WO2003006800A1

WO2003006800A1 - Semelle pour turbine et installation de fourniture d'energie

Info

Publication number: WO2003006800A1
Application number: PCT/JP2002/004874
Authority: WO
Inventors: Than Trong Long; Atsushi Kimoto; Yomei Yoshioka; Toshihiro Fujiwara; Osamu Watanabe
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-01-23
Also published as: US20040144078A1; US6966753B2; CN1511220A; CZ302346B6; AU2002309022B2; CN100363596C; JP2002349289A; CZ20033168A3; RO121392B1

Description

タービン用ソールプレートおよび発電ブラント機器

技術分野本発明は、蒸気タービン等を基礎台に固定する際に使用される夕ービン用ソ一ルプレート、およびそれを用いた発電プラント機器に関する。

明背景技術田大容量発電プラントに使用される蒸気タービンは、蒸気の膨張、温度変化や体積変化等に対処するため、高圧部、中圧部、低圧部の各セクションに分けて分割構造をとるのが一般的である。このようなタービンでは圧力 · 温度の高い方から、高圧タービン、中圧夕一ビン、低圧夕ービンが配列され、最後に発電機が配列されている。

また、省資源と地球環境調和の観点から、ガス夕一ビンと上記したような蒸気夕一ビンとを組み合わせ、排出する二酸化炭素の量を減らしたコンバインドサイクル発電も行われるようになつている。

一軸型コンバインドサイクルプラントは、性能及び運転性に優れた発電設備であり、最近ではガス夕一ビンの大容量化に伴い、更に効率向上を目指し蒸気タービンも高温化 · 再熱化 ·大容量化してきている。

図 1は、比較的小容量であり、蒸気夕一ビンは非再熱かつ主蒸気温度が低い従来の一軸型コンバインドサイクルプラントの軸構成の一例を示した概念図である。圧縮機 1に直結されているガス夕一ビン 2はリジヅドカヅプリング 3によって発電機 4に結合されており、その発電機 4にはダイアフラムカツプリング 5を介して蒸気タービン 6が連結されている。そして、圧縮機 1及び蒸気タービン 6の外側にスラスト軸受 7が設けられている。

ところで、このようなプラントにおいては、ダイアフラムカップリング 5で軸方向の伸びが吸収されるため、ガス夕一ビン及び蒸気夕一ビン毎にスラスト軸受 7を有することが可能であり、軸系としては、ガス夕一ビン及び蒸気夕一ビンが互いに影響を及ぼさず、独立した軸として設計 · 製作が可能である。しかも、蒸気タービンは比較的小容量であることにより小型となり、低圧蒸気タービンの動翼の遠心力は小さく、かつ主蒸気温度も高温でないことによって蒸気夕一ビンのロー夕としては同一機質の一本のロー夕で製作可能である。

一方、コンバインドサイクルプラントの熱効率を向上させるため、ガスタービン及び蒸気タービンの大容量化、並びに蒸気タービンの再熱化 ·高温化が図られている。大容量一軸型コンバインドサイクルプラントとしては図 2に示すような軸構成のものが提案されている。

すなわち、蒸気夕一ビンの大容量化に伴ない、図 1で使用していたダィァフラムカップリング 5は、伝達容量から非常に長大化し、実用には騒音、風損等の多くの問題があり、大容量一軸型コンバインドサイクルプラントでは、ガス夕一ビン、蒸気タービン及び発電機が図 2に示すように、リジヅトカップリング 3で結合されている。

したがって、このようなものでは軸の熱伸びを吸収することができないため、スラスト軸受 7はガス夕一ビンの圧縮機 1の軸部 1力所のみとなる。そして、蒸気夕一ビンの静止部と回転部に発生する伸び差を最小にするため蒸気夕一ビン 6はスラスト軸受 7に近いガスタービンの圧縮機 1 と発電機 4 との間に配置する軸構成となっている。

そして、蒸気夕一ビン 6は高圧タービン 6 a、中圧タービン 6 bおよび低圧タービン 6 cとに分離され、中圧夕一ビン 6 bから排出された排気が気筒連絡管 8を介して接続されている。図 3は、上記大容量一軸型コンパィンドサイクルプラント用蒸気夕一ビンの一例を示した断面図である。この図においてガスタービン側と接続されるのが、図中左側、いわゆる高圧夕一ビン側となる。

このようなガスタービンや蒸気タービンは、基礎コンクリート上にグランドパヅドゃソ一ルプレートを介して固定されている。例えば図 3に示される蒸気夕一ビン 6では、コンクリート等からなる基礎台 9上にグランドパヅド 1 0が固定され、このグランドパヅド 1 0上に蒸気夕ービンの軸受台 1 1 と固定されたソ一ルプレート 1 2が配置される。

グランドパッド 1 0 とソールプレート 1 2 とはある程度すぺりあうように配置されており、熱膨張による反力やガスタービンの推力により回転軸のァラインメントが変化し、振動や騒音が発生することを抑制している。

しかしながら、エネルギーの有効利用、経済性等の観点から、ガス夕一ビン及び蒸気夕一ビンの大容量化、並びに蒸気夕一ビンの再熱化 . 高温化は一層進んでいる。このようなガスタービン及び蒸気夕一ビンの大容量化、並びに蒸気夕一ビンの再熱化 · 高温化等により、回転軸の長さや重量は増大し、各種タービンを支えるソ一ルプレートに加わる重量も増加している。また、回転軸は高速回転するため、回転軸のァラインメントが変化すると、激しい振動や騒音が発生する。

特に、一軸型コンバインドサイクルプラントにおいては、圧縮機、ガスタービン、発電機、蒸気夕一ビンの回転軸がリジットカップリングで結合されており、回転軸の長さも長いため、わずかなアラインメント変化により激しい振動と騒音が発生する。大容量の一軸型コンパィンドサィクルプラントにおいては、さらに激しい振動と騒音が発生する。

従来、このようなソ一ルプレートの表面に油溝を設けて潤滑油を注入し、グランドノヅドとソールプレートとのすべりを円滑にし、ソ一ルプレートにかかる負担を軽減することが行われていた。

しかしながら、ァラインメント変化による影響が大きい一軸型コンパインドサイクルプラント、特に大容量一軸型コンバインドサイクルプラントにおいては、さらにすベりを円滑にし、負担を軽減することが求められている。

また、グリース等の潤滑油は、高温で使用していると固化し潤滑性能を失うため、ソ一ルプレートの円滑なすべりを長期間維持できず、一定期間ごとに固化した潤滑油を取り除き、新しい潤滑油を注入しなければならなかった。このため多大な労力と保守管理費が必要となっていた。発明の開示

上記したように、本発明はグランドパッドとの円滑なすべりを実現し、熱膨張等による反力およびガスタービンの推力による回転軸のァラインメント変化を有効に抑制し、振動や騒音の発生を抑制することができ、さらに潤滑油注入等の定期的なメンテナンスが省略でき、保守 ·管理費の削減も可能なタービン用ソ一ルプレートを提供することを目的としている。

すなわち、本発明のタービン用ソ一ルプレートは、基礎台上に設置されたグランドパッドと、夕一ビンの支持部との間に配置される夕一ビン用ソールプレートであって、前記タービンの支持部側に配置される金属材料からなるソールプレート本体と、前記ソ一ルプレート本体のグランドパッド側の表面上に形成される自己潤滑性を有する材料からなるすべり部材とを具備することを特徴とする。

また、本発明はタービンを基礎台上に支持するために用いられるソールプレートととして、上記したような良好なすべりを有するタービン用ソールプレートを用いた発電プラント機器を提供することを目的としている。

すなわち、本発明の発電プラント機器は、基礎台上に設置されたグランドパッドと、このグランドパヅド上にソ一ルプレートを介して配置された夕一ビンとを有する発電プラント機器であって、ソ一ルプレートとして本発明のタービン用ソ一ルプレートを用いたことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、従来の一軸型コンパ'ィンドサイクルプラントの軸構成を説明するための概念図である。

図 2は、従来の大容量一軸型コンバインドサイクルプラントの軸構成を説明するための概念図である。

図 3は、従来の蒸気夕一ビンの構成を説明するための断面図である。図 4は、本発明の夕一ビン用ソールプレートを説明するための断面図である。

図 5は、溝を設けたソ一ルプレート本体を説明するための外観図である。

図 6は、溝を設けたソ一ルプレート本体にすべり部材を形成した夕一ビン用ソールプレートを説明するための断面図である。

図 7は、金属板に孔部を形成した多孔質層を説明するための平面図である。

図 8は、図 7の多孔質層を接合したソ一ルプレート本体を説明するための断面図である。

図 9は、金属板に孔部を形成した多孔質層の他の例を説明するための平面図である。

図 1 0は、図 9の多孔質層を接合したソールプレート本体を説明するための断面図である。図 1 1は、ワイヤからなる多孔質層を形成したソールプレート本体を説明するための断面図である。

図 1 2は、球状部材からなる多孔質層を形成したソールプレート本体を説明するための断面図である。

図 1 3は、発電プラント機器の取り付け部分を示した断面図である。

発明を実施するための形態

(タービン用ソールプレート）

図 4は本発明のタービン用ソ一ルプレート 2 0を示したものである。ソールプレート 2 0は、主としてソ一ルプレート本体 2 0 aと、すべり部材 2 O bとからなるものである。

ソールプレート本体 2 0 aは金属材料からなるものであり、所定の強度等を有するものであればその材質は特に制限されるものではなく、従来の金属製ソールプレートと同様のものを用いることができ、例えば A I S I ( Ameri can I ron and Steel Insti tute) ' 1 0 4 5、 A I S I 1 3 0等からなるものを用いることができる。

すべり部材 2 0 bは自己潤滑性を有する材料からなるものである。すベり部材 2 0 bを構成する材料は、自己潤滑性を有する有機材料もしくは無機材料またはこれらを複合化した複合材料である。

ここで自己潤滑性材料とは、低摩擦性と耐摩耗性を示す材料のことである。すべり部材 2 0 bの材料として自己潤滑性を有する材料を用いることとしたのは、ソールプレートは基礎台上に固定されたグランドパッド上に配置され、このグランドパッドとすべらせるようにして用いられるからである。

つまり、ソ一ルプレートのグランドパッドと接する側に自己潤滑性を有する材料からなるすべり部材を配置することで、ソ一ルプレートとグランドパッドとを滑らかにすべらせることができる。

また、自己潤滑性を有する材料を用いることで、これまでのようにソールプレートとグランドパッドとの間に潤滑油を注入する必要がなくなり、大幅に保守等の手間を省くことが可能となる。

すべり部材に用いられる自己潤滑性を有する材料は、すべり部材と接するグランドパッドとの摩擦係数が 0 . 3 0以下となるような材料であることが好ましい。このような摩擦係数を有するものとすることで、ソ —ルプレートとグランドパヅドとのすベりを滑らかにし、回転軸の熱膨張による反力やガス夕一ビンの推力により、回転軸のアラインメントが変化し、振動や騒音が発生することを有効に抑制することができる。摩擦係数は 0 . 2 0以下であればより好ましい。

すべり部材に用いられる自己潤滑性を有する無機材料としては、金属材料またはセラミックス材料が挙げられる。すべり部材に用いられる自己潤滑性を有する金属材料としては例えば銅または銅合金が挙げられ、自己潤滑性を有するセラミックス材料としては例えば力一ボン、グラフアイト、 M o Sい B N、 S i C、 T i C、 A 1 Nおよび T i N等のセラミックス材料が挙げられる。これらの材料は単独で使用してもよいし、混合して用いてもよい。

また、すべり部材に用いられる自己潤滑性を有する有機材料としては、例えば自己潤滑性を有する樹脂材料が挙げられる。このような自己潤滑性を有する樹脂材料としては、例えば四フッ化工チレン、四フヅ化工チレン · パ一フルォロアルコキシエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等の低摩擦樹脂材料が挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、混合して用いてもよい。

本発明に用いられる自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（E ) は 5 0 0 M P a以上であることが好ましい。圧縮弾性率（ E ) が 5 0 0 M P a以上の自己潤滑性を有する材料を用いることで、ガスタービンや蒸気夕一ビン等の重量により変形することを抑制し、回転軸のァラインメント変化やこれによる振動や騒音の発生を有効に抑制することができる。すべり部材を構成する自己潤滑性を有する材料は、自己潤滑性を有する材料単独からなるものであってもよいし、自己潤滑性を有する材料に補強用充填材を含有させた材料（複合材料）であってもよい。補強用充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、グラフアイト繊維もしくはセラミックス繊維またはこれらの材料からなる粒子等が挙げられる。

繊維状の補強用充填材を用いる場合、その平均直径は 0. 0 5 ζπ！〜 1 0 0〃mの範囲であることが好ましい。平均直径が 0. 0 5 zm未満では、製造過程での歩留まりが低下し材料コストが高くなる。平均直径が 1 0 0 zmを超える場合、良好な分散状態が得られず、樹脂材料（複合材料）の特性を十分に得られないことがある。平均直径の好ましい範囲は 0. l π！〜 5 0 zm、さらに好ましくは 1 ζπ！〜 1 0 zmである _c また、ァスぺクト比が 1以上、特にァスぺクト比カ s 1 0〜 1 0 0で、繊維長が 1 0 π！〜 1 0 0 zmであるものが好ましい。

補強用充填材の含有率は、 5〜5 0重量％の範囲で、要求特性に応じて適宜に設定されるものである。含有率 5重量％未満では、補強用充填材の効果を十分に得ることができず、また 5 0重量％を超えて補強用充填材を含有させても、それ以上の効果が期待できないとともに、材料 (複合材料）自体の作製が困難となることがある。補強用充填材の含有率のより好ましい範囲は 5〜3 0重量％であり、さらに好ましくは 1 0 〜 2 0重量％の範囲が好ましい。

すべり部材は、ソールプレートの負荷面圧（び）とすべり部材を構成する自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（E ) とすべり部材の厚さ ( t ) とから、以下の式により算出されるすべり部材の圧縮弾性変形量 ( l t ) が 0 . 1 mm以下となるものであることが好ましい。

言い換えれば、ソールプレートの負荷面圧（び）やすべり部材を構成する自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（E ) 等を考慮して、すべり部材の圧縮弾性変形量（ t ) が 0. 1 mm以下となるなるようなすべり部材の厚さ（ t ) とすることが好ましい。

l t = £ X t

ε二 σ/Έ

Δ t ：すべり部材の圧縮弾性変形量（mm)

t ：すべり部材の厚さ（mm)

ε ：歪み

σ ：負荷面圧（MP a)

E ：自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（MP a)

なお、すべり部材の厚さ（ t ) とは、後述されるソールプレート本体に溝、多孔質層等が形成されたものにおいては、これらの溝、多孔質層に充填されている自己潤滑性を有する材料部分の厚さを除いた厚さのことである。

ソ一ルプレート本体とすべり部材とは、例えば化学的接着、機械的固着、もしくは中間層を介した接合プロセスで接合することができる。化学的接着としては、例えば接着剤を用いた接合方法が挙げられる。この場合、ソ一ルプレート本体とすべり部材とを別々に形成し、これらを接着剤により接合して一体化する。

また、すべり部材を形成する他の方法としては、自己潤滑性を有する材料をソールプレート本体の表面に塗布、吹き付け、圧縮成形または射出成形を用いて冷間積層 ·成形し、さらにこれを加熱して融着処理する方法、または自己潤滑性を有する材料をソールプレート本体の表面に溶射、ラインニング、圧縮成形、射出成形を用いて熱間成形プロセスにより形成する方法が挙げられる。これらの形成方法は、すべり部材を構成する自己潤滑性を有する材料に合わせて適宜選択して用いることが好ましい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。

図 5はソールプレート本体 2 0 aのすベり部材を形成する面側に溝 2 1を形成したものを示したものである。溝 2 1は、例えばすベり部材と接する面側に複数平行に形成し、表面に近くなるにつれて溝 2 1の幅が狭くなるように形成される。

このようなソ一ルプレート本体 2 0 aにおいて、溶融した自己潤滑性を有する樹脂材料を溝 2 1 に流し込むとともに、ソ一ルプレート本体 2 0 aの溝が形成された面全体も自己潤滑性を有する樹脂材料で覆うようにすベり部材を形成することで、図 6に示されるように、すべり部材 2 0 bの一部がソールプレート本体 2 0 aに充填された構造の夕一ビン用ソ一ルプレート 2 0が作製される。

ソ一ルプレート 2 0は大きな負荷がかけられた状態でグランドパッドとすべるように用いられるため、ソ一ルプレート本体 2 0 aとすべり部材 2 0 bとの間に剥離やずれが発生しやすくなつている。また、ソールプレート 2 0は蒸気タービン等の高温になる機器の固定に用いられるため、ソ一ルプレート本体 2 0 aとすべり部材 2 0 bとの間で熱膨張の差により剥離が起きやすくなっている。

ソ一ルプレート本体 2 0 aに溝 2 1を形成し、この溝 2 1にすぺり部材 2 0 bの一部が充填されるようにすベり部材 2 0 bを形成することで、くさび効果によりソールプレート本体 2 0 aとすべり部材 2 0 bとの間のずれや剥離等を抑制することができる。

また、本発明においては上記したような溝を形成する代わりに、ソールプレート本体の表面に、ソ一ルプレート本体とすべり部材とを確実に固定するための多孔質層を形成し、この多孔質層上にすべり部材を形成したものであってもよい。以下、この多孔質層についていくつか例を挙げて説明する。

まず、板状の金属板を利用した多孔質層について説明する。

図 7は、板状の金属板 2 2に 6 0 ° 千鳥状に円形の孔部 2 2 a、 2 2 bが形成された多孔質層を示した平面図である。図面手前側はすべり部材が形成される面であり、図面裏側はソ一ルプレート本体と接合される面である。図に実線で示された孔部 2 2 aはすべり部材が形成される面側の孔部を示しており、点線で示された孔部 2 2 bはソールプレート本体と接する側の面の孔部を示している。このような孔部は、すべり部材が形成される面側の孔径がソールプレート本体側の孔径に比べて小さくなるように形成されていることが好ましい。

図 8は、図 7に示された板状の金属板（多孔質層） 2 2をソ一ルプレ —ト本体 2 0 aと接合した場合の断面（図 7、 A A ' 断面）を示したものである。多孔質層に形成された孔部は、すべり部材が形成される面側では孔径が小さくなつており、ソールプレート本体 2 0 a側では孔径が大きくなっている。このような多孔質層の孔部に溶融した自己潤滑性を有する樹脂材料の少なくとも一部を充填するとともに、多孔質層の表面も自己潤滑性を有する樹脂材料で覆い、すべり部材を形成することで、くさび効果によりすベり部材がソ一ルプレート本体 2 0 aから剥離したり、ずれたりすることを防ぐことができる。

この多孔質層は例えば 1枚の板状の金属板を加工して形成してもよいし、あるいは 2枚の板状の金属板を用意し、一方の金属板の孔部の孔径を小さくし、他方の金属板の孔部の孔径を大きくし、それそれの孔部の中心が一致することに接合して作製してもよい。

多孔質層の形成は、図 7に示されるような孔部の大きさを深さ方向に変えたものの他に、例えば図 9に示されるように、孔部が形成された 2 枚の金属板 2 3、 2 4を用い、一方の金属板 2 3の孔部 2 3 aの中心が他方の金属板 2 4の孔部 2 4 a以外の金属板部分、例えば三角形に配置された 3つの孔部 2 4 aの中心位置にあたる金属板部分に位置するように配置したものであってもよい。

この場合の多孔質層断面は図 1 0に示されるような断面となり、図 8 に示される多孔質層と同様にくさび効果によりすベり部材がソ一ルプレート本体 2 0 aから剥離したり、ずれたりすることを防ぐことができる, 本発明における多孔質層としては、上記したものの他に例えばワイヤや球状部材を利用したものが挙げられる。

図 1 1はソールプレート本体 2 0 aのすベり部材が形成される面側に、金属等からなるワイヤ 2 5で多孔質層 2 6を形成した場合の一例を示したものである。ワイヤ 2 5はソ一ルプレート本体 2 0 aに接合されるとともに、ワイヤ 2 5どうしも接合されている。ワイヤ 2 5どうしの間には空間が形成されるため、この部分に自己潤滑性を有する樹脂材料の少なくとも一部を充填し、かっこのワイヤ 2 5からなる多孔質層 2 6の表面を自己潤滑性を有する樹脂材料で覆うようにすベり部材を形成することで、くさび効果によりすベり部材を確実に固定することができ、ソ一ルプレート本体とすべり部材とのずれや剥離等を防ぐことができる。

また、図 1 2はソ一ルプレート本体 2 0 aのすベり部材を形成する面に金属等からなる球状部材 2 7を複数配置し、多孔質層 2 8を形成した場合の一例を示したものである。球状部材 2 7はソールプレート本体 2 0 aに接合されるとともに、各球状部材 2 7どうしも接合されている。これらの球状部材は規則的に並べられたものであっても、ランダムに配置されたものでもよく、また 1層のみでもよいし、複数層にレて用いてもよい。このようにすることで球状部材と球状部材との間に空間を形成することが可能となり、前記したようなワイヤからなる多孔質層と同様にくさび効果によりソ一ルプレート本体とすべり部材とのずれや剥離等を防く、ことができる。

なお、上記実施の形態においては自己潤滑性を有する材料として樹脂材料を用いた構成を示したが、他の自己潤滑性を有する材料についても上記したような構成を適用することが可能であり、自己潤滑性を有する材料の特性に応じて上記したような構成の中から適宜選択して用いることが好ましい。 (発電プラント機器）

本発明の発電ブラント機器は、ガス夕一ビンや蒸気タービンを基礎台へ設置する際に用いられるソ一ルプレートととして、上記したような夕一ビン用ソ一ルプレートを用いたものである。

本発明の発電プラント機器の構成については、特に制限されるものではなく、従来から使用されている各種の発電プラント機器に適用が可能である。このようなものとしては例えば、蒸気夕一ビンに発電機が結合された構成ものや、ガス夕一ビンに蒸気タービンや発電機を結合した一軸型コンバインドサイクルプラント等が挙げられる。

一軸型コンバインドサイクルプラントとしては、例えば図 1 に示されるような比較的小容量であり、蒸気夕一ビンは非再熱かつ主蒸気温度が低い一軸型コンバインドサイクルプラン卜が挙げられる。この図において、圧縮機 1 に直結されているガス夕一ビン 2はリジットカヅプリング 3によって発電機 4に結合されており、その発電機 4にはダイァフラムカヅプリング 5を介して蒸気夕一ビン 6が連結されている。そして、圧縮機 1及び蒸気夕一ビン 6の外側にスラスト軸受 7が設けられている。そして、この圧縮機 1や蒸気夕一ビン 6を基礎台に固定するために用いられるソールプレートとして、本発明のタービン用ソ一ルプレートを用いることができる。

また、熱効率を向上させるため、ガスタービン及び蒸気タービンの大容量化、並びに蒸気夕一ビンの再熱化 · 高温化が図られたものとして、大容量一軸型コンバインドサイクルプラントがある。大容量一軸型コンバインドサイクルプラントとしては、例えば図 2に示されるような構成を有するものが挙げられる。

図 2に示される大容量一軸型コンバインドサイクルプラントでは、ガス夕一ビン 2、蒸気夕一ビン 6及び発電機 4がリジッ卜カツプリング 3 で結合されている。したがって、このようなものでは軸の熱伸びを吸収することができないため、スラスト軸受 7はガス夕一ビンの圧縮機 1の軸部 1力所のみとなる。そして、蒸気夕一ビンの静止部と回転部に発生する伸び差を最小にするため、蒸気タービン 6はスラスト軸受 7に近いガスタービンの圧縮機 1 と発電機 4との間に配置する軸構成となっている。そして、この圧縮機 1や蒸気夕一ビン 6を基礎台に固定するために用いられるソールプレートとして、本発明の夕一ビン用ソ一ルプレートを用いることができる。

図 3は図 2に示される大容量一軸型コンバインドサイクルプラント用蒸気タービンの一例を示した断面図である。蒸気夕一ビンは、高圧夕一ビン、中圧タービン及び、低圧タービンとに分離され、中圧タービンから排出された排気が気筒連絡管を介して接続されている。この蒸気夕一ビンでは、大容量化によって低圧タービンが大型化している。

そして、蒸気タービンの両側に配置される軸受台（支持部） 1 1や、中圧タービンと低圧夕一ビンとの間に配置される軸受台 1 1 (支持部）と、基礎台 9上に固定されたグランドパッド 1 0 との間に、本発明の夕一ビン用ソ一ルプレートを配置して用いることができる。本発明の夕一ビン用ソ一ルプレートは必ずしも全てのタービン取り付け部分に用いる必要はなく、例えば高圧タービン側の軸受台 1 1 と基礎台 9 との間にのみに本発明の夕一ビン用ソ一ルプレートを用い、他の部分については従来のソールプレートを用いてもよい。本発明の発電ブラント機器においては、夕一ビンの配置等に基づいて、本発明の夕一ビン用ソ一ルプレー卜の使用場所を適宜選択することが好ましい。

本発明のタービン用ソールプレートは、一軸型コンバインドサイクルプラント、特に大容量の一軸型コンバインドサイクルプラントにおいて用いると有効である。一軸型コンバインドサイクルプラントにおいては、圧縮機、ガスタービン、発電機、蒸気タービンの回転軸がリジットカツプリングで結合されており、回転軸の長さも長いため、わずかなァラインメント変化により激しい振動と騒音が発生する。また、大容量の一軸型コンバインドサイクルプラントにおいては回転軸の重量もあるため、その振動や騒音による影響も一層大きくなる。従って、このようなものに本発明のタービン用ソ一ルプレートを用いることで、アラインメント変化を有効に抑制し、振動や騒音の発生を抑制することができる。

図 1 3は本発明の発電プラント機器の取り付け部分の一例を示した断面図である。コンクリート等からなる基礎台 9上には、グランドパッド 1 0が固定されている。このグランドパヅド 1 0上には本発明の夕一ビン用ソ一ルプレート 2 0がすべりあうように配置され、この夕一ビン用ソ一ルプレート 2 0上には蒸気タービン等の軸受台（支持部） 1 1が固定されている。

ソ一ルプレート 2 0は、ソ一ルプレート本体 2 0 aとすべり部材 2 0 bとからなるものであり、すべり部材 2 0 bがグランドパヅド 1 0側に配置され、ソ一ルプレート本体 2 0 aが蒸気タービン等の軸受台 1 1側に配置されている。グランドパッド 1 0 とソールプレート 2 0 とは、すべりあうことが可能なようにして基礎ボルト 2 9により基礎台 9上に固定される。また、ソールプレート 2 0は、グランドパヅド 1 0 と調整ねじ 3 0により位置決めされている。

本発明の発電プラント機器では、夕一ビン用ソ一ルプレートとして、上記したような平板状のすべり部材とソ一ルプレート本体との組合せの他、例えば図 6 に示されるように、溝を有するソ一ルプレート本体上にすべり部材を形成したもの、図 8に示されるように、孔部を有する板状部材からなる多孔質層を有するソ一ルプレート本体上にすベり部材を形成したもの、図 1 0に示されるように、孔部を有する 2枚の板状部材からなる多孔質層を有するソールプレート本体上にすベり部材を形成したもの、図 1 1、 1 2に示されるように、ワイヤ、球状部材等からなる多孔質層を有するソールプレート本体上にすべり部材を形成したもの等の各種の形態の夕一ビン用ソ一ルプレートを用いることができる。

本発明の発電プラント機器では、夕一ビンを基礎台上に支持するために用いられるソ一ルプレートととして本発明のタービン用ソールプレートを用いることによって、熱膨張等による反力およびガスタービンの推力による回転軸のァラインメント変化を有効に抑制し、振動や騒音の発生を抑制することができるとともに、潤滑油注入等の定期的なメンテナンスも省略できるため、保守 · 管理費の削減も可能となる。

(実施例）

以下、本発明の実施例について説明する。実施例 1

ソールプレート本体として、表面に溝を形成したソールプレート本体を用いた。ソ一ルプレート本体は A I S I 1 045からなるものとし- 厚さ 1 00mm、幅 400mm、長さ 8 00mm、また溝については、深さ 2mm、幅 4mm、長さ 400 mmの V型切込みとした。

このソ一ルプレート本体を金型に揷置し、 1 0重量％の炭素繊維を含有した四フッ化エチレン樹脂材料粉末を充填し、圧力 49MP a ( 5 0 0 k g f / c m² ) でプレス成形し、樹脂材料粉末をソ一ルプレート本体の V型切込み溝に含浸させ、ソ一ルプレート本体の表面に厚さ 2 mm の樹脂層を成形した。

次に、樹脂層を形成したソールプレート本体を 400 °C、 2時間加熱し、四フヅ化工チレン樹脂を融着処理した。このようにして、厚さ 2 m mの炭素繊維を含有した四フッ化工チレン樹脂系複合材料からなるすべり部材を具備したタービン用ソ一ルプレートを製作した。

次に、図 1 3に示すように、コンクリートからなる基礎台 9上にグランドパッド 1 0、上記夕一ビン用ソールプレート 20を配置し、さらに蒸気夕一ビンの軸受台 1 1を配置した。タービン用ソ一ルプレート 2 0 はソールプレート本体 2 0 aが蒸気夕一ビンの軸受台 1 1側に、すべり部材 2 0 bがグランドパッド 1 0側になるよう配置した。

夕一ビン用ソ一ルプレート 2 0、グランドパヅド 1 0は、基礎コンクリート 9に埋設した基礎ボルト 2 9により基礎台 9に固定し、夕一ビン用ソールプレート 20の位置決めは、グランドパッド 10と調整ねじ 3 0により行うこととした。

このような装置において、自己潤滑性を有する低摩擦係数の四フッ化エチレン樹脂複合材料からなるすべり部材を具備した夕一ビン用ソールプレートは油潤滑を必要とせず、熱膨張などによる反力その他にガス夕一ビン等からの推力による移動も滑らかにすることができた。実施例 2

ソールプレート本体として、矩形板状の厚さ 1 00 mm、幅 400 m m、長さ 800m m、 A I S I 4 1 3 0からなるソールプレート本体を用いた。

このソールプレート本体の表面に、厚さ lmm、孔径 3mm、ピッチ 5 mmの千鳥貫通孔のパンチングメタルと、厚さ l mm、孔径 4mm、ピッチ 5 mmの千鳥貫通孔のパンチングメタルとを各々のパンチングメタルの孔の中心が一致するように重ねて、ソ一ルプレート本体の表面に揷置し、真空中で拡散接合してソールプレート本体の表面に 2枚のパンチングメタルで構成する多孔質中間層を形成した。

前記ソールプレート本体を金型に揷置し、 1 0重量％ガラス繊維と 5 重量％のグラフアイト粉末と 1 0重量％の四フヅ化工チレン樹脂を含有したポリイミド樹脂粉末を充填し、圧力 49 MP a ( 5 00 k g f /c m²) でプレス成形し、樹脂材料粉末をソールプレート本体の表面に形成した多孔質中間層の空間内に含浸させ、その上部に厚さ 2 mmの樹脂層を成形した。

次に、樹脂層を形成したソ一ルプレート本体を 400 °C、 2時間加熱し、四フッ化工チレン樹脂を融着処理した。このようにして、厚さ 2m mの炭素繊維を含有した四フッ化工チレン樹脂系複合材料からなるすべり部材を具備したタービン用ソ一ルプレートを製作した。

次に、図 1 3に示すように、コンクリートからなる基礎台 9上にグランドパヅド 1 0、上記タービン用ソールプレート 20を配置し、さらに蒸気夕一ビンの軸受台 1 1を配置した。夕一ビン用ソ一ルプレート 2 0 はソ一ルプレート本体 20 aが蒸気タービンの軸受台 1 1側に、すべり部材 20 bがグランドパヅド 1 0側になるよう配置した。

タービン用ソ一ルプレート 2 0、グランドパッド 1 0は、基礎コンクリート 9に埋設した基礎ボルト 2 9により基礎台 9に固定し、タービン用ソ一ルプレート 2 0の位置決めは、グランドパヅド 1 0 と調整ねじ 3

0により行うこととした。

このような装置において、自己潤滑性を有する低摩擦係数の四フッ化ェチレン樹脂複合材料からなるすべり部材を具備した夕一ビン用ソ一ルプレートは油潤滑を必要とせず、熱膨張などによる反力その他にガス夕一ビン等からの推力による移動も滑らかにすることができた。産業上の利用可能性

本発明の夕一ビン用ソ一ルプレートは、発電プラント機器の取付部分におけるグランドパッドとの滑らかなすべりが実現できるため、熱膨張等による反力およびガス夕一ビンの推力による回転軸のァラインメント変化を有効に抑制することができ、また自己潤滑性を有する材料を有するため、潤滑油注入等の定期的なメンテナンスも省略できる。

本発明の発電プラント機器は、発電プラント機器の支持に上記夕ービン用ソ一ルプレートを用いることにより、発電プラント機器の振動や騒音の発生を抑制することができるとともに、発電プラント機器の保守 - 管理費も削減することができる。

Claims

請求の範囲

1. 基礎台上に設置されたグランドパッドと、タービンの支持部との間に配置されるタービン用ソ一ルプレートであって、

前記ソールプレートは、前記タービンの支持部側に配置される金属材料からなるソールプレート本体と、前記ソ一ルプレート本体のグランドパッド側の表面上に形成される自 3潤滑性を有する材料からなるすべり部材とを具備することを特徴とする夕一ビン用ソールプレート。

2. 前記すベり部材を構成する自己潤滑性を有する材料は、前記すベり部材と前記グランドパッドとの摩擦係数が 0. 3 0以下となるような材料であることを特徴とする請求項 1記載のタービン用ソールプレート。

3. 前記すベり部材を構成する自己潤滑性を有する材料が、有機材料もしくは無機材料またはこれらの材料を複合化した複合材料であることを特徴とする請求項 1または 2記載の夕一ビン用ソールプレート。

4. 前記ソールプレートの負荷面圧（び）と前記すベり部材を構成する自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（ E ) と前記すベり部材の厚さ ( t ) とから、以下の式により算出されるすべり部材の圧縮弾性変形量 {Δ t ) が 0. 1 mm以下であることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか 1項記載の夕一ビン用ソ一ルプレート。

Δ % = ε t

a = σ/Έ

Δ t ：すべり部材の圧縮弾性変形量（mm)

t ：すべり部材の厚さ（mm)

e ：歪み

σ ：負荷面圧（MP a)

E ：自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（MP a)

5. 前記自己潤滑性を有する材料の圧縮弾性率（E) が 50 0 MP a以上であることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか 1項記載の夕ービン用ソ一ルプレート。

6. 前記有機材料は、四フヅ化工チレン、四フッ化工チレン ' パーフルォロアルコキシエチレン、ポリエーテルエーテルケトンもしくはポリイミドからなる低摩擦樹脂材料またはこれらをプレンドしたポリマーァロィからなることを特徴とする請求項 3乃至 5のいずれか 1項記載の夕一ビン用ソ一ルプレート。

7. 前記無機材料は、力一ボン、グラフアイト、 Mo S₂、 BN、 S i C、 T i C, A 1 Nおよび T i Nの中から選択される少なくとも 1種のセラミックス材料からなることを特徴とする請求項 3乃至 5のいずれか 1項記載のタービン用ソールプレート。

8. 前記無機材料は、銅または銅合金からなる金属材料であることを特徴とする請求項 3乃至 5のいずれか 1項記載のタービン用ソ一ルプレート。

9. 前記自己潤滑性を有する材料は、補強用充填材を含んでいることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか 1項記載のタービン用ソールプレ ―ト。

1 0. 前記補強用充填材の前記自己潤滑性を有する材料中における含有量が 5〜 5 0重量％であることを特徴とする請求項 9記載のタービン用ソールプレート。

1 1. 前記補強用充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、グラフアイト繊維もしくはセラミックス繊維またはこれらの材料からなる粒子から選ばれる少なくとも一つからなることを特徴とする請求項 9または 1 0記載のタービン用ソールプレート。

12. 前記ソ一ルプレート本体のグランドパッド側表面に多孔質層が形成され、前記すベり部材を構成する自己潤滑性を有する材料が前記多孔質層の表面部を覆うとともに、その空間内に少なくとも一部が充填されていることを特徴とする請求項 1乃至 1 1のいずれか 1項記載の夕一ビン用ソ一ルプレート。

1 3 . 基礎台上に設置されたグランドパヅドと、前記グランドパヅド上にソ一ルプレートを介して配置されたタービンとを有する発電プラント機器であって、

前記ソ一ルプレートは、請求項 1乃至 1 2のいずれか 1項記載の夕ービン用ソ一ルプレートであることを特徴とする発電ブラント機器。