WO2016079822A1 - ガスタービンのメインテナンス方法 - Google Patents

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gas turbine
seal ring
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孝平 日▲高▼
進 若園
敏広 竹田
スコット クロイド
サント シュメカ
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas turbine maintenance method in which a journal bearing on the exhaust side of a gas turbine that supports a gas turbine rotor is disposed in a bearing box.
  • the gas turbine includes a compressor that generates compressed air by compressing outside air, a combustor that generates combustion gas by mixing fuel with compressed air, and a turbine that is driven by the combustion gas.
  • Both the compressor and the turbine have a rotor and a casing that covers the rotor.
  • the compressor casing and the turbine casing are connected to each other to form a gas turbine casing.
  • the rotor of the compressor and the rotor of the turbine are connected to each other to form a gas turbine rotor.
  • the gas turbine rotor is rotatably supported by journal bearings on both sides in the axial direction.
  • journal bearing disposed on the exhaust side of the gas turbine is covered with a bearing box as described in Patent Document 1 below, for example.
  • the bearing housing is fixed by a plurality of struts extending from the bearing housing in the tangential (tangential) direction of the turbine rotor.
  • the ends of the plurality of struts are fixed to an exhaust casing that forms part of the turbine casing.
  • the journal bearing in the bearing housing is not installed at the target position in the vertical direction, and as a result, the gas turbine rotor existing at the position where the journal bearing is arranged in the axial direction is the target position in the vertical direction. Not placed in.
  • a method of moving the above-described exhaust casing in the vertical direction with respect to the turbine body casing forming a part of the turbine casing can be considered.
  • this method has a problem that the maintenance period becomes long and the maintenance cost increases.
  • the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a gas turbine maintenance method capable of shortening the maintenance period and reducing the maintenance cost.
  • a gas turbine maintenance method as one aspect according to the invention for solving the above problems A journal bearing on the gas turbine exhaust side that supports the gas turbine rotor is disposed in the bearing housing, and the bearing housing is supported by a strut extending from the exhaust casing of the gas turbine toward the inside of the exhaust casing,
  • the bearing surface of the journal bearing is A bearing adjustment step of relatively displacing the bearing housing in a vertical direction perpendicular to an axial direction in which the gas turbine rotor extends, and the inner peripheral end of the seal ring in accordance with a displacement direction and a displacement amount of the bearing surface.
  • a seal ring adjusting step for moving the shaft relative to the bearing housing.
  • the bearing housing When multiple struts are deformed and the bearing housing fixed to the multiple struts is displaced in the vertical direction with respect to the axis, or due to assembly errors or manufacturing errors of various parts, the bearing housing is brought to the target position in the vertical direction. If not installed, the journal bearing in the bearing housing is not installed at the target position in the vertical direction, and the gas turbine rotor at the axial bearing position is not arranged at the target position in the vertical direction. In this maintenance method, the bearing surface of the journal bearing is relatively displaced in the vertical direction perpendicular to the axial direction with respect to the bearing housing, so that the gas turbine rotor at the axial bearing position is disposed at the target position in the vertical direction. Can do. Further, in the maintenance method, the inner peripheral end of the seal ring is displaced relative to the bearing housing in accordance with the displacement direction and the displacement amount of the bearing surface, so that the sealing performance of the seal ring can be ensured.
  • the journal bearing includes a pad on which the bearing surface is formed and a bearing housing that supports the pad from an outer peripheral side
  • the bearing adjustment step includes: The thickness for changing the vertical thickness of at least one of the one or more parts including the pad disposed between the outer peripheral side of the gas turbine rotor and the inner peripheral side of the bearing housing.
  • a change step may be included.
  • the journal bearing includes a pad on which the bearing surface is formed, and a bearing housing that supports the pad from the outer periphery side
  • the bearing adjusting step may include an adjusting member arranging step of arranging a bearing surface adjusting member between the pad and the bearing housing, or changing a thickness of the bearing surface adjusting member arranged in advance in the vertical direction. Good.
  • the bearing adjustment step may include a thickness reduction step of cutting the bearing surface of the journal bearing.
  • the bearing adjustment step may include a bearing position changing step of changing a vertical relative position of the journal bearing with respect to the bearing housing.
  • the seal ring has an annular outer peripheral end formed on the outer peripheral side of the annular inner peripheral end, and the seal ring adjusting step includes the annular outer peripheral end.
  • An inner peripheral end processing step of processing the seal ring may be included so that the center of the annular inner peripheral end is eccentric with respect to the center of the center.
  • a part of the inner peripheral end is extended toward the inner peripheral side, while another part of the inner peripheral end is processed. Some may be cut off.
  • the seal ring adjusting step may include a seal ring position changing step of changing a vertical relative position of the seal ring with respect to the bearing housing.
  • the vertical direction of the gas turbine rotor at the bearing position with reference to a predetermined position in the vertical direction of the gas turbine rotor at the bearing position in the axial direction.
  • the inner peripheral end of the seal ring may be relatively displaced with respect to the bearing housing in accordance with the amount of displacement in a direction opposite to the displacement direction. Good.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is sectional drawing of the journal bearing in one Embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the seal ring in one Embodiment which concerns on this invention. It is a front view of the seal ring in one embodiment concerning the present invention. It is sectional drawing of the gas turbine in the open process of the gas turbine casing in one Embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the journal bearing after the bearing adjustment process in one Embodiment which concerns on this invention.
  • the gas turbine 1 of the present embodiment includes a compressor 10 that compresses outside air to generate compressed air, and fuel from a fuel supply source is mixed with the compressed air and burned to generate combustion gas.
  • a plurality of combustors 30 to be generated and a turbine 40 driven by combustion gas are provided.
  • the compressor 10 includes a compressor rotor 11 that rotates about an axis Ar, a compressor casing 21 that covers the compressor rotor 11, and an intake chamber 22 that guides air into the compressor casing 21.
  • the turbine 40 includes a turbine rotor 41 that rotates about an axis Ar, a turbine casing 51 that covers the turbine rotor 41, and an exhaust chamber 59 that guides exhaust gas from the turbine casing 51 to the outside.
  • the compressor rotor 11 and the turbine rotor 41 are connected to each other so that the axis Ar is positioned on the same straight line to form the gas turbine rotor 2.
  • the direction in which the axis Ar extends is referred to as an axial direction Da
  • the direction perpendicular to the axis Ar is referred to as a vertical direction Dp.
  • the compressor 10 side is the upstream side or the intake side with respect to the turbine 40
  • the turbine 40 side is the downstream side or the exhaust side with respect to the compressor 10.
  • the compressor rotor 11 includes a plurality of blade stages 12 arranged in the axial direction Da, and a rotor body 13 to which the plurality of blade stages 12 are fixed.
  • Each blade stage 12 has a plurality of blades arranged in the circumferential direction Dc with respect to the axis Ar.
  • the rotor main body 13 includes a moving blade fixing portion 14 to which a plurality of moving blade stages 12 are fixed, and a shaft portion 15 extending from the upstream end of the moving blade fixing portion 14 to the upstream side.
  • the turbine rotor 41 includes a plurality of blade stages 42 arranged in the axial direction Da, and a rotor body 43 to which the plurality of blade stages 42 are fixed.
  • Each blade stage 42 has a plurality of blades arranged in the circumferential direction Dc.
  • the rotor body 43 includes a moving blade fixing portion 44 to which a plurality of moving blade stages 42 are fixed, and a shaft portion 45 extending from the downstream end of the moving blade fixing portion 44 to the downstream side.
  • the turbine casing 51 includes a turbine body casing 52 that covers the rotor blade fixing portion 44 of the turbine rotor 41, and an exhaust casing 53 that covers the shaft portion 45 of the turbine rotor 41. Both the shaft portion 15 of the compressor rotor 11 and the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 are formed in a columnar shape with the axis line Ar as the center.
  • a compressed air flow path 17 is formed in which the sucked air is gradually compressed.
  • a combustion gas passage 47 through which combustion gas flows is formed between the outer peripheral side of the rotor main body 43 of the turbine rotor 41 and the inner peripheral side of the turbine main body casing 52.
  • the gas turbine 1 further includes a combustor casing 25 that is disposed between the compressor casing 21 and the turbine casing 51 in the axial direction Da and covers a connection portion between the compressor rotor 11 and the turbine rotor 41. .
  • the plurality of combustors 30 described above are fixed in the combustor casing 25.
  • the compressor casing 21, the combustor casing 25, and the turbine casing 51 are connected to each other to form a gas turbine casing 5.
  • the gas turbine 1 includes a bearing that rotatably supports the gas turbine rotor 2.
  • two journal bearings 18 and 70 and one thrust bearing 19 are provided.
  • one journal bearing 18 and one thrust bearing 19 rotatably support the end portion on the intake side of the gas turbine rotor 2
  • the other journal bearing 70 is a gas turbine rotor.
  • the exhaust side end of 2 is rotatably supported.
  • one journal bearing 18 and one thrust bearing 19 rotatably support the shaft portion 15 of the compressor rotor 11, and the other journal bearing 70 rotatably supports the shaft portion 45 of the turbine rotor 41.
  • the journal bearing 70 that rotatably supports the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 is covered with a bearing housing 60 and attached to the bearing housing 60.
  • the bearing housing 60 includes an upper half bearing housing 60 a that covers the upper half of the journal bearing 70 and a lower half bearing housing 60 b that covers the lower half of the journal bearing 70.
  • the bearing housing 60 is fixed by a plurality of struts 65 extending from the bearing housing 60 in the tangential (tangential) direction of the turbine rotor 41.
  • the outer peripheral side ends of the plurality of struts 65 are fixed to the exhaust casing 53.
  • a seal ring 90 is fixed to the bearing housing 60 via a retainer 95.
  • Each of the seal ring 90 and the retainer 95 has an annular shape about the axis Ar.
  • the seal ring 90 serves to seal between one side and the other side in the axial direction Da of the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 with reference to the seal ring 90.
  • a cylindrical outer diffuser 55 and an inner diffuser 56 are arranged around the axis Ar.
  • the outer diffuser 55 is provided along the inner peripheral surface of the exhaust casing 53.
  • the inner diffuser 56 is disposed on the inner peripheral side of the outer diffuser 55 with a space therebetween.
  • an exhaust passage 57 through which the combustion gas that has rotated the turbine rotor 41 passes as exhaust gas is formed.
  • the bearing housing 60 is arranged at an interval on the inner peripheral side of the inner diffuser 56.
  • Each of the plurality of struts 65 extends from the bearing housing 60 in the tangential direction, passes through the inner diffuser 56 and the outer diffuser 55, and is fixed to the exhaust casing 53 as described above.
  • the journal bearing 70 that rotatably supports the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 includes a pad 71 formed with a support bearing surface 88 that faces the outer peripheral surface of the shaft portion 45, and the pad 71.
  • the pad 71 includes a pad main body 72 on which a support bearing surface 88 is formed, and a base 75 that supports the pad main body 72 from the outer peripheral side.
  • the support bearing surface 88 is a curved surface having a slightly larger curvature radius than the radius of the shaft portion 45.
  • the pad main body 72 includes a main body base 73 and a support bearing layer 74 formed on the main body base 73.
  • the main body base 73 is made of, for example, iron, chrome steel, copper, or the like.
  • the support bearing layer 74 is made of, for example, soft metal such as white metal, aluminum alloy, copper-lead alloy, lead overlay, PTFE (Polytetrafluoroethylene) resin, PEEK (Polyetherethertone) resin, or the like.
  • the surface of the support bearing layer 74 forms the support bearing surface 88 described above.
  • a liner mounting groove 75 c that is recessed toward the inner peripheral side is formed on the outer peripheral side of the base 75.
  • a liner 76 is disposed in the liner mounting groove 75c.
  • the pivot 77 is disposed on the outer peripheral side of the liner 76.
  • the pivot 77 has a smooth curved surface 77c whose surface facing the liner 76 is convex toward the liner 76 side.
  • the liner 76 substantially makes point contact with the curved surface 77 c of the pivot 77 and swings in each direction around the contact point with the pivot 77.
  • the bearing housing 81 is a cylindrical member having a circular outer peripheral surface formed around the axis Ar.
  • a semicircular inner peripheral surface having a radius slightly larger than the radius of the shaft portion 45 is formed on the upper half 81 a of the bearing housing 81.
  • the inner peripheral surface forms a restriction bearing surface 89 that faces the outer peripheral surface of the shaft portion 45.
  • a semicircular inner peripheral surface having a radius larger than the radius of the inner peripheral surface of the upper half 81a is formed in the lower half 81b of the bearing housing 81.
  • pivot mounting grooves 81c that are recessed toward the outer peripheral side are formed at two locations in the circumferential direction around the axis Ar.
  • the pivot 77 described above is disposed in the pivot mounting groove 81c.
  • the bearing housing 81 is formed with a lubricating oil introduction hole 83 and a lubricating oil discharge hole 84 that penetrate from the outer peripheral side to the inner peripheral side.
  • the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 is in contact with the support bearing surface 88 of the pad 71 disposed on the inner peripheral side of the lower half 81b in the bearing housing 81 via the lubricating oil. It is supported by the pad 71. Further, although the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 faces the restriction bearing surface 89 of the upper half 81a of the bearing housing 81, the shaft portion 45 basically does not contact the restriction bearing surface 89. However, when the turbine rotor 41 abnormally vibrates, the shaft portion 45 can come into contact with the regulating bearing surface 89 via the lubricating oil. For this reason, the restriction bearing surface 89 is formed of white metal or the like, like the support bearing surface 88.
  • the bearing surface 87 is a surface that faces the outer peripheral surface of the turbine rotor 41 and can contact the turbine rotor 41.
  • the support bearing surface 88 is a surface that contacts the turbine rotor 41 via lubricating oil and plays a role of rotatably supporting the turbine rotor 41.
  • the regulating bearing surface 89 can come into contact with the turbine rotor 41 via lubricating oil, but does not play a role of rotatably supporting the turbine rotor 41. It is a surface that plays a role of restricting a relatively large movement in the direction Dp.
  • the seal ring 90 includes an annular tooth base 91 and a plurality of teeth 92 protruding from the annular tooth base 91 toward the inner peripheral side.
  • the plurality of teeth 92 are arranged in the axial direction Da of the turbine rotor 41.
  • Each tooth 92 is formed over the entire area in the circumferential direction Dc with reference to the axis Ar of the turbine rotor 41. Therefore, the inner peripheral end of each tooth 92 is formed in an annular shape.
  • the outer peripheral end 90 o of the seal ring 90 is an outer peripheral end of an annular tooth base 91 centered on the axis line Ar of the turbine rotor 41, and the inner peripheral end 90 i of the seal ring 90 is centered on the axis line Ar of the turbine rotor 41. This is the inner peripheral end of the annular tooth 92.
  • the retainer 95 is an annular member with the axis Ar of the turbine rotor 41 as the center.
  • a seal ring attaching portion 96 for attaching the seal ring 90 is formed on the inner periphery of the retainer 95. Further, the retainer 95 is formed with an attached portion 97 for attaching the retainer 95 to the bearing housing 60. Both the annular seal ring 90 and the annular retainer 95 are separable into an upper half and a lower half.
  • the bearing box 60 is positioned at the target position in the vertical direction Dp due to assembly errors of various parts, manufacturing errors, deformation of the struts 65 fixing the bearing box 60, and the like. May not be installed.
  • a maintenance method when the bearing housing 60 is displaced vertically downward Dv1 from the target position is shown.
  • the journal bearing 70 in the bearing housing 60 is also displaced vertically downward Dv1, and as a result, the gas turbine rotor 2 existing at the position where the exhaust-side journal bearing 70 is arranged in the axial direction Da is vertically downward Dv1.
  • the upper half of the gas turbine casing 5 including the exhaust casing 53 and the upper half of the bearing box 60 are opened. That is, the gas turbine upper half casing 5a is removed from the gas turbine lower half casing 5b, and the upper half bearing box 60a is removed from the lower half bearing box 60b (S1: casing opening step).
  • each bearing and gas turbine rotor 2 housed in the gas turbine lower half casing 5b are moved out of the gas turbine lower half casing 5b (S2: gas turbine rotor moving step).
  • the displacement amount and the displacement direction at the position in the vertical direction Dp of the gas turbine rotor 2 at the bearing position where the exhaust-side journal bearing 70 in the axial direction Da is disposed are measured (S3: displacement measurement).
  • the displacement direction is the vertical direction Dv in the vertical direction Dp, but may not be the vertical direction Dv.
  • the displacement may be a displacement with respect to the reference position, with the position in the vertical direction Dp at the bearing position of the gas turbine rotor 2 at the beginning of manufacture of the gas turbine 1 as a reference position.
  • the displacement is the same as the position in the vertical direction Dp of the gas turbine rotor 2 at the position in the axial direction Da where the journal bearing 18 on the intake side is disposed, and the vertical direction of the gas turbine rotor 2 at the bearing position on the exhaust side.
  • the reference position of Dp may be used, and the displacement relative to this reference position may be used.
  • a predetermined position in the vertical direction Dp of the gas turbine rotor 2 at the bearing position on the exhaust side is set as a reference position.
  • the removed upper half bearing box 60a is reassembled into the lower half bearing box 60b, and the gas turbine upper half casing 5a is further attached to the gas turbine lower half casing 5b from which the gas turbine rotor 2 is removed. Reassemble.
  • the measurement of this displacement is performed by the same method as the laser alignment method, for example. Specifically, each of the laser oscillator and the laser detector is attached to a predetermined position in the gas turbine casing 5, the laser is oscillated from the laser oscillator, and this laser is detected by the laser detector. Measure direction.
  • the gas turbine upper half casing 5a is removed from the gas turbine lower half casing 5b, and the upper half bearing box 60a is removed from the lower half bearing box 60b.
  • the journal bearing 70 is adjusted so that the bearing surface 87 of the journal bearing 70 moves relative to the bearing housing 60 in the vertical direction Dp (S4: bearing adjustment process).
  • this bearing adjusting step (S4) the thickness dimension of the pad 71 accommodated in the lower half 81b of the bearing housing 81 is increased.
  • S4a thickness changing step
  • S4b thickness reducing step
  • the amount and direction for increasing the thickness dimension of the pad 71 accommodated in the lower half 81 b of the bearing housing 81 and the amount and direction for cutting the regulating bearing surface 89 are determined by the support bearing surface 88 and the regulating bearing surface 89.
  • the position of the portion 45 in the vertical direction Dp is moved in the direction opposite to the displacement direction measured in the displacement measurement step (S3) by the amount of displacement measured in the displacement measurement step (S3), in this case, vertically upward Dv2. Determined.
  • a method of inserting a bearing surface adjusting member 79 such as a shim between a pad main body 72 and a base 75 constituting the pad 71 is adopted.
  • a method of increasing the thickness dimension of the pad 71 in addition to the above, a method of exchanging at least one of the pad main body 72 and the base 75 constituting the pad 71 with a different thickness, There is a method of depositing white metal or the like for forming the support bearing layer 74 on the support bearing surface 88 before the execution of the thickness changing step (S4a).
  • the thickness of the restriction bearing layer 82 whose surface forms the restriction bearing surface 89 and is formed of white metal or the like is the target. After the regulation bearing surface 89 is shaved so as to be thick, white metal or the like is stacked on the surface.
  • the seal ring 90 is adjusted so that the inner peripheral end 90i of the seal ring 90 moves relative to the bearing housing 60 (S5: seal ring adjusting step).
  • S5 seal ring adjustment step
  • the inner peripheral end 90i is processed so that is eccentric (S5a: inner peripheral end processing step).
  • S5a inner peripheral end processing step
  • a part of the inner peripheral end 90i is extended toward the inner peripheral side, while the other part of the inner peripheral end 90i is cut.
  • the amount and direction of extending a part of the inner peripheral end 90i of the seal ring 90 and the amount and direction of cutting the other part of the inner end increase the thickness dimension of the pad 71 determined in the bearing adjustment step (S4).
  • the position of Dp is determined so as to move in the direction opposite to the displacement direction measured in the displacement measurement step (S3) by the amount of displacement measured in the displacement measurement step (S3), in this case, vertically upward Dv2.
  • each bearing including the journal bearing 70 subjected to the bearing adjustment step (S4) is set in the gas turbine rotor 2, and the gas turbine rotor 2 is moved so that the gas turbine rotor 2 is moved to the lower half casing 5b of the gas turbine.
  • S6 Gas turbine rotor moving step.
  • the journal bearing 70 subjected to the bearing adjustment step (S4) may be set as follows as long as the bearing housing 81 can be separated into the upper half and the lower half. First, the upper half of the bearing housing 81 is set in the upper half bearing box 60a, the lower half of the bearing housing 81 is set in the lower half bearing box 60b, and the pad 71 and the pivot 77 are set in the lower half of the bearing housing 81. To do.
  • the upper half of the seal ring 90 subjected to the seal ring adjusting step (S5) is attached to the upper half bearing box 60a through the upper half of the retainer 95, and the lower half of the seal ring 90 is attached to the lower half of the retainer 95.
  • the gas turbine upper half casing 5a is assembled to the gas turbine lower half casing 5b, and the upper half bearing box 60a is assembled to the lower half bearing box 60b (S7: casing assembly step).
  • the bearing box 60 is moved vertically downward Dv1 from the target position due to assembly errors of various parts, manufacturing errors, deformation of the strut 65 (FIGS. 2 and 3) fixing the bearing box 60, and the like.
  • a method of maintaining this when it is displaced a method of moving the exhaust casing 53 in which the plurality of struts 65 are configured to be vertically upward Dv2 relative to the turbine body casing 52 is conceivable.
  • each of the exhaust casing 53 and the turbine body casing 52 is formed with flanges for connecting each other, and a plurality of bolt holes 53 h and 52 h are formed in each flange. Yes.
  • the exhaust casing 53 and the turbine body casing 52 are connected by bolts 58 inserted into the respective bolt holes 53h and 52h.
  • a large number of bolt holes in one casing are elongated in the vertical direction Dp. Need to be processed.
  • a long processing time is required and the processing cost is increased.
  • the exhaust casing 53 and the turbine body casing 52 are connected by the bolts 58, the exhaust casing 53 is positioned above the turbine body casing 52 in accordance with the displacement amount of the bearing box 60. It is also necessary to prepare a jig or the like for temporarily fixing the position moved to the position. For this reason, in this maintenance method, the maintenance period is increased and the maintenance cost is increased.
  • the thickness changing step (4a) and the thickness reducing step (4b) of the pad 71 are executed.
  • the thickness changing step (4a) of the pad 71 it is arranged between the outer peripheral side of the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 and the inner peripheral side of the bearing housing 81 as shown in the flowchart of FIG.
  • a thickness changing step (S4c) for changing the thickness in the vertical direction Dp of any one of the liner 76 and the pivot 77 (see FIG. 8) may be executed.
  • the thickness changing step (S ⁇ b> 4 c) the thickness of two or more components among the plurality of components arranged between the outer peripheral side of the shaft portion 45 of the turbine rotor 41 and the inner peripheral side of the bearing housing 81. May be changed.
  • a bearing surface adjusting member such as a shim between two parts adjacent in the vertical direction Dp or between the part arranged on the outermost periphery side and the bearing housing 81 79, or an adjustment member arrangement step (S4d) for changing the thickness in the vertical direction Dp of the bearing surface adjustment member 79 arranged in advance may be executed.
  • the bearing adjustment step (S4) the relative position of the journal bearing 70 in the vertical direction Dp with respect to the bearing housing 60 is changed instead of the thickness changing step (S4a or S4c) and the thickness reducing step (S4b) described above. You may perform the bearing position change process (S4e) to perform.
  • the journal bearing 70 is formed in the bearing housing 60 x so that the journal bearing 70 is relatively movable in the vertical direction Dp, and the journal bearing 70 in the bearing housing 60 x is relative to the vertical bearing Dp in the vertical direction Dp.
  • An adjusting tool 99 for adjusting the position is provided.
  • the adjuster 99 for example, a bolt or the like that penetrates the bearing box 60x in the vertical direction Dp and has a tip contacting the bearing housing 81 of the journal bearing 70 can be used.
  • the relative position of the journal bearing 70 in the vertical direction Dp with respect to the bearing housing 60x is changed by changing the screwing amount of the bolt as the adjusting tool 99 into the bearing housing 60x.
  • any two or more processes may be performed together among various processes.
  • a method of executing any two or more of the various steps together is effective in order to cope with the displacement amount.
  • the inner peripheral end machining step (S5a) is executed.
  • a seal ring position changing step (S5b) for changing the relative position of the seal ring 90 in the vertical direction Dp with respect to the bearing housing 60 may be executed.
  • an adjustment tool 99 a for adjusting the relative position of the seal ring 90 in the vertical direction Dp with respect to the bearing housing 60 is provided.
  • a long hole 98 is formed in the retainer 95 for attaching the seal ring 90 to the bearing housing 60 in the vertical direction Dp
  • a screw hole 66 is formed on the bearing housing 60 at a position corresponding to the hole 98 of the retainer 95.
  • the bolt as the adjusting tool 99a is screwed into the screw hole 66 of the bearing housing 60 through the hole 98 of the retainer 95. According to this configuration, the relative position in the vertical direction Dp of the seal ring 90 with respect to the bearing housing 60 can be adjusted.
  • the inner peripheral end machining step (S5a) and the seal ring position changing step (S5b) are illustrated as the steps executed in the seal ring adjustment step (S5). However, the two steps may be executed together. . When the displacement amount of the bearing housing 60 is large, in order to cope with this displacement amount, a method of executing both the two steps is effective.
  • the seal ring adjustment step (S5b) the existing seal ring 90 may be processed, or a new seal ring may be manufactured and replaced.
  • the seal ring adjustment step (S5) is executed after the bearing adjustment step (S4).
  • the journal bearing 70 of the above embodiment is configured to have a bearing housing 81, two pads 71, two liners 76, and two pivots 77.
  • the journal bearing is not limited to the journal bearing 70 of the above embodiment.
  • the bearing housing 81, three or more pads 71, three or more liners 76, and three or more pivots 77 may be provided.
  • the one without the liner 76 may be used.
  • the pivot 77 of the above embodiment has a smooth curved surface 77c that is convex toward the inner peripheral side, but the curved surface 77c may be a smooth curved surface that is convex toward the outer peripheral side. That is, it is sufficient if the pivot 77 and the parts in contact with the pivot 77 are substantially in point contact.
  • one seal ring 90 is attached to the bearing housing 60, but a plurality of seal rings 90 may be attached to the bearing housing 60. In this case, the plurality of seal rings 90 are arranged in the axial direction Da.
  • the bearing box 60 is not installed at the target position in the vertical direction Dp due to assembly errors of various parts, manufacturing errors, or deformation of the strut 65 fixing the bearing box 60, etc.
  • the case where the bearing housing 60 is displaced vertically downward Dv1 from the target position is shown, and the maintenance method in that case is shown.
  • the displacement direction of the bearing housing 60 is not limited to the vertically downward direction Dv1 in the vertical direction Dp.
  • the maintenance method can be applied even when the displacement direction of the bearing housing 60 is a vertically upward direction, a horizontal direction, or an oblique direction having a vertical direction component and a horizontal direction component in the vertical direction Dp.

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Abstract

 ガスタービンロータ(2)を支持する排気側のジャーナル軸受(70)が軸受箱(60)内に配置され、軸受箱(60)が排気車室(53)から内側に向って延在するストラット(65)によって支持され、環状の内周端(90i)を有するシールリング(90)が軸受箱(60)に設けられている。メインテナンスでは、ジャーナル軸受(70)の軸受面(87)を軸受箱(60)に対して、軸方向に垂直な垂直方向(Dp)に相対変位させる軸受調整工程と、軸受面(87)の変位方向及び変位量に合わせて、シールリング(90)の内周端(90i)を軸受箱(60)に対して相対変位させるシールリング調整工程と、を実行する。

Description

ガスタービンのメインテナンス方法
 本発明は、ガスタービンロータを支持するガスタービン排気側のジャーナル軸受が軸受箱内に配置されているガスタービンのメインテナンス方法に関する。
 ガスタービンは、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。圧縮機及びタービンは、いずれも、ロータと、このロータを覆う車室を有している。圧縮機の車室とタービンの車室とは、互いに連結されて、ガスタービン車室を成している。また、圧縮機のロータとタービンのロータとは、互いに連結されてガスタービンロータを成している。このガスタービンロータは、軸方向の両側でジャーナル軸受により回転可能に支持されている。
 二つのジャーナル軸受のうち、ガスタービンの排気側に配置されているジャーナル軸受は、例えば、以下の特許文献1に記載されているように、軸受箱に覆われている。この軸受箱は、軸受箱からタービンロータのタンジェンシャル(接線)方向に延びている複数のストラットにより固定されている。複数のストラットの端部は、タービンの車室の一部を形成する排気車室に固定されている。
特開2009-243311号公報
 上記特許文献1に記載の技術では、ガスタービンの長期間の運転で複数のストラットが変形して、ガスタービンロータの軸線に対して垂直な垂直方向に、複数のストラットに固定されている軸受箱が変位する場合がある。この場合、軸受箱内のジャーナル軸受も前記垂直方向に変位し、結果として、軸方向でジャーナル軸受が配置されている位置に存在するガスタービンロータが前記垂直方向に移動する。また、各種部品の組み付け誤差や製作誤差等により、軸受箱が前記垂直方向の目的の位置に設置されない場合もある。この場合、軸受箱内のジャーナル軸受も前記垂直方向の目的の位置に設置されず、結果として、軸方向でジャーナル軸受が配置されている位置に存在するガスタービンロータが前記垂直方向の目的の位置に配置されない。これらの場合、タービンの車室の一部を形成するタービン本体車室に対して前述の排気車室を前記垂直方向に移動する方法等が考えられる。しかしながら、この方法では、メインナンス工期が長くなる上にメインテナンスコストもかさむという問題点がある。
 そこで、本発明は、上記問題点を考慮し、メインテナンス工期の短縮化及びメインテナンスコストの低減を図ることができるガスタービンのメインテナンス方法を提供することを目的とする。
 上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービンのメインテナンス方法は、
 ガスタービンロータを支持するガスタービン排気側のジャーナル軸受が軸受箱内に配置され、前記軸受箱がガスタービンの排気車室から前記排気車室の内側に向って延在するストラットによって支持され、前記ガスタービンロータの軸方向の一方側と他方側との間をシールする環状の内周端を有するシールリングが前記軸受箱に設けられているガスタービンのメインテナンス方法において、前記ジャーナル軸受の軸受面を前記軸受箱に対して、前記ガスタービンロータが延びる軸方向に垂直な垂直方向に相対変位させる軸受調整工程と、前記軸受面の変位方向及び変位量に合わせて、前記シールリングの前記内周端を前記軸受箱に対して相対変位させるシールリング調整工程と、を実行する。
 複数のストラットが変形して、複数のストラットに固定されている軸受箱が軸線に対する垂直方向に変位した場合や、各種部品の組み付け誤差や製作誤差等により、軸受箱が垂直方向の目的の位置に設置されない場合、軸受箱内のジャーナル軸受も垂直方向の目的の位置に設置されず、軸方向での軸受位置におけるガスタービンロータが垂直方向の目的の位置に配置されない。当該メインテナンス方法では、ジャーナル軸受の軸受面を軸受箱に対して軸方向に垂直な垂直方向に相対変位させるので、軸方向での軸受位置におけるガスタービンロータを垂直方向の目的の位置に配置することができる。さらに、当該メインテナンス方法では、軸受面の変位方向及び変位量に合わせて、シールリングの内周端を軸受箱に対して相対変位させるので、シールリングのシール性を確保できる。
 ここで、前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記ジャーナル軸受は、前記軸受面が形成されているパッドと、前記パッドを外周側から支持する軸受ハウジングと、を有しており、前記軸受調整工程は、前記ガスタービンロータの外周側と前記軸受ハウジングの内周側との間に配置されている前記パッドを含む一以上の部品のうち、少なくとも一の部品の前記垂直方向の厚さを変更する厚さ変更工程を含んでもよい。
 また、以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記ジャーナル軸受は、前記軸受面が形成されているパッドと、前記パッドを外周側から支持する軸受ハウジングと、を有しており、前記軸受調整工程は、前記パッドと前記軸受ハウジングとの間に軸受面調整部材を配置する、又は予め配置されている軸受面調整部材の前記垂直方向の厚さを変更する調整部材配置工程を含んでもよい。
 以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記軸受調整工程は、前記ジャーナル軸受の前記軸受面を削る減厚工程を含んでもよい。
 以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記軸受調整工程は、前記軸受箱に対する前記ジャーナル軸受の前記垂直方向の相対位置を変更する軸受位置変更工程を含んでもよい。
 以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記シールリングは、環状の前記内周端の外周側に環状の外周端が形成されており、前記シールリング調整工程は、環状の前記外周端の中心に対して環状の前記内周端の中心が偏心するよう、前記シールリングを加工する内周端加工工程を含んでもよい。
 前記内周端加工工程を実行する前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記内周端加工工程では、前記内周端の一部を内周側に向かって延ばす一方で、前記内周端の他の一部を削ってもよい。
 以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記シールリング調整工程は、前記軸受箱に対する前記シールリングの前記垂直方向の相対位置を変更するシールリング位置変更工程を含んでもよい。
 以上のいずれかの前記ガスタービンのメインテナンス方法において、前記軸方向における前記軸受位置での前記ガスタービンロータの前記垂直方向における所定位置を基準にして、前記軸受位置での前記ガスタービンロータの前記垂直方向における実際の位置の変位量及び変位方向を測定する変位測定工程を実行し、前記軸受調整工程では、前記変位方向と逆方向に前記変位量に応じて、前記ジャーナル軸受の前記軸受面を前記軸受箱に対して相対変位させ、前記シールリング調整工程では、前記変位方向と逆方向に前記変位量に応じて、前記シールリングの前記内周端を前記軸受箱に対して相対変位させてもよい。
 本発明の一態様によれば、ガスタービンのメインテナンス工期の短縮化及びメインテナンスコストの低減を図ることができる。
本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面図である。 本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。 図2におけるIII-III線断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるジャーナル軸受の断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるシールリングの断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるシールリングの正面図である。 本発明に係る一実施形態におけるガスタービン車室の開放過程でのガスタービンの断面図である。 本発明に係る一実施形態における軸受調整工程後のジャーナル軸受の断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるシールリング調整工程後のシールリングの断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるシールリング調整工程後のシールリングの正面図である。 本発明に係る一実施形態におけるメインテナンス終了後のガスタービンの要部断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるメインテナンス方法の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態の変形例におけるメインテナンス終了後のガスタービンの要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の変形例におけるシールリング調整工程後のシールリングの断面図である。 本発明に係る一実施形態の変形例におけるメインテナンス方法の手順を示すフローチャートである。
 「実施形態」
 以下、本発明に係るガスタービンのメインテナンス方法の一実施形態について、図1~図11を参照して詳細に説明する。
 本実施形態のガスタービン1は、図1に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機10と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器30と、燃焼ガスにより駆動するタービン40と、を備えている。
 圧縮機10は、軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ11と、圧縮機ロータ11を覆う圧縮機車室21と、圧縮機車室21内に空気を導く吸気室22と、を有する。タービン40は、軸線Arを中心として回転するタービンロータ41と、タービンロータ41を覆うタービン車室51と、タービン車室51からの排気ガスを外部に導く排気室59と、を有する。圧縮機ロータ11とタービンロータ41とは、互いの軸線Arが同一直線上に位置にして、互いに連結されてガスタービンロータ2を成す。なお、以下では、軸線Arが延びている方向を軸方向Daとし、軸線Arに対して垂直な方向を垂直方向Dpとする。また、軸方向Daであって、タービン40を基準にして圧縮機10側を上流側又は吸気側、圧縮機10を基準にしてタービン40側を下流側又は排気側とする。
 圧縮機ロータ11は、軸方向Daに並ぶ複数の動翼段12と、複数の動翼段12が固定されているロータ本体13と、を有する。各動翼段12は、いずれも、軸線Arを基準として周方向Dcに並ぶ複数の動翼を有している。ロータ本体13は、複数の動翼段12が固定されている動翼固定部14と、動翼固定部14の上流側端から上流側に延びている軸部15と、を有する。タービンロータ41は、軸方向Daに並ぶ複数の動翼段42と、複数の動翼段42が固定されているロータ本体43と、を有する。各動翼段42は、いずれも、周方向Dcに並ぶ複数の動翼を有している。ロータ本体43は、複数の動翼段42が固定されている動翼固定部44と、動翼固定部44の下流側端から下流側に延びている軸部45と、を有する。タービン車室51は、タービンロータ41の動翼固定部44を覆うタービン本体車室52と、タービンロータ41の軸部45を覆う排気車室53と、を有する。圧縮機ロータ11の軸部15及びタービンロータ41の軸部45は、いずれも、軸線Arを中心として円柱状を成している。
 圧縮機ロータ11のロータ本体13の外周側と圧縮機車室21の内周側との間は、吸気された空気が次第に圧縮される圧縮空気流路17を形成する。タービンロータ41のロータ本体43の外周側とタービン本体車室52の内周側との間は、燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路47を形成する。
 ガスタービン1は、さらに、軸方向Daにおける圧縮機車室21とタービン車室51との間に配置され、圧縮機ロータ11とタービンロータ41との連結部分を覆う燃焼器車室25を備えている。この燃焼器車室25には、前述の複数の燃焼器30が固定されている。圧縮機車室21と燃焼器車室25とタービン車室51とは、互いに連結されてガスタービン車室5を成す。
 ガスタービン1は、ガスタービンロータ2を回転可能に支える軸受を備えている。軸受としては、二つのジャーナル軸受18,70と、一つのスラスト軸受19を有する。二つのジャーナル軸受18,70のうち、一方のジャーナル軸受18及び一つのスラスト軸受19は、ガスタービンロータ2の吸気側の端部を回転可能に支持し、他方のジャーナル軸受70は、ガスタービンロータ2の排気側の端部を回転可能に支持する。言い換えると、一方のジャーナル軸受18及び一つのスラスト軸受19は、圧縮機ロータ11の軸部15を回転可能に支持し、他方のジャーナル軸受70は、タービンロータ41の軸部45を回転可能に支持する。
 図2及び図3に示すように、タービンロータ41の軸部45を回転可能に支持するジャーナル軸受70は、軸受箱60で覆われ、この軸受箱60に取り付けられている。軸受箱60は、ジャーナル軸受70の上半を覆う上半軸受箱60aと、ジャーナル軸受70の下半を覆う下半軸受箱60bとを有する。この軸受箱60は、軸受箱60からタービンロータ41のタンジェンシャル(接線)方向に延びている複数のストラット65により固定されている。複数のストラット65の外周側端部は、排気車室53に固定されている。軸受箱60には、シールリング90がリテーナ95を介して固定されている。シールリング90及びリテーナ95は、いずれも、軸線Arを中心として環状を成している。このシールリング90は、シールリング90を基準としてタービンロータ41の軸部45における軸方向Daの一方側と他方側との間をシールする役目を担っている。
 排気車室53内には、軸線Arを中心として円筒状の外側ディフューザ55及び内側ディフューザ56が配置されている。外側ディフューザ55は、排気車室53の内周面に沿って設けられている。内側ディフューザ56は、外側ディフューザ55の内周側に間隔をあけて配置されている。外側ディフューザ55と内側ディフューザ56との間は、タービンロータ41を回転させた燃焼ガスが排気ガスとして通る排気流路57を形成する。軸受箱60は、内側ディフューザ56の内周側に間隔をあけて配置されている。複数のストラット65は、いずれも、前述したように、軸受箱60からタンジェンシャル方向に延びて、内側ディフューザ56及び外側ディフューザ55を貫通し、排気車室53に固定されている。
 タービンロータ41の軸部45を回転可能に支持するジャーナル軸受70は、図4に示すように、軸部45の外周面に対向する支持軸受面88が形成されているパッド71と、パッド71の外周側に配置されているライナ76と、ライナ76に接してパッド71を搖動可能に支持するピボット77と、内周側にピボット77が取り付けられる軸受ハウジング81と、を有する。
 パッド71は、支持軸受面88が形成されているパッド本体72と、パッド本体72を外周側から支持する台75と、を有する。支持軸受面88は、軸部45の半径よりも僅かに大きな曲率半径の曲面である。パッド本体72は、本体ベース73と、本体ベース73上に形成されている支持軸受層74とを有する。本体ベース73は、例えば、鉄、クロム鋼、銅等で形成されている。また、支持軸受層74は、例えば、ホワイトメタル、アルミ合金、銅-鉛合金、鉛オーバーレイ等の軟質金属や、PTFE(Polytetrafluoroethylene)樹脂、PEEK(Polyetheretherketone)樹脂等で形成されている。支持軸受層74の表面は、前述の支持軸受面88を成している。
 台75の外周側には、内周側に向かって凹むライナ取付溝75cが形成されている。このライナ取付溝75cにライナ76が配置されている。ピボット77は、ライナ76の外周側に配置されている。このピボット77は、ライナ76と対向する側の面がライナ76側に凸の滑らか曲面77cを成している。ライナ76は、ピボット77の曲面77cと実質的に点接触し、ピボット77との接触箇所を中心として各方向に搖動する。
 軸受ハウジング81は、軸線Arを中心として円形の外周面が形成されている筒状の部材である。この軸受ハウジング81の上半81aには、軸部45の半径より僅かに大きな半径の半円形の内周面が形成されている。この内周面は、軸部45の外周面に対向する規制軸受面89を成す。軸受ハウジング81の下半81bには、上半81aの内周面の半径よりも大きな半径の半円形の内周面が形成されている。この内周面には、軸線Arを中心とした周方向の二箇所に外周側に向かって凹むピボット取付溝81cが形成されている。このピボット取付溝81cには、前述のピボット77が配置されている。よって、軸受ハウジング81の下半81bの内周面と軸部45の外周面との間には、ピボット77、ライナ76及びパッド71が配置される。この軸受ハウジング81には、外周側から内周側に貫通する潤滑油導入孔83及び潤滑油排出孔84が形成されている。
 本実施形態のジャーナル軸受70では、タービンロータ41の軸部45が、軸受ハウジング81内の下半81b内周側に配置されているパッド71の支持軸受面88に潤滑油を介して接し、このパッド71により支持されている。また、タービンロータ41の軸部45は、軸受ハウジング81の上半81aの規制軸受面89と対向しているものの、この規制軸受面89とは基本的に接触しない。但し、タービンロータ41が異常振動等した場合には、この軸部45は、規制軸受面89と潤滑油を介して接触し得る。このため、この規制軸受面89は、支持軸受面88と同様に、ホワイトメタル等で形成されている。なお、本実施形態において、軸受面87とは、タービンロータ41の外周面に対向し且つタービンロータ41と接触し得る面である。また、軸受面87のうち、支持軸受面88は、潤滑油を介してタービンロータ41と接触して、このタービンロータ41を回転可能に支持する役目を担っている面である。また、軸受面87のうち、規制軸受面89とは、潤滑油を介してタービンロータ41と接触し得るものの、タービンロータ41を回転可能に支持する役目を担っておらず、タービンロータ41の垂直方向Dpの比較的大きな移動を規制する役目を担っている面である。
 シールリング90は、図5及び図6に示すように、環状の歯台91と、環状の歯台91から内周側に突出している複数の歯92と、を有する。複数の歯92は、タービンロータ41の軸方向Daに並んでいる。各歯92は、いずれも、タービンロータ41の軸線Arを基準にした周方向Dcの全域にわたって形成されている。よって、各歯92の内周端は、環状に形成されている。シールリング90の外周端90oは、タービンロータ41の軸線Arを中心とした環状の歯台91の外周端であり、シールリング90の内周端90iは、タービンロータ41の軸線Arを中心とした環状の歯92の内周端である。リテーナ95は、前述したように、タービンロータ41の軸線Arを中心として環状の部材である。このリテーナ95の内周には、シールリング90を取り付けるためのシールリング取付部96が形成されている。また、このリテーナ95には、このリテーナ95を軸受箱60に取り付けるための被取付部97が形成されている。環状のシールリング90及び環状のリテーナ95は、いずれも、上半と下半とに分離可能である。
 以上で説明した本実施形態のガスタービン1では、各種部品の組み付け誤差、製作誤差、又は軸受箱60を固定しているストラット65の変形等により、軸受箱60が前記垂直方向Dpの目的の位置に設置されない場合がある。本実施形態では一例として軸受箱60が目的の位置よりも鉛直下方Dv1に変位している場合のメインテナンス方法を示す。この場合、軸受箱60内のジャーナル軸受70も鉛直下方Dv1に変位し、結果として、軸方向Daで排気側のジャーナル軸受70が配置されている位置に存在するガスタービンロータ2が鉛直下方Dv1に移動する。排気側のジャーナル軸受70が配置されている位置に存在するガスタービンロータ2が鉛直下方Dv1に移動すると、吸気側のジャーナル軸受70が受け持つ軸受荷重と、排気側のジャーナル軸受70が受け持つ軸受荷重とのバランスが崩れ、各ジャーナル軸受70の寿命が短くなるばかりか、ガスタービンロータ2の異常振動につながる場合もある。
 このような場合、本実施形態では、図12のフローチャートに示す手順でメインテナンスを実行する。
 まず、図7に示すように、排気車室53を含むガスタービン車室5の上半、及び軸受箱60の上半を開放する。すなわち、ガスタービン上半車室5aをガスタービン下半車室5bから外すと共に、上半軸受箱60aを下半軸受箱60bから外す(S1:車室開放工程)。
 次に、ガスタービン下半車室5bに収まっている各軸受及びガスタービンロータ2をガスタービン下半車室5b外に移動する(S2:ガスタービンロータ移動工程)。
 次に、軸方向Daでの排気側のジャーナル軸受70が配置されている軸受位置におけるガスタービンロータ2の垂直方向Dpの位置の変位量及び変位方向を測定する(S3:変位測定)。変位方向は、この実施形態では、垂直方向Dpのうちの鉛直方向Dvであるが、鉛直方向Dvでなくてもよい。また、変位は、ガスタービン1の製作当初でのガスタービンロータ2の軸受位置における垂直方向Dpの位置を基準位置とし、この基準位置に対する変位であってもよい。また、変位は、吸気側のジャーナル軸受18が配置されている軸方向Daの位置におけるガスタービンロータ2の垂直方向Dpの位置と同じ位置を、排気側の軸受位置におけるガスタービンロータ2の垂直方向Dpの基準位置とし、この基準位置に対する変位であってもよい。いずれにしても、排気側の軸受位置におけるガスタービンロータ2の垂直方向Dpの所定位置を基準位置とする。
 変位の測定の際には、外された上半軸受箱60aを下半軸受箱60bに再度組み付け、さらにガスタービンロータ2が外されたガスタービン下半車室5bにガスタービン上半車室5aを再度組み付ける。この変位の測定は、例えば、レーザアライメント法と同様の手法で行う。具体的に、レーザ発振器及びレーザ検出器のそれぞれをガスタービン車室5内の所定の位置に取り付け、レーザ発振器からレーザを発振し、このレーザをレーザ検出器で検知することで、変位量及び変位方向を測定する。なお、変位の測定後は、再び、ガスタービン上半車室5aをガスタービン下半車室5bから外すと共に、上半軸受箱60aを下半軸受箱60bから外す。
 次に、図8に示すように、ジャーナル軸受70の軸受面87が軸受箱60に対して垂直方向Dpに相対移動するようジャーナル軸受70を調整する(S4:軸受調整工程)。軸受箱60が前述したように鉛直下方Dv1に移動した場合には、この軸受調整工程(S4)では、軸受ハウジング81の下半81b内に収納されているパッド71の厚さ寸法を増加させると共に(S4a:厚さ変更工程)、軸受ハウジング81の上半81aにおける規制軸受面89の一部を削る(S4b:減厚工程)。この軸受調整工程(S4)の実行により、支持軸受面88及び規制軸受面89により定まる軸部45の垂直方向Dpの位置が、軸受調整工程(S4)の実行前に対して、鉛直上方Dv2へ変位する。
 軸受ハウジング81の下半81b内に収納されているパッド71の厚さ寸法を増加させる量及び方向、さらに規制軸受面89を削る量及び方向は、支持軸受面88及び規制軸受面89により定まる軸部45の垂直方向Dpの位置が変位測定工程(S3)で測定した変位量分、変位測定工程(S3)で測定した変位方向と反対方向、この場合には鉛直上方Dv2に移動するように、定められる。
 パッド71の厚さ寸法を増加させる方法として、ここでは、図8に示すように、パッド71を構成するパッド本体72と台75との間に、シム等の軸受面調整部材79を挿入する方法を採用する。なお、パッド71の厚さ寸法を増加させる方法として、以上の他、パッド71を構成するパッド本体72と台75とのうち、少なくとも一方を厚さの異なるものに交換する方法や、パッド71の厚さ変更工程(S4a)の実行前の支持軸受面88上に支持軸受層74を形成するホワイトメタル等を盛る方法等がある。
 規制軸受面89の一部を削って新たな規制軸受面89を形成する際には、表面が規制軸受面89を成しホワイトメタル等で形成されている規制軸受層82の厚さが目的の厚さになるよう、規制軸受面89を削った後、その表面にホワイトメタル等を盛る。
 次に、図9及び図10に示すように、シールリング90の内周端90iが軸受箱60に対して相対移動するようシールリング90を調整する(S5:シールリング調整工程)。軸受箱60が前述したように鉛直下方Dv1に移動した場合には、このシールリング調整工程(S5)では、シールリング90の環状の外周端90oの中心に対して環状の内周端90iの中心が偏心するよう、内周端90iを加工する(S5a:内周端加工工程)。内周端加工工程(S5a)では、内周端90iの一部を内周側に向かって延ばす一方で、内周端90iの他の一部を削る。軸受箱60が前述したように鉛直下方Dv1に移動した場合には、内周端90iの下側の部分を延ばす一方で、内周端90iの上側の部分を削る。このシールリング調整工程(S5)の実行により、軸受調整工程(S4)の実行によってその位置が定まる軸部45に対するシールリング90のシール位置を最適化できる。
 シールリング90の内周端90iの一部を延ばす量及び方向、さらに内端の他の一部を削る量及び方向は、軸受調整工程(S4)で定めたパッド71の厚さ寸法を増加させる量及び方向、規制軸受面89を削る量及び方向に合せる。すなわち、シールリング90の内周端90iの一部を延ばす量及び方向、さらに内端の他の一部を削る量及び方向は、シールリング90の内周端90iにより定まる軸部45の垂直方向Dpの位置が変位測定工程(S3)で測定した変位量分、変位測定工程(S3)で測定した変位方向と反対方向、この場合には鉛直上方Dv2に移動するように、定められる。
 次に、軸受調整工程(S4)を施したジャーナル軸受70を含む各軸受をガスタービンロータ2にセットし、このガスタービンロータ2を移動して、ガスタービンロータ2をガスタービン下半車室5bに収める(S6:ガスタービンロータ移動工程)。なお、軸受調整工程(S4)を施したジャーナル軸受70のセットは、軸受ハウジング81が上半と下半とに分離可能なものであれば、以下のように行ってもよい。まず、軸受ハウジング81の上半を上半軸受箱60aにセットし、軸受ハウジング81の下半を下半軸受箱60bにセットすると共に、パッド71やピボット77等を軸受ハウジング81の下半にセットする。
 次に、シールリング調整工程(S5)を施したシールリング90の上半をリテーナ95の上半を介して上半軸受箱60aに取り付けると共に、シールリング90の下半をリテーナ95の下半を介して下半軸受箱60bに取り付ける。そして、ガスタービン上半車室5aをガスタービン下半車室5bに組み付けると共に、上半軸受箱60aを下半軸受箱60bに組み付ける(S7:車室組み付け工程)。
 以上で本実施形態のガスタービン1のメインテナンスが終了する。この結果、図11に示すように、軸受箱60の垂直方向Dpの位置は変位しないものの、軸受箱60内に配置されているジャーナル軸受70の軸受面87が垂直方向Dpに変位すると共に、軸受箱60に取り付けられているシールリング90の内周端90iが垂直方向Dpに変位する。このため、排気側の軸受位置に存在するガスタービンロータ2の垂直方向Dpの位置を目的の位置にさせることができる上に、シールリング90を基準にして軸方向Daの一方側と他方側との間のシール性を確保することができる。
 前述したように、各種部品の組み付け誤差、製作誤差、又は軸受箱60を固定しているストラット65(図2及び図3)の変形等により、軸受箱60が目的の位置よりも鉛直下方Dv1に変位している場合、これをメインテナンスする方法として、複数のストラット65が構成されている排気車室53をタービン本体車室52に対して相対的に鉛直上方Dv2に移動する方法が考えられる。排気車室53とタービン本体車室52のそれぞれには、図2に示すように、互いを連結するためにフランジが形成されていると共に、各フランジに多数のボルト孔53h,52hが形成されている。排気車室53とタービン本体車室52とは、それぞれのボルト孔53h,52hに挿通されたボルト58により連結されている。この方法を実行するためには、例えば、排気車室53のボルト孔53hとタービン本体車室52のボルト孔52hとのうち、一方の車室の多数のボルト孔を垂直方向Dpに長孔に加工する必要がある。一方の車室の多数のボルト孔を長孔に加工するには、長い加工時間が必要になる上に、加工コストもかさむ。さらに、排気車室53とタービン本体車室52とをボルト58で連結する際には、軸受箱60の変位量に合わせて、タービン本体車室52に対して排気車室53を相対的に上方に移動させた位置に仮固定しておくための治具等も準備する必要がある。このため、このメインテナンス方法では、メインナンス工期が長くなる上にメインテナンスコストもかさむ。
 一方、以上で説明した本実施形態のメインテナンス方法では、排気車室53やタービン本体車室52と比べて小さい部品であるジャーナル軸受70及びシールリング90に対して調整工程を実行すれば足りるので、メインナンス工期の短縮化及びメインテナンスコストの低減を図ることができる。
 「変形例」
 上記実施形態の軸受調整工程(S4)では、パッド71の厚さ変更工程(4a)及び減厚工程(4b)を実行する。しかしながら、パッド71の厚さ変更工程(4a)の代りに、図15のフローチャートに示すように、タービンロータ41の軸部45の外周側と軸受ハウジング81の内周側との間に配置されているライナ76とピボット77(図8参照)とのいずれか一方の部品の垂直方向Dpの厚さを変更する厚さ変更工程(S4c)を実行してもよい。また、厚さ変更工程(S4c)では、タービンロータ41の軸部45の外周側と軸受ハウジング81の内周側との間に配置されている複数の部品のうち、二以上の部品の厚さを変更してもよい。
 また、パッド71の厚さ変更工程(4a)の代りに、タービンロータ41の軸部45の外周側と軸受ハウジング81の内周側との間に配置されている複数の部品、つまりパッド71やライナ76等(図8参照)のうち、垂直方向Dpで隣り合う二つの部品の間に、又は最も外周側に配置されている部品と軸受ハウジング81との間に、シム等の軸受面調整部材79を配置する、又は予め配置されている軸受面調整部材79の垂直方向Dpの厚さを変更する調整部材配置工程(S4d)を実行してもよい。
 また、軸受調整工程(S4)では、以上で説明した厚さ変更工程(S4a又はS4c)及び減厚工程(S4b)の代りに、軸受箱60に対するジャーナル軸受70の垂直方向Dpの相対位置を変更する軸受位置変更工程(S4e)を実行してもよい。この場合、図13に示すように、軸受箱60x内でジャーナル軸受70が垂直方向Dpに相対移動可能に軸受箱60xを形成すると共に、軸受箱60x内でのジャーナル軸受70の垂直方向Dpの相対位置を調節するための調節具99を設ける。調節具99としては、例えば、軸受箱60xを垂直方向Dpに貫通して、先端がジャーナル軸受70の軸受ハウジング81に接するボルト等を用いることができる。調節具99であるボルトの軸受箱60xに対するネジ込み量を変更することで、軸受箱60xに対するジャーナル軸受70の垂直方向Dpの相対位置を変更する。
 なお、以上では、軸受調整工程(S4)で実行する各種工程を例示したが、各種工程のうち、いずれか二以上の工程を共に実行してもよい。例えば、厚さ変更工程(S4a及び/又はS4c)と調整部材配置工程(S4d)との両方を実行してもよい。軸受箱60の変位量が大きい場合には、この変位量に対応するために、各種工程のうちいずれかの二以上の工程を共に実行する方法が有効である。
 上記実施形態のシールリング調整工程(S5)では、内周端加工工程(S5a)を実行する。しかしながら、この内周端加工工程(S5a)の代りに、軸受箱60に対するシールリング90の垂直方向Dpの相対位置を変更するシールリング位置変更工程(S5b)を実行してもよい。この場合、図14に示すように、軸受箱60に対するシールリング90の垂直方向Dpの相対位置を調整するための調節具99aを設ける。例えば、シールリング90を軸受箱60に取り付けるためのリテーナ95に、垂直方向Dpに長い孔98を形成すると共に、軸受箱60上でリテーナ95の孔98に対応する位置にネジ孔66を形成し、リテーナ95の孔98を介して、調節具99aとしてのボルトを軸受箱60のネジ孔66に捩じ込む。この構成によれば、軸受箱60に対するシールリング90の垂直方向Dpの相対位置を調整することができる。
 なお、ここでは、シールリング調整工程(S5)で実行する工程として、内周端加工工程(S5a)及びシールリング位置変更工程(S5b)を例示したが、二つの工程を共に実行してもよい。軸受箱60の変位量が大きい場合には、この変位量に対応するために、二つの工程を共に実行する方法が有効である。また、シールリング調整工程(S5b)では、既存のシールリング90に加工を施してもよいし、新規のシールリングを製作し新しく取替えてもよい。
 上記実施形態では、軸受調整工程(S4)の実行後に、シールリング調整工程(S5)を実行する。しかしながら、シールリング調整工程(S5)の実行後に、軸受調整工程(S4)を実行してもよい。
 上記実施形態のジャーナル軸受70は、図4に示すように、軸受ハウジング81と、二つのパッド71と、二つのライナ76と、二つのピボット77を有して構成されている。しかしながら、ジャーナル軸受は、上記実施形態のジャーナル軸受70に限定されない。例えば、軸受ハウジング81と、三つ以上のパッド71と、三つ以上のライナ76と、三つ以上のピボット77を有するものであってもよい。また、例えば、ライナ76が無いものでもよい。また、上記実施形態のピボット77は、内周側に向かって凸の滑らか曲面77cが形成されているが、この曲面77cは、外周側に向かって凸の滑らかな曲面であってもよい。すなわち、ピボット77とピボット77に接する部品とが実質的に点接触する構成であればよい。
 上記実施形態では、軸受箱60に対してシールリング90が一つ取り付けられている例であるが、軸受箱60に対して複数のシールリング90が取り付けられていてもよい。この場合、複数のシールリング90は、軸方向Daに並ぶことになる。
 上記実施形態では、各種部品の組み付け誤差、製作誤差、又は軸受箱60を固定しているストラット65の変形等により、軸受箱60が前記垂直方向Dpの目的の位置に設置されない場合の一例として、軸受箱60が目的の位置よりも鉛直下方Dv1に変位している場合を挙げ、その場合のメインテナンス方法を示している。しかしながら、本メインテナンス方法は、軸受箱60の変位方向が前記垂直方向Dpのうちの鉛直下方Dv1に限らない。例えば、軸受箱60の変位方向が前記垂直方向Dpのうち、鉛直上方、水平方向、さらに、鉛直方向成分と水平方向成分を持つ斜めの方向であっても、本メインテナンス方法を適用できる。
 本発明の一態様によれば、ガスタービンのメインテナンス工期の短縮化及びメインテナンスコストの低減を図ることができる。
 1:ガスタービン、2:ガスタービンロータ、5:ガスタービン車室、5a:上半ガスタービン車室、5b:下半ガスタービン車室、10:圧縮機、11:圧縮機ロータ、15:軸部、21:圧縮機車室、25:燃焼器車室、30:燃焼器、40:タービン、41:タービンロータ、45:軸部、51:タービン車室、52:タービン本体車室、53:排気車室、60,60x:軸受箱、60a:上半軸受箱、60b:下半軸受箱、65:ストラット、70:ジャーナル軸受、71:パッド、76:ライナ、77:ピボット、79:軸受面調整部材、81:軸受ハウジング、87:軸受面、88:支持軸受面、89:規制軸受面、90:シールリング、90i:内周端、90o:外周端、92:歯、95:リテーナ、99,99a:調整具

Claims (9)

  1.  ガスタービンロータを支持するガスタービン排気側のジャーナル軸受が軸受箱内に配置され、前記軸受箱がガスタービンの排気車室から前記排気車室の内側に向って延在するストラットによって支持され、前記ガスタービンロータの軸方向の一方側と他方側との間をシールする環状の内周端を有するシールリングが前記軸受箱に設けられているガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記ジャーナル軸受の軸受面を前記軸受箱に対して、前記ガスタービンロータが延びる軸方向に垂直な垂直方向に相対変位させる軸受調整工程と、
     前記軸受面の変位方向及び変位量に合わせて、前記シールリングの前記内周端を前記軸受箱に対して相対変位させるシールリング調整工程と、
     を実行するガスタービンのメインテナンス方法。
  2.  請求項1に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記ジャーナル軸受は、前記軸受面が形成されているパッドと、前記パッドを外周側から支持する軸受ハウジングと、を有しており、
     前記軸受調整工程は、前記ガスタービンロータの外周側と前記軸受ハウジングの内周側との間に配置されている前記パッドを含む一以上の部品のうち、少なくとも一の部品の前記垂直方向の厚さを変更する厚さ変更工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  3.  請求項1又は2に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記ジャーナル軸受は、前記軸受面が形成されているパッドと、前記パッドを外周側から支持する軸受ハウジングと、を有しており、
     前記軸受調整工程は、前記パッドと前記軸受ハウジングとの間に軸受面調整部材を配置する、又は予め配置されている軸受面調整部材の前記垂直方向の厚さを変更する調整部材配置工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  4.  請求項1から3のいずれか一項に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記軸受調整工程は、前記ジャーナル軸受の前記軸受面を削る減厚工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  5.  請求項1から4のいずれか一項に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記軸受調整工程は、前記軸受箱に対する前記ジャーナル軸受の前記垂直方向の相対位置を変更する軸受位置変更工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  6.  請求項1から5のいずれか一項に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記シールリングは、環状の前記内周端の外周側に環状の外周端が形成されており、
     前記シールリング調整工程は、環状の前記外周端の中心に対して環状の前記内周端の中心が偏心するよう、前記シールリングを加工する内周端加工工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  7.  請求項6に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記内周端加工工程では、前記内周端の一部を内周側に向かって延ばす一方で、前記内周端の他の一部を削る、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  8.  請求項1から7のいずれか一項に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記シールリング調整工程は、前記軸受箱に対する前記シールリングの前記垂直方向の相対位置を変更するシールリング位置変更工程を含む、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
  9.  請求項1から8のいずれか一項に記載のガスタービンのメインテナンス方法において、
     前記軸方向における前記軸受位置での前記ガスタービンロータの前記垂直方向における所定位置を基準にして、前記軸受位置での前記ガスタービンロータの前記垂直方向における実際の位置の変位量及び変位方向を測定する変位測定工程を実行し、
     前記軸受調整工程では、前記変位方向と逆方向に前記変位量に応じて、前記ジャーナル軸受の前記軸受面を前記軸受箱に対して相対変位させ、
     前記シールリング調整工程では、前記変位方向と逆方向に前記変位量に応じて、前記シールリングの前記内周端を前記軸受箱に対して相対変位させる、
     ガスタービンのメインテナンス方法。
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