニオン離脱状
   態または噛合状態の一方に保持するトグル継手保持装置
   とを備えたことを特徴とするターニング装置。