JPS5832907A

JPS5832907A - 軸流機械装置の回転軸軸芯保持方法

Info

Publication number: JPS5832907A
Application number: JP13014681A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Omote; 表　義則; Toshimitsu Kaneda; 年光兼田
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1981-08-21
Filing date: 1981-08-21
Publication date: 1983-02-26
Also published as: JPS6347882B2

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】本発明は、ガースタービン駆動発電装置、蒸気タービン
駆動発電装置、あるいはモータ駆動の送風機装置等の軸
流機械装置の回転軸軸芯保持方法に関するものである。

従来、上記のごとき軸流機械装置９回転軸の軸芯保持方
法にあっては、運転時に加熱される回転軸の支持装置を
軸受の潤滑に使用されている潤滑油を使用して冷却し、
運転時に変化する軸芯の変化量を軽減したり、水冷の支
持脚装置を用いることによって、その目的を果していた
０しかしながら、このような装置にあっては。

使用される冷却用の流体、例えば潤滑油、冷却水、場合
によっては空気等を供給する動力の損失、冷却液等を供
給する配管設備、あるいは軸芯の変化を許容するために
用いられる歯車継手。

たわみ継手等の設備を必要とすると共に、冷却媒体その
ものの費、用も必要となるという欠点があった。

更に、従来の軸芯保持方法にあつ℃は、その支持装置を
冷却することの他、運転時に軸芯が直線上に来るように
、冷態時にあらかじめ軸芯を偏芯させてお長方法が取ら
れて来た。

このような従来の方法にあっては、回転体である回転軸
を冷態時に曲げて接続することにより、起動時の安定性
に問題が生じていた。

この場合は、回転軸の剛性により、ベアリングの安定性
、あるいは芯出し方法が面倒であり、設計及び組豆保守
上余計な時間と経費とを必要とする欠点があった。

一方１回転軸の剛性を下げ、軸芯の調整を容易に行なう
目的で歯車継手や、たわみ継手が採用されるが、コスト
が高くつくことの他、回転軸の剛性が不安定になり　非
線形振動を起し、安定した運転を行ない得ない場合が−
ある。

従って、従来は回転軸危険速度、ベアリング支持剛性及
び安定性等多くの計算を行ない、回転軸の安定性を計算
し、更に、組立保守を行なっているのが現状である。

そこで本発明は′、前記のごとき軸流機械装置の回転軸
軸芯保持方法にｉける問題点を解消するためになされた
ものであり、上記のごとき回転軸が、冷態時である組立
時において、その軸芯が直線上になるよう組付けられ、
しがも運転時にも少なくとも直線を保ち得るような支持
方（を提供することを目的としたものである。

即ち、本発明は回転軸の支持装置の伸び量を極力少なく
し、かつ、それぞれの支持装置の伸び差を少なくする事
にあり、その特徴としては、例えばインバー材の−ごと
き憤然膨張材をその回転軸の支持装置における熱伸びの
発生しゃすい部位に用いて、伸びを少なくすることによ
って、熱伸びの少ないところとの熱伸び差を同じくする
ことである。

以下図面に１もとづい１て本発明の詳細な説明するが、
第１図は本発明ｌの実施例１における軸流□□おＬ工、
ム、１ｏ４．１１□カする送風装置を示している。

この送風機１０の回転軸１０Ａは支持装置１６′及び１
４で支持されており、また、電動７機１１の回転軸１１
Ａは支持装置１５及び１６で支持されており、これらの
回転軸１０Ａ及び１１Ａは軸継手１２で結合されている
。

次に、Ａ、、Ｂは送風機１ｏの回転軸１０Ａの支持ベア
リング、そしてＣ，Ｄは電動機１１の回転軸１１Ａの支
持ベアリングの゛位置をそれぞれ示し℃いる。

このような軸流、機械装置において、回転軸、１０Ａ及
び１１Ａの軸芯に注目して軸芯の変化を示したのが第２
図であり、この第２図において、Ａ、Ｂは８１図と同ψ
く送風機１ｏの回転軸１０Ａの支持ベアリング、そして
Ｃ，Ｄは電動機１１の回転４１１Ａの支持ベアリングの
位置をそれぞれ示している。

第２図において、送風機１０及び゛電動機１１の各回転
軸１０Ａ及び１１Ａの軸芯が冷態時にｙｔの高さで直＃
ｆｔであったとすると、これが運転時にはＹ２の高さの
位置に全体的に上ると共に、それら回転軸１０Ａ及び１
１Ａの軸芯は破線で示すｆ２のごとく曲ったとする。

この原因は、単純に仮定すると、送風機１０のくアリン
グ点１７は運転一時の高さＹ２に同じく点１８に上り、
また、もう一方のベアリング点１９は、送風機１０が第
１図で矢印ａで示す空気を断熱的に圧−して、そのため
に温度上昇をもたらし、支持装置１４を加熱して異常に
熱伸びが大きくなり、点２０の位置に上ったことを示し
ている。

一方、発電機１１の回転軸１１Ａの軸芯は、ベアリング
点２１及び２３が冷態時でＹｌの位置にて直線ｆ１であ
ったものが、運転時に点２２及び２４に上昇し、はぼ点
１８ト同じ高さであったとする。

ここにおいて、送風機１０のベアリング点２０が冷態時
のＹ、の位置の直線ｆｌからＹ２の位置に上るようにな
るなら、これら回転体１０Ａ　、　１１Ａの軸芯は、ｙ
ｔの位置からＹ２の位置まで上るが、直線ｆ１と同様な
直線ｆ３を保っており、安定した運転を保持することが
できる。

しかし、実際にはベアリング点２０がＹ２の位置より更
に上り、全体的な上り量Ｙ、　−Ｙｌ　＝ｈ、に加えて
、更に、ｈ２だけ上ってくるため、運転時の回転軸系が
不安定になり、ベアリングの損傷をきたす事故にまで発
展する。

そこで、本発明においては、この点に鑑みて、軸芯の異
常となる上昇分りまたけその上昇を押えることに着目し
て□なされたものである。

して支持装置である支持ブラケット２６及び支持脚２７
で支持されている。

ここで、第２図における上昇分ｈ１の熱伸びは、共通台
板２５の熱伸びに起因するものとし、支持脚２７の熱伸
びが異常伸びとなる上昇分ｈ２になる。

そこで、この支持脚２７に慣熟膨張材、例えばインバー
材を使用しており、こればより回転軸１０Ａ　、　１１
Ａの軸芯はＹｌの位置の゛直線ｆ１からＹ２の位置の直
Ｍｆ３の状態になり、軸芯はほぼ直線の状態で運転され
、理想的にその軸芯を保持することができる。

次に、第４図は本発明の実施例２における軸流機械装置
であるガスタービン発電装置を示しており、３０は低圧
圧縮機、３１は高圧圧縮機と高圧タービンとが一体とな
つ℃構成されたガスジェネレータ、６２は出力タービン
であり、低圧圧縮機３０と発電機６６とを同時°に駆動
するように構成されている。

ガスジェネレータ３１の回転軸６１Ａ、出力タービン３
２の回転軸３２Ａは、ｅ＋　　ｆ＋ｇ’で示す位置で支
持装置にて支持され、これら：、ｅ　Ｈｆ　ｇ　　ｇの
各部はガスタービンケーシングが一体で構成され、ｅ及
びｇがグライドに対して支持され、ｆ湖ケーシング内部
に℃支持されている。

次に、低圧圧縮機６０の回転軸３０Ａは、ｈ、　　ｉの
支持脚でグランドに対して支持され、発電機６６の回転
軸３３Ａ゛はｊｔｋの支持脚でグランドに対して支持さ
れでいる。

また、発電機６６と低圧圧縮機６０とは、軸結ｆ６４で
結合され、−出力タービン６２と低圧圧郷ｉ３０とは軸
継手３５で結合基れている。

ここで、矢印にで示すのは、上記の各支持装置が油膜剛
性、軸支持剛性と減衰系とからなることを示している。

第５図は、第４図の各回転軸！１１Ａ　、　、５２Ａ　
、ａ。

３３Ａの軸芯が従来の回転軸支持装置におい℃どのよう
に変位するかを示しており、このようなガスタービン発
電装置において、冷態の静止時に、軸芯がＹｌの位置に
℃直線ｆ１であったとすると、この状態から運転状態で
は全般的な平均高さＹ２の位置までその軸念が変位し、
それぞれ各支持装置のベアリング点３６．３８．４０．
４２．４４゜４６　、４８での軸芯は、Ｙｌの位置で直
線、ｆｌ上にあったもの°が、運転時に熱伸びにより変
位し、それぞれ６７　、３９　、４１　、４３　、４５
　、４７　、４９に変化する様子を示している。

従来、各回転軸３１Ａ　、　３２Ａ　、　３０Ａ　、　
３３Ａが安定しで運転されるためには、少なくともある
許容制限変位△Ｙ内におさめる必要があり、図示した異
：Ｊｐ　変位ｈ３．　ｈ４．’　ｈｓ　等ヲ冷態時に各
回転軸３１Ａ。

！３：２Ａ、　３０Ａ　、　３３＆を押し上げて、その
軸芯調整を計なっていた。

そこで、本発明においては、このような異常な軸芯変化
量だけを慣熟膨張材、例えばインバー材を使用すること
によって、その許容制限度′位△Ｙの範囲内におさめる
ような調整を行なうも；・である。

本発明の軸芯保持方法を採用すれば、第５図において、
各支持装置のベアリング点が３７　、５９　。

４１．４３，４５，４７．４９であったものが、運転時
においても許容制限変位ΔＹの範囲内とすることができ
、それらのベアリング点を第６図の３７　、３９：４１
’　、　４３　、４５’、　４７　、４９に保持するこ
とができる。

従って、本発明の回転軸軸芯保持方法によれ。

ば、従来の方法と併用する事も可能であり、実用性から
判断して種々の組合せが可能となる。

即ち、軸芯変位差を極力減らす必要がある場合、インバ
ー材等の慣熟膨張材を使用し、軸芯変位差を許蓉最大限
度内に減らす場合には、異性に高いところのみに慣熟膨
張材を用い、わず・かに計容限度を超えるものには、冷
態時の軸芯調整を行なうと良い。

なお１、強度上、慣熟膨張材を用いた上、更に令却方法
を採用して芯軸を調整する方法等を考慮しても良い。

゛１上記のごとく、本発明の軸芯保持方法によれば、壱
の回転軸の冷態静止時から運転時にわたって、軸芯変位
は異常に変位差の大きいところの１りに慣熟膨張材を用
いることのみによって。

１’Ｉｒ容変位内にその軸芯を容易に保持することが可能にな
り、技術的に多くの計算を行なう必要がなくなると共に
、冷態時の軸芯調整は不要となる。

また、その軸流機械装置の支持脚の冷却装置は不要とな
る等の技術的効果があり、従って、分解組立時の軸芯調
整が容易になるという利点がある。

更に、支持脚冷却装置が不要となるので、冷却装置の運
転保守が不要で、経済的効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１における送風装置の支持装置
の概略側面図、第２図は第１図の送風装置に従来の軸芯
保持方法を適用した時における各支持装置のベアリング
点の冷却時及び運転時の位置を示す線図、第３図は第１
図の送風装置の軸芯保持装置の概略正面図、第４図は本
発明の実施例２におけるガスタービン発電装置の概略側
面図、第５図は第４図のガスタービン発電装置に従来０
軸芯保持り、法を適用した時における各支持装置のベア
リング点の冷態時及び運転時の位置を示す線図、第６図
は第４図のガスタービン発電装置に本発明を適用した場
合における各支持装置のベアリング点の冷態時及び１０
・・・送風機、１０Ａ・・・回転軸、１１・・・電動機
、１１Ａ・・・回転軸、２５・・・共通台板、２６・・
・ブラケット、２７・・・支持脚、３０・・・低圧圧縮
機、３０Ａ・・・回転軸、３１・・・ガスジェネレータ
、３１Ａ・・・回転軸、３２・・・出力タービン、３２
Ａ・・・回転軸、３６・・・発電機、３３Ａ・・・回転
軸。特許出願人・工業技術院長　石　坂　誠−□・、第１図１７　１０Ａ　　　１９　１２　２１　１１Ａ　　　　
２３第２図第３図１ゝ、■ 第４図

Claims

【特許請求の範囲】

軸流機械装置の回転軸の支持装置における熱伸びの発生
しやすい部位に、憤然膨張材を使用したことを特徴とす
る軸流機械装置の回転軸軸芯保持方法。