JPH11336752A - 軸系のアライメント調整装置 - Google Patents

軸系のアライメント調整装置

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JPH11336752A
JPH11336752A JP10141494A JP14149498A JPH11336752A JP H11336752 A JPH11336752 A JP H11336752A JP 10141494 A JP10141494 A JP 10141494A JP 14149498 A JP14149498 A JP 14149498A JP H11336752 A JPH11336752 A JP H11336752A
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JP
Japan
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shaft
bearing
temperature
coupling
alignment
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JP10141494A
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Inventor
Masayoshi Sasaki
公良 佐々木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動軸と被駆動軸とがカップリング等の連結
手段で結合された軸系における運転状態によるアライメ
ント変化を低減することを目的とする。 【解決手段】 駆動軸1と被駆動軸2とがカップリング
3で結合され、該駆動軸1と被駆動軸2が夫々軸受支持
部7,10に支持された軸受5,8で軸支されている軸
系のアライメント調整装置において、前記軸受5,8を
支持する一の軸受支持部7,10に温度調整手段13,
14,15を設け、該温度調整手段による温度変化によ
り、一の軸受支持部の垂直高さ調整ΔHを行ない、前記
カップリング3位置で生じる駆動軸側と被駆動軸側間の
偏差を解消する方向に制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸系のアライメン
ト調整装置に関し、詳しくは、駆動軸と被駆動軸とがカ
ップリング等の連結手段で結合され、該駆動軸と被駆動
軸が夫々軸受支持部に支持された軸受で軸支されている
軸系のアライメント調整装置に係り、より具体的には蒸
気タービン側の駆動軸と発電機側の被駆動軸とをカップ
リング等を介して結合する軸系のアライメント調整装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の蒸気タービン側の駆動軸
(タービン軸1)と発電機側の被駆動軸(発電機軸2)
とをカップリング等を介して結合する軸系の保持方法を
模式的に示している。Aは蒸気タービン、Bは発電機で
あって、タービン軸1と発電機軸2とはリジッドタイプ
のカップリング3で直接結合されている。タービン軸1
は軸受4、5で回転自在に保持され、この軸受4、5は
基礎12上に設置された軸受支持部6、7に内装されて
いる。発電機軸2も同様に軸受8、9で回転自在に保持
され、この軸受8、9は基礎12上に設置された軸受支
持部10、11に内装されている。
【0003】上記の軸系では、良好な振動特性を確保す
るために、タービン軸1と発電機軸2とのアライメント
を所定の許容値内に保持することが重要である。従来
は、軸1、2の自然なたわみおよび軸受支持部6、7、
10、11等の熱伸びを考慮して、負荷運転状態でター
ビン軸1の軸芯と発電機軸2の軸芯とがカップリング3
の部分で一致するように、軸受支持部6〜11の高さを
シム等で調整することによりアライメントを調整してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる従
来のアライメント調整法では、以下のようなアライメン
ト上の問題が生じていた。 (イ) 運転状態によるアライメント変化 各軸受4、5、8、9の軸受支持部6、7、10、11
の熱膨張による伸びは、運転状態により異なるため、タ
ービン軸1のカップリング3側の軸受5と、発電機軸2
のカップリング3側の軸受8との間に次式で示す偏差δ
(アライメント)が生じる。
【0005】δ=δ1 −δ2 ……(1) 上式におけるδ1 は、軸受タービン軸1のカップリング
3側の軸受5における垂直方向の偏差(理想状態の軸芯
からの偏差、図4参照)であり、δ2 は発電機軸2のカ
ップリング3側の軸受5における垂直方向の偏差(理想
状態の軸芯からの偏差、図3参照)であって、各々次式
で表される。
【0006】δ1 =ΣαTiTiΔTTi ……(2) ここで、 αTi;タービン軸1の軸受支持部7の各要素の熱膨張率 LTi;タービン軸1の軸受支持部7の各要素の長さ ΔTTi;タービン軸1の軸受支持部7の軸芯が一致する
理想状態との温度差
【0007】δ2 =ΣαGiGiΔTGi ……(3) ここで、 αGi;発電機軸2の軸受支持部10の各要素の熱膨張率 LGi;発電機軸2の軸受支持部10の各要素の長さ ΔTGi;発電機軸2の軸受支持部10の各要素の軸芯が
一致する理想状態との温度差
【0008】(ロ) 基礎12のレベル変化によるアラ
イメント変化 地盤あるいは基礎架構が経時的にレベル変化することに
より、アライメントが変化する。
【0009】(ハ) 初期アライメント誤差 アライメント設計値のエラーおよび施工時のエラーによ
りアライメントに誤差が生じる。
【0010】以上の(イ)〜(ハ)の要因により、図3
および図4に示すように、カップリング3に近い軸受
5、8の部分では偏差δ1 、δ2 に起因する各々の軸受
支持部7、10の高さの変化によって軸芯位置が浮き上
がり、軸受反力が低下する。即ち、図3は発電機軸2の
カップリング3側の軸受8における軸受支持部10の偏
差δが生じ、その高さの変化によって軸芯位置が浮き上
がり、軸受反力が低下した状態、図4は、軸受タービン
軸1のカップリング3側の軸受5における軸受支持部7
の偏差δ' が生じ、その高さの変化によって軸芯位置が
浮き上がり、軸受反力が低下した状態を示す。
【0011】このような軸受反力が低下した場合、軸受
に真円軸受を採用していると、不安定振動等により軸系
の振動が増大し、運転不能になることがあった。この
為、前記(ハ)の初期アライメント誤差は軸系設計時若
しくは施工時のエラーをなくすことにより、又(ロ)の
基礎12の経時的なレベル変化によるアライメント変化
は定期的な保守管理により、低減させているが、(イ)
の運転状態によるアライメント変化は軸系の回転数や負
荷変動によりこれを一定に制御することは困難である。
【0012】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは駆動軸と被駆
動軸とがカップリング等の連結手段で結合された軸系に
おける運転状態によるアライメント変化を低減すること
を目的とし、特に、軸受支持部の温度をコントロールし
てその熱膨張変化により、前記カップリング近傍の軸受
の垂直高さ変化ΔHを調整し、軸芯の浮き上がりや異常
振動等をなくした軸系のアライメント調整装置を提供す
ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するべ
く、本発明は、駆動軸と被駆動軸とがカップリング等の
連結手段で結合され、該駆動軸と被駆動軸が夫々軸受支
持部に支持された軸受で軸支されている軸系のアライメ
ント調整装置において、前記連結手段側に位置する、前
記軸受を支持する少なくとも一の軸受支持部に温度調整
手段を設け、該温度調整手段による温度変化により、一
の軸受支持部の垂直高さ調整(熱膨張制御)を行ない、
前記連結手段位置で生じる駆動軸側と被駆動軸側間の偏
差を解消する方向に制御することを特徴とする。
【0014】この場合前記温度調整手段は、前記軸受支
持部にヒータおよび温度計測用センサを取り付け、該温
度計測用センサの検知信号に基づいて前記ヒータの出力
をコントロールするように構成するのがよく、また、前
記温度調整手段を、前記軸受支持部に熱交換器および温
度計測用センサを取り付け、該温度計測用センサの検知
信号に基づいて前記熱交換器の出力温度をコントロール
するように構成してもよい。尚、前記温度調整手段に熱
交換器を用いることにより温度調整範囲を減温度域まで
広げることが出来、一層好ましい制御が可能となる。
【0015】さて、前記した式(2)及び式(3)から
明らかなように、図4に示す軸受タービン軸1のカップ
リング3側の(駆動軸側)軸受5における垂直方向の偏
差δ1 (理想状態の軸芯からの偏差、図4参照)は軸受
支持部7を構成する各部品要素の熱膨張による偏差の累
積であり、発電機軸2のカップリング3側の(被駆動
軸)軸受8における垂直方向の偏差δ2 (理想状態の軸
芯からの偏差、図3参照)は、軸受支持部10を構成す
る各部品要素の熱膨張による偏差の累積であることが理
解出来る。従ってカップリング位置における偏差δは、
駆動軸側軸受5における垂直方向の偏差δ1 と被駆動軸
軸受8における垂直方向の偏差δ2 の差(δ=δ1−δ
2)となることは(1)式に示した通りとなる。
【0016】即ち、図3ではδ1=0、δ2=ΔHの為、
カップリング位置におけるアライメント偏差δはΔH、
又図4ではδ1=ΔH、δ2=0の為、カップリング位置
におけるアライメント偏差δ' は同様にΔHとなる。
【0017】してみると、前記軸受支持部に設ける温度
調整手段は、全ての軸受支持部に設ける必要はなく、熱
膨張による偏差が最も累積する軸受支持部に設けて前記
ΔHを“0”に近づける方向に制御すればよいことが理
解できる。
【0018】従って前記軸系が、駆動軸と被駆動軸とが
カップリング等の連結手段で結合され、該駆動軸と被駆
動軸の各々が複数箇所の軸受で支持されているものであ
る場合に、前記カップリング近傍側に位置する軸受支持
部が前記熱膨張による偏差が最も累積するために、その
部分に温度調整手段を設けるのがよい。
【0019】従って本発明では、温度計測用センサの検
知信号に基づいてコントローラでヒータや熱交換器の出
力(温度)を制御することにより、該温度変化により、
軸受支持部の垂直高さ調整(熱膨張制御)を行ない、前
記連結手段位置で生じる駆動軸側と被駆動軸側間の偏差
δを解消する方向に制御する、いいかえればアライメン
ト上の不具合を生じさせない範囲のアライメント偏差δ
になるように軸受支持部の温度をコントロールする。こ
れにより、前記カップリング位置における偏差δを最小
限にして軸受反力の低下による軸系の振動増大等の不具
合を解消することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態
に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位
置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範
囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。なお、図2と同一部材または同一機能のもの
は同一符号で示している。
【0021】図1において、Aは蒸気タービン、Bは発
電機であって、タービン軸1と発電機軸2とはリジッド
タイプのカップリング3で直接結合されている。タービ
ン軸1は軸受4、5で回転自在に保持されている。この
軸受4、5は基礎12上に設置された軸受支持部6、7
に内装されている。発電機軸2も同様に軸受8、9で回
転自在に保持され、この軸受8、9は基礎12上に設置
された軸受支持部10、11に内装されている。
【0022】本発明においては、タービン軸1のカップ
リング3側の軸受5を支持する軸受支持部7に、ヒータ
13および温度計測用センサ14が組み込まれている。
ヒータ13は温度計測用センサ14の検知信号に基づい
てコントローラ15で出力を制御されるようになってい
る。上記ヒータ13および温度計測用センサ14は発電
機軸2の軸受8を支持する軸受支持部10にのみ設けて
もよく、あるいはカップリング3を挟んでその両側に位
置する軸受支持部7、10に設けてもよいが、前記した
式(2)及び式(3)から明らかなように、軸受タービ
ン軸1のカップリング3側の軸受5における垂直方向の
偏差δ1 は主に軸受支持部7の熱膨張による偏差の累積
であり、発電機軸2のカップリング3側の軸受8におけ
る垂直方向の偏差δ2 は、主に軸受支持部10の熱膨張
による偏差の累積であることから、発電機B側の軸受支
持部11や蒸気タービンA側の軸受支持部6に上記ヒー
タ13および温度計測用センサ14を設けるのは効果的
ではない。
【0023】軸受支持部7は温度計測用センサ14によ
り常時温度が計測されており、この計測値に基づいてコ
ントローラ15でヒータ13の出力を制御することによ
り、タービン軸1の軸受5の垂直偏差δ1や発電機軸2
の軸受8の垂直偏差δ2との差δ(δ1−δ2)が実質的
に“0”になるように軸受支持部7の高さ変化ΔHを設
定することにより、いいかえればアライメント上の不具
合を生じさせない範囲の偏差δになるように軸受支持部
の温度をコントロールする。
【0024】尚、ヒータ13および温度計測用センサ1
4が設けられている軸受支持部7における軸受5の高さ
調整能力ΔHは次式で表される。 ΔH=αLΔT ここで、 α;軸受支持部7のヒータあるいは熱交換器の有効部位
の熱膨張率 L;軸受支持部7のヒータあるいは熱交換器の有効部位
の長さ ΔT;軸受支持部7の基準温度からの温度差
【0025】一方、タービン軸1のカップリング3側の
軸受5と、発電機軸2のカップリング3側の軸受8との
間の偏差δは、前記(1)式に示すように、(δ=δ1
−δ2)であるから、 ΔH−δ≒0 …(4) になるように軸受支持部7の温度変化ΔTをヒータによ
り制御すればよいことが理解できる。
【0026】従って、本実施形態によれば、軸受支持部
7の温度変化ΔTをヒータにより制御することにより容
易に(ΔH−δ≒0)とすることが出来、これにより、
前述の軸芯の浮き上がり等の不具合を防止することがで
きる。すなわち、温度計測用センサ14の検知信号に基
づいてコントローラ15でヒータ13の出力を制御する
ことにより、前記不具合を生じさせないΔHになるよう
にΔTをコントロール出来る。
【0027】この場合、軸受支持部7の長さLを十分な
長さにしておくことにより、少ない温度変化ΔTでΔH
を大きく取ることが出来、結果として図4に示すような
偏差δ1 を極力小さくして前述のアライメント上の不具
合を解消することが可能となり、好ましい。
【0028】上記実施の形態では、温度調整手段として
ヒータ13を使用した例を示したが、ヒータ13に代え
て熱交換器を使用することも可能である。熱交換器を使
用すると、温度調整範囲を軸受支持部7の外気温以下の
減温領域まで拡大でき、より精度の高いアライメント調
整が可能となる。また、上記実施の形態では、蒸気ター
ビンAと発電機Bの軸系のアライメント調整について述
べたが、これに限定されず、少なくとも複数箇所の軸受
で支持されており、この軸受が軸受支持部で支持されて
いる構造のあらゆる軸系に適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、駆動軸と被駆動軸とがカップリング等の連結手段で
結合された軸系における運転状態によるアライメント変
化を低減することが出来、特に、軸受支持部の温度をコ
ントロールしてその熱膨張変化により、前記カップリン
グ近傍の軸受の垂直高さ変化ΔHを調整し、軸芯の浮き
上がりや異常振動等をなくすることが出来る。
【0030】即ち、本発明はアライメント上の不具合を
生じさせない温度範囲になるように設定しておくことに
より軸受反力の低下による軸系の振動増大等の不都合を
解消することができるとともに、特に本発明のアライメ
ント調整装置は、軸受支持剛性は従来と変わらず、軸受
油膜剛性に比べて十分に大きいので、軸系振動特性に悪
影響を及ぼすことがないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアライメント調整装置を適用したタ
ービン軸と発電機軸の軸系の模式図である。
【図2】 従来のタービン軸と発電機軸の軸系の模式図
である。
【図3】 従来の発電機軸の軸受の偏差を示す模式図で
ある。
【図4】 従来のタービン軸の軸受の偏差を示す模式図
である。
【符号の説明】
A 蒸気タービン B 発電機 1 タービン軸 2 発電機軸 3 カップリング 4,5,8,9 軸受 6,7,10,11 軸受支持部 13 ヒータ 14 温度計測用センサ 15 コントローラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動軸と被駆動軸とがカップリング等の
    連結手段で結合され、該駆動軸と被駆動軸が夫々軸受支
    持部に支持された軸受で軸支されている軸系のアライメ
    ント調整装置において、 前記連結手段側に位置する、前記軸受を支持する少なく
    とも一の軸受支持部に温度調整手段を設け、該温度調整
    手段による温度変化により、一の軸受支持部の垂直高さ
    調整(熱膨張制御)を行ない、前記連結手段位置で生じ
    る駆動軸側と被駆動軸側間の偏差を解消する方向に制御
    することを特徴とする軸系のアライメント調整装置。
  2. 【請求項2】 前記温度調整手段は、前記軸受支持部に
    ヒータおよび温度計測用センサを取り付け、該温度計測
    用センサの検知信号に基づいて前記ヒータの出力をコン
    トロールするものであることを特徴とする請求項1記載
    の軸系のアライメント調整装置。
  3. 【請求項3】 前記温度調整手段は、前記軸受支持部に
    熱交換器および温度計測用センサを取り付け、該温度計
    測用センサの検知信号に基づいて前記熱交換器の出力温
    度をコントロールするものであることを特徴とする請求
    項1記載の軸系のアライメント調整装置。
JP10141494A 1998-05-22 1998-05-22 軸系のアライメント調整装置 Withdrawn JPH11336752A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010270646A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Toshiba Corp 蒸気タービン
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050802