(57)【要約】【課題】車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、静止体の位置調整の精度を維持する。【解決手段】  下半車室１１，２１と締結されていない上半車室１２，２２の形状の計測データを取得し、上半車室１２，２２と回転体３が取り外され静止体６が組み付けられた状態である開放状態の下半車室１１，２１の形状の計測データを取得し、上半車室１２，２２及び下半車室１１，２１の形状の計測データと予め得られた上半車室１２，２２及び下半車室１１，２１の形状のシミュレーションデータとを比較して上半車室１２，２２及び下半車室１１，２１の形状の計測データに最も近いシミュレーションデータを選択し、選択したシミュレーションデータから開放状態の下半車室１１，２１に上半車室１２，２２を締結したときの上半車室１２，２２及び下半車室１１，２１の形状の変化量を算出し、算出した変化量を加味し車室内部の静止体６の設置位置を調整する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半車室と下半車室をボルトで締結し構成された車室と、前記車室の内部に収容された静止体と、前記車室の内部に収容され、前記静止体に対し回転する回転体とを備えるタービンの組立方法において、
前記下半車室と締結されていない前記上半車室の形状の計測データを取得し、
前記上半車室と前記回転体が取り外されて前記静止体が組み付けられた状態である開放状態の前記下半車室の形状の計測データを取得し、
前記上半車室及び下半車室の形状の計測データと、前記タービンの特性を模擬したタービンモデルについて予め数値解析により得られた上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、前記上半車室及び下半車室の形状について前記計測データに最も近いシミュレーションデータを選択し、
選択したシミュレーションデータに基づき、前記開放状態の下半車室に前記上半車室を前記ボルトで締結したときの前記上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出し、
算出した変化量を加味して、前記車室の内部における前記静止体の設置位置を調整し、前記タービンを組み立てることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記数値解析は、有限要素法によるクリープ変形解析であり、
前記タービンに供給される作動流体の温度、前記作動流体と前記車室の間の熱伝達率及び前記タービンの稼働時間を含むパラメータの数値を前記タービンの設計条件を基準として変化させて前記タービンモデルに入力することを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項３】
請求項２に記載のタービンの組立方法において、
前記クリープ変形解析に、Ｎｏｒｔｏｎ−Ｂａｉｌｅｙ則を含むべき乗クリープ則を用いることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項４】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記上半車室及び下半車室の形状の計測データは、前記上半車室及び下半車室の表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、前記複数の点データを面データ化して得られることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項５】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを取得し、前記上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを前記タービンモデルに反映させて前記数値解析を実行することを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項６】
請求項５に記載のタービンの組立方法において、
前記上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データは、前記上半車室及び下半車室の製造時における表面形状をレーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、前記複数の点データを面データ化して得られることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項７】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記数値解析は、有限要素法による弾性解析であり、
前記上半車室及び下半車室の材料定数を含むパラメータの数値を前記タービンの設計条件を基準として変化させて前記タービンモデルに入力することを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項８】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記下半車室に組み付けられていない前記静止体及び回転体の形状の計測データを取得し、
前記静止体及び回転体の計測データと、前記数値解析により得られた静止体及び回転体の形状のシミュレーションデータとを比較して、前記静止体及び回転体の形状について前記計測データに最も近いシミュレーションデータを選択し、
選択したシミュレーションデータに基づき、前記下半車室に前記静止体及び回転体を組み付けたときの前記静止体と前記回転体との間隙幅を算出し、
算出した間隙幅を更に加味して、前記車室の内部における前記静止体の設置位置を調整し、前記タービンを組み立てることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項９】
請求項８に記載のタービンの組立方法において、
前記静止体及び回転体の製造時における形状の計測データを取得し、前記静止体及び回転体の製造時における形状の計測データを前記タービンモデルに反映させて前記数値解析を実行することを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のタービンの組立方法において、
前記静止体及び回転体の製造時における形状の計測データは、前記静止体及び回転体の製造時における表面形状をレーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、前記複数の点データを面データ化して得られることを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記車室は、外部車室と前記外部車室の内側に設けられた内部車室とを含むことを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のタービンの組立方法において、
前記タービンは、蒸気タービンに備えられた高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービンを含むことを特徴とするタービンの組立方法。
【請求項１３】
上半車室と下半車室をボルトで締結し構成された車室と、前記車室の内部に収容された静止体と、前記車室の内部に収容され、前記静止体に対し回転する回転体とを備えるタービンの組み立てを支援するタービン組立支援システムにおいて、
前記下半車室と締結されていない前記上半車室の形状の計測データを取得する上半車室形状データ取得部と、
前記上半車室と前記回転体が取り外されて前記静止体が組み付けられた状態である開放状態の前記下半車室の形状の計測データを取得する下半車室形状データ取得部と、
タービンの特性を模擬したタービンモデルによる数値解析により得られた、前記上半車室及び前記下半車室の形状のシミュレーションデータを取得する形状シミュレーションデータ取得部と、
前記上半車室及び下半車室の形状の計測データと、前記上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、前記上半車室及び下半車室の形状について前記計測データに最も近いシミュレーションデータを選択するシミュレーションデータ評価部と、
選択したシミュレーションデータに基づき、前記開放状態の下半車室に前記上半車室をボルトで締結したときの前記上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する形状変化量算出部と、
算出した変化量を加味して、車室の内部における前記静止体の設置位置の調整量を
算出する設置位置調整量算出部と、
前記設置位置調整量算出部で算出した調整量を表示手段に出力する出力部と
を備えることを特徴とするタービン組立支援システム。
【請求項１４】
上半車室と下半車室をボルトで締結し構成された車室と、前記車室の内部に収容された静止体と、前記車室の内部に収容され、前記静止体に対し回転する回転体とを備えるタービンの組み立てを支援するタービン組立支援システムの制御プログラムにおいて、
前記下半車室と締結されていない前記上半車室の形状の計測データを取得する処理と、
前記上半車室と前記回転体が取り外されて前記静止体が組み付けられた状態である開放状態の前記下半車室の形状の計測データを取得させる処理と、
前記上半車室及び下半車室の形状の計測データと、タービンの特性を模擬したタービンモデルについて予め数値解析により得られた上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較させて、前記上半車室及び下半車室の形状について前記計測データに最も近いシミュレーションデータを選択させる処理と、
選択したシミュレーションデータに基づき、前記開放状態の下半車室に前記上半車室をボルトで締結したときの前記上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出させる処理と、
算出した変化量を加味して、車室の内部における前記静止体の設置位置の調整量を算出する処理と、
算出した調整量を表示手段に出力させる処理と
を前記タービン組立支援システムに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タービンの車室（内部及び外部車室）は、半割れ形状の上半車室及び下半車室に分割されており、上半車室及び下半車室のフランジ部をボルトで締結して構成されている。車室内には、静止体を構成するダイヤフラム等や静止体に対して回転する回転体を構成するタービンロータが収容されている。
【０００３】
回転体と回転体を覆う静止体との間には間隙（クリアランス）があり、蒸気（作動流体）の一部が間隙を通過し得る。このように、回転体とこれに対向する静止体との間の間隙を通る流れを本明細書では「漏れ流れ」と適宜言う。漏れ流れは、回転体と静止体との対向面にシール部を設けて抑制され得る。この場合、シール部の先端とその対向部との間にある微少な隙間（以下、微少隙間）を小さくするほど漏れ流れを抑制することができるが、微少隙間を小さくし過ぎると、タービンの運転時に回転体が静止体に接触する可能性がある。そうすると、ラビング振動が発生しタービンの健全性が確保され難くなる。また、シール部が摩耗すると漏れ流れの流量（漏れ量）が増加し、発電効率が低下し得る。そのため、一般的に、微少隙間の管理は厳密に行われ、特に、タービンの組立時には細心の注意が払われる。
【０００４】
ところで、上半車室及び下半車室は、ボルトで締結されるまでは自重により撓んでいるが、ボルトで締結されるとフランジ部の接触面の位置が主に上方向に移動する。このことを考慮せずに、下半車室に回転体及び静止体を組み付けて微少隙間を調整し、上半車室を下半車室に設置してボルトで締結すると、下半車室側で微少隙間が狭まり、回転体が静止体に接触する場合がある。そのため、タービンの組立作業における微少隙間の調整には、多くの工程が必要となる。通常、タービンの組立作業では、タービンロータ、ダイヤフラム等の構成部品を取り出した車室のみの状態で、タービンの最終組立段階と同様に組み立てて静止体の設置位置の座標を計測し、上半車室を取り外した後、再度、静止体の設置位置の座標を計測することで、車室の組立による静止体の設置位置の変化量を算出する。静止体の設置位置の変化量は、下半車室の軸受け間にタービンロータの軸心と一致するように軸方向にピアノ線を張り、そのピアノ線を基準にして静止体の設置位置の半径方向における移動量を計測することにより算出される。続いて、上半車室を取り外した状態でダイヤフラムの下半部（下半ダイヤフラム）を組み込んで、さらにタービンロータ、ダイヤフラムの上半部（上半ダイヤフラム）も組み込む。このとき、微少隙間に予め鉛線を設けておき、再度ダイヤフラム及びタービンロータを取り出して鉛線の潰れ量を計測することで、タービンを組み立てた状態における微少隙間の大きさを算出する。そして、車室の組立による設置位置の変化量を加味して静止体の設置位置を調整し、最終的にタービンを組み立てる。静止体の設置位置の変化量を算出する方法としては、上述したピアノ線を用いる方法の他に、マンドレルやダミーロータを用いるものがある（特許文献１，２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−６７００２号公報
【特許文献２】特開２００７−３２５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、車室の組立による静止体の設置位置の変化量を算出する場合、上半車室を下半車室に設置してボルトによる焼き締めを行い、車室を仮組みしている。「焼き締め」とは、ボルトを加熱して伸張させ、伸張したボルトに対しナットをねじ込み、その後の冷却時のボルトの収縮によってフランジ部同士を強力に締め付ける方法である。この種の方法では、ボルトの加熱及び冷却が必要となる。加えて、上半車室及び下半車室を締結するボルトは、非常に大きく冷め難い。そのため、特許文献１，２の方法では、車室の仮組みに多大な期間を確保する必要があり、タービンの定期検査等の作業期間に大きな影響を及ぼす。また、作業期間が予め決められているような場合、他の工程を圧迫する原因にもなり得る。加えて、特許文献１，２の方法では、計測員の技能レベルにより静止体の移動量の計測精度にばらつきが生じ静止体の位置調整の精度が低下する可能性がある上、小型タービンなど計測員が入ることができないタービンには適用し難い。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、静止体の位置調整の精度を維持することができるタービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、上半車室と下半車室をボルトで締結し構成された車室と、前記車室の内部に収容された静止体と、前記車室の内部に収容され、前記静止体に対し回転する回転体とを備えるタービンの組立方法において、前記下半車室と締結されていない前記上半車室の形状の計測データを取得し、前記上半車室と前記回転体が取り外されて前記静止体が組み付けられた状態である開放状態の前記下半車室の形状の計測データを取得し、前記上半車室及び下半車室の形状の計測データと、前記タービンの特性を模擬したタービンモデルについて予め数値解析により得られた上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、前記上半車室及び下半車室の形状について前記計測データに最も近いシミュレーションデータを選択し、選択したシミュレーションデータに基づき、前記開放状態の下半車室に前記上半車室を前記ボルトで締結したときの前記上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出し、算出した変化量を加味して、前記車室の内部における前記静止体の設置位置を調整し、前記タービンを組み立てることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、静止体の位置調整の精度を維持することができるタービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンの下半側を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンを示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンの外部車室を示す側面図である。
【図４】図３の矢印ＩＶ−ＩＶ線による矢視断面図である。
【図５】従来の組立方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】長期稼働後の蒸気タービンの車室を示す側面図である。
【図８】図７の矢印ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による矢視断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るタービン組立支援システムの機能ブロックを表す図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係るタービン組立支援システムによる処理を実現するコンピュータの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
（構成）
１．タービン
図１は本実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンの下半側を示す斜視図、図２は本実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンを示す縦断面図、図３は本実施形態に係る組立方法を適用可能な蒸気タービンの外部車室を示す側面図、図４は図３の矢印ＩＶ−ＩＶ線による矢視断面図である。
【００１２】
図１，２に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１０１は、架台１００に支持された外部車室１と、外部車室１の内部に収容された内部車室２と、内部車室２に内包されたタービンロータ３とを備えている。タービンロータ３の荷重は、例えば、架台１００により支持されている。
【００１３】
図１乃至４に示すように、外部車室１は、下半外部車室１１と上半外部車室１２とに水平面（地面に対し平行な面）で上下に分割されている。下半外部車室１１及び上半外部車室１２は、結合部分に厚肉のフランジ部１５，１６を有している。下半外部車室１１と上半外部車室１２は、複数のボルト１３及びナット（不図示）を用いてフランジ部１５，１６同士を強固に締め付けて、フランジ部１５，１６の互いに対向する接触面１０を重ね合わせるボルト締結により結合されている。外部車室１の内側におけるフランジ部１５のフランジ面近傍には、内部車室２を支持する内部車室支持部（不図示）が複数設けられている。
【００１４】
内部車室２は、外部車室１と同様の構造である。つまり、図１，２に示すように、内部車室２は、下半内部車室２１と上半内部車室２２とに水平面で上下に分割されている。下半内部車室２１及び上半内部車室２２は、結合部分に厚肉のフランジ部（不図示）を有しており、複数のボルト（不図示）及びナット（不図示）を用いてフランジ部同士を強固に締め付けて、フランジ部の互いに対向する接触面を重ね合わせるボルト締結により結合されている。内部車室２は、シム等の厚さの調整可能な位置調整部材（不図示）を介して外部車室１に支持されている。
【００１５】
タービンロータ３は、ロータシャフト４と、ロータシャフト４の外周部において軸方向に間隔をもって配置された複数の動翼列５とを備えている。各動翼列５は、ロータシャフト４の外周部において周方向に間隔をもって環状に配置された複数の動翼５ａで構成されている。
【００１６】
内部車室２の内部には、ダイヤフラム６等からなる静止体が組み込まれている。ダイヤフラム６は、環状に形成されており、タービンロータ３の軸方向に間隔をもって複数配置されている。内部車室２の内側におけるフランジ部のフランジ面近傍には、ダイヤフラム６等からなる静止体を支持する静止体支持部（不図示）が複数設けられている。ダイヤフラム６は、シム等の厚さの調整可能な位置調整部材（不図示）を介して内部車室２に支持されている。ダイヤフラム６は、下半ダイヤフラム６ａと上半ダイヤフラム６ｂとに水平面で上下に分割されている。ダイヤフラム６は、タービンロータ３の周方向に間隔をもって環状に配置された複数の静翼７ａからなる静翼列７と、静翼７ａの径方向外側の先端部が固定された環状のダイヤフラム外輪８と、静翼７ａの径方向内側の先端部が固定された環状のダイヤフラム内輪９とで構成されている。各静翼列７は、作動流体の流れ方向に並べて配置されている。動翼列５と静翼列７とは、作動流体の流れ方向に交互に設けられており、静翼列７は動翼列５に対して上流側に配置されている。つまり、上流側から下流側に向かって、静翼列７、動翼列５、静翼列７・・・となるように、動翼列５と静翼列７とが交互に設けられている。各静翼列７は、各動翼列５と共に１つの段落（翼段落）を構成している。ダイヤフラム内輪９には、シールフィン（不図示）が設けられている。シールフィン（以下、シールフィンも含め纏めてダイヤフラム６と称する）とタービンロータ３の間には、微少隙間が設けられている。
【００１７】
２．タービンの組立方法
本実施形態では、タービンの定期検査等のように、一定期間稼働した既存のタービン（既存実機）を解体して再度組み立てる場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
２−１．従来の組立方法
図５は、従来の組立方法の手順を示すフローチャートである。以下、比較例として、従来の組立方法を説明する。
【００１９】
・ステップＢ１
現地（タービンが稼働している場所）で、既存実機の内部車室及び外部車室を開放する。具体的に、上半外部車室と下半外部車室を締結するボルトを外して、上半外部車室を下半外部車室から取り外す。続いて、上半内部車室と下半内部車室を締結するボルトを外し、上半内部車室を下半内部車室から取り外す。
【００２０】
・ステップＢ２
タービンロータのアライメント調整用の計測（軸芯出し）を行う。具体的に、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムから取り外して、タービンロータを下半内部車室から取り出す。そして、タービンロータの軸芯を計測する。
【００２１】
・ステップＢ３
内部車室及び外部車室の仮組みを行い、タービンの組立状態を模擬する。具体的に、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに組み付けてダイヤフラムの仮組みを行う。続いて、上半内部車室を下半内部車室に載置し、上半内部車室と下半内部車室をボルトで締結して内部車室の仮組みを行う。続いて、上半外部車室を下半外部車室に載置し、上半外部車室と下半外部車室をボルトで締結して外部車室の仮組みを行う。
【００２２】
・ステップＢ４
内部車室及び外部車室の仮組みを行った状態で、ダイヤフラムのアライメント調整用の計測を行う。具体的に、下半内部車室に設けられた軸受け間にタービンロータ３の軸心と一致するように軸方向にピアノ線を張って仮想軸心を形成し、仮想軸心とダイヤフラムの計測点との距離をマイクロメータやレーザ検出器等を用いて計測する。ダイヤフラムの計測点としては、例えば、ダイヤフラムの内周面の左右両側部分や下側部分がある。なお、本実施形態では、下半内部車室に設けられた軸受け間にピアノ線を張って仮想軸心を形成する場合を例示したが、下半内部車室に設けられた軸受け間にレーザ光を照射して仮想軸心を形成するようにしても良い。本ステップにおける計測により、上半外部車室及び上半内部車室と下半外部車室及び下半内部車室とをそれぞれボルトで締結した場合におけるダイヤフラムの位置情報（つまり、仮想軸心とダイヤフラムの計測点との距離）を取得することができる。
【００２３】
・ステップＢ５
内部車室及び外部車室を開放する。具体的に、上半外部車室と下半外部車室を締結するボルトを外して、上半外部車室を下半外部車室から取り外す。続いて、上半内部車室と下半内部車室を締結するボルトを外して、上半内部車室を下半内部車室から取り外す。
【００２４】
・ステップＢ６
下半内部車室にダイヤフラムを組み付けた状態で、ダイヤフラムのアラインメント調整用の計測を行う。具体的に、ステップＢ４と同様、仮想軸心とダイヤフラムの計測点との距離を計測する。この計測により、上半外部車室及び上半内部車室を下半外部車室及び下半内部車室から取り外した状態におけるダイヤフラムの位置情報を取得することができる。本ステップで取得したダイヤフラムの位置情報と上述したステップＢ４で取得したダイヤフラムの位置情報とに基づいて、上半外部車室及び上半内部車室と下半外部車室及び下半内部車室とをボルトで締結していない状態から、上半外部車室及び上半内部車室と下半外部車室及び下半内部車室とをボルトで締結した状態に移行したときのダイヤフラムの変位量や変位方向等の情報（以下、ダイヤフラムの変位情報と適宜言う）が算出される。
【００２５】
・ステップＢ７
軸受及びタービンロータの仮組みを行う。具体的に、ダイヤフラムを下半内部車室から取り出して、下半内部車室に軸受及びタービンロータを組み付ける。
【００２６】
・ステップＢ８
タービンロータのセンタリングを行う。具体的に、軸受に対するタービンロータの設置位置を調整する。
【００２７】
・ステップＢ９
タービンロータを下半内部車室から取り出して、ダイヤフラムを下半内部車室に組み付ける。
【００２８】
・ステップＢ１０
ダイヤフラムのアライメント調整を行う。具体的に、ステップＢ４及びステップＢ６で得られたダイヤフラムの位置関係に関する情報に基づき取得したダイヤフラムの変位情報を加味して、シム等の位置調整部材の厚みを調整することにより、内部車室におけるダイヤフラムの設置位置を調整する。つまり、ダイヤフラムの変位方向と逆向きに、ダイダイヤフラムの変位量分だけ、ダイヤフラムを予め移動させて設置しておくことで、上半外部車室及び上半内部車室と下半外部車室及び下半内部車室とをボルトで締結したときのダイヤフラムの変位（移動）を相殺させる。
【００２９】
・ステップＢ１１
タービンロータを下半内部車室に組み付けて、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付ける。具体的に、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムから取り外して、タービンロータを下半内部車室に組み付ける。そして、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付ける。
【００３０】
・ステップＢ１２
アライメント調整されたダイヤフラムとタービンロータとの間にある微小隙間の幅（以下、間隙幅と適宜言う）を計測する。具体的に、ダイヤフラムがアライメント調整された状態で、間隙幅を計測する部分、例えば、ダイヤフラム及びタービンロータのシール領域（シール部が設けられた領域）に予め鉛線を設けておく。そして、鉛線が設けられた状態でタービンロータを下半車室に組み付けて、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付ける。このとき、シール領域に設けられた鉛線は、間隙幅の分を残して潰される。そして、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムから取り外し、タービンロータを下半車室から取り出して、鉛線を取り出し、鉛線のうち潰されずに残った部分の厚みを計測する。この残った部分が、間隙幅に相当する。これにより、間隙幅を正確に計測することができる。なお、本実施形態では、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付けて間隙幅を計測する場合を例示したが、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付けないで間隙幅を計測しても良い。
【００３１】
・ステップＢ１３
タービンロータ及びダイヤフラムを下半内部車室から取り出す。具体的に、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムから取り外して、タービンロータ及び下半ダイヤフラムを下半内部車室から取り出す。
【００３２】
・ステップＢ１４
ステップＢ１２において計測された間隙幅に基づき、間隙幅の微調整を行う。具体的に、ダイヤフラム及びタービンロータに設けられたシール部（シールフィン）の高さ等を微調整する。
【００３３】
・ステップＢ１５
タービンの最終組立を行う。具体的に、下半ダイヤフラム及びタービンロータを下半内部車室に組み付けて、上半ダイヤフラムを下半ダイヤフラムに取り付ける。そして、上半内部車室を下半内部車室に載置してボルトで締結し、上半外部車室を下半外部車室に載置してボルトで締結する。
【００３４】
２−２．本実施形態の組立方法
図６は、本実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。図６において、図５に示したフローチャートと同様のステップには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、本実施形態に係る組立方法を説明する。
【００３５】
・ステップＰ１
組み立てる対象となるタービンの特性を模擬したタービンモデルについて、数値解析により、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得し、記憶装置（不図示）に格納してデータベース化する。具体的に、本実施形態では、下半外部車室１１及び下半内部車室２１と締結されていない上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータ、上半外部車室１２、上半内部車室２２及びタービンロータ３が取り外されてダイヤフラム６が組み付けられた状態（以下、開放状態と適宜言う）の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状のシミュレーションデータ、及び開放状態から上半外部車室１２及び上半内部車室２２と下半外部車室１１及び下半内部車室２１とをボルト１３で締結した状態の上半外部車室１２、上半内部車室２２、下半外部車室１１及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータを取得する。なお、本実施形態では、予め本ステップを実行してシミュレーションデータをデータベース化しておく場合を例に挙げて説明したが、後述するステップＰ４を実行するまでにシミュレーションデータをデータベース化しておくことができる限りにおいては、本ステップを実行する時期は限定されない。
【００３６】
本実施形態では、高圧タービン、高中圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンのうち、特に、高温条件下で使用され、高温クリープ変形が発生し易い高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービンの内部車室及び外部車室を対象とし、タービンの長期稼働に伴う高温クリープ変形を主として時間依存性の非弾性変形を評価する。なお、本実施形態では、高温クリープ変形を主とする時間依存症の非弾性変形を評価するにあたり、数値解析として、有限要素解析による高温クリープ変形解析を採用し、蒸気タービンの構成部品（車室、タービンロータ、ダイヤフラム等）に使用される材料の１次クリープ域における変形の近似性能が高いＮｏｒｔｏｎ−Ｂａｉｌｅｙ則等を含むべき乗クリープ則を用いる。
【００３７】
本実施形態では、タービンに供給される作動流体の温度や圧力、作動流体と車室の間の熱伝達率及びタービンの稼働時間を含むパラメータの数値や車室の材料及び形状に関するパラメータを、タービンの設計条件を基準として変化させて、タービンモデルに入力し、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得する。これにより、例えば、タービンの長期稼働後の上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを含む、上半車室及び下半車室の種々の変形パターンについてシミュレーションデータを取得しデータベース化することができる。
【００３８】
・ステップＰ２
ステップＢ１において、上半外部車室１２を下半外部車室１１から取り外し、上半内部車室２２を下半内部車室２１から取り外した後、上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状を計測してデータ化し、計測データを取得する。つまり、下半外部車室１１及び下半内部車室２１と締結されていない上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状の計測データを取得する。なお、本実施形態では、ステップＢ１において既存実機の内部車室及び外部車室を開放した後、ステップＢ２と並行して本ステップを実行する。
【００３９】
本実施形態では、３次元レーザ計測器を使用して、上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状を計測し計測データを取得する。具体的に、上半外部車室１２及び上半内部車室２２の表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データ（点群データ）を取得する。点群データとは、レーザ計測器等により取得された大量の座標情報の集まりであり、例えば、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標の複数の組み合わせデータを言う。そして、取得した点群データからノイズを除去した後、これを面データ（ＳＴＬ）化して計測データを取得する。本実施形態のように、３次元レーザ計測器を使用して外部車室及び内部車室の形状を計測し計測データを取得する方法を採用すると、例えば、水平器等を使用して作業員が手動で外部車室及び内部車室の形状を計測する場合に比べて、外部車室及び内部車室の詳細な形状をより短時間で正確に計測することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ステップＢ２と並行して本ステップを実行する場合を例示して説明しているが、後述するステップＰ４を実行するまでに完了する限りにおいては、必ずしもステップＢ２と並行して本ステップを実行する必要はない。例えば、ステップＢ２よりも前に本ステップを実行しても良いし、ステップＢ２よりも後に本ステップを実行しても良い。
【００４１】
・ステップＰ３
ステップＢ２において、タービンロータのアライメント調整用の計測を行った後、上半外部車室１２及び上半内部車室２２が取り外された状態の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状を計測してデータ化し、計測データを取得する。つまり、上半外部車室１２及び上半内部車室２２と締結されていない下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状の計測データを取得する。下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状の計測データの取得手順は、ステップＰ２で説明した、上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状の計測データを取得する手順と場合と同様である。本ステップが終了すると、ステップＢ７が実行される。
【００４２】
なお、現地において稼働実機の外部車室及び内部車室の計測データを取得する場合、下半外部車室１１の外側（外周面側）に設けられた保温材を取り外すことが困難である場合があったり、工程の問題で下半内部車室２１を取り外せない場合があり、下半車室の表面形状を計測することができず、下半車室の形状の計測データを完全には取得することができない場合もあり得る。その場合でも、後述するように計測データとシミュレーションデータとを比較するために、下半車室の表面形状のうち計測可能な範囲で点群データを取得し計測データを取得することが推奨される。
【００４３】
また、一般的に、ダイヤフラム６は下半内部車室２１の水平面の内側に設置されており、ダイヤフラム６の変位量に対しては、上半外部車室１２及び上半内部車室２２と下半外部車室１１及び下半内部車室２１とを締結したときの水平面の間隙の変化量から与えられる影響が大きい。そのため、下半外部車室１１及び下半内部車室２１の水平面の周辺における形状の詳細な計測データのみを取得した場合でも、高い精度でダイヤフラム６の変位量を推定（算出）することができる。したがって、下半外部車室１１及び下半内部車室２１の計測データを取得する場合、３次元レーザ計測器で計測する対象部分を下半外部車室１１及び下半内部車室２１の水平面の周辺に絞り、水平面の周辺における形状の詳細な計測データを取得しても良い。
【００４４】
また、外部車室及び内部車室がボルト１３で締結されている状態で外部車室及び内部車室の表面形状を３次元レーザ計測器で計測する場合、外部車室及び内部車室の表面の任意の一箇所に３次元レーザ計測器を設置して表面形状をスキャンするタイプでは、水平面回りの３次元形状を計測することが難しい場合がある。可能な限り計測不可能な部分を少なくするため、外部車室及び内部車室の表面の各部に基準点を設置して複数角度から何度も計測し、後に計測データを繋ぎ合せる方法もあるが、計測データの重ね合わせが上手くできず、外部車室及び内部車室の正確な形状を取得することができない可能性がある。そのため、設置型でかつ相互連動が可能な３次元レーザ計測器を複数用いて同時に計測する方法や、ボルト１３等の裏側に回り込めるポータブル式の３次元計測器を用いる方法等が推奨される。
【００４５】
・ステップＰ４
ステップＰ２，３で取得した上半車室及び下半車室の形状の計測データと、ステップＰ１で取得した上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを１つ選択する（計測データを評価する）。本実施形態では、上半車室及び下半車室の形状の計測データとシミュレーションデータとの比較は、開放状態を基準にして実行する。具体的に、上半外部車室１２及び上半内部車室２２を下半外部車室１１及び下半内部車室２１から取り外した状態の上半外部車室１２、上半内部車室２２、下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状の計測データと、下半外部車室１１及び下半内部車室２１と締結されていない上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータ及び開放状態の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状のシミュレーションデータとを比較して、上半外部車室１２及び上半内部車室２２を下半外部車室１１及び下半内部車室２１から取り外した状態の上半外部車室１２、上半内部車室２２、下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状の計測データに最も近いシミュレーションデータを選択する。なお、本実施形態では、ステップＰ２，Ｐ３において計測データを取得した後、ステップＢ７と並行して本ステップを実行する。
【００４６】
計測データの評価は、例えば、ステップＰ２，３で取得した上半車室及び下半車室の形状の計測データと、ステップＰ１で取得した上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを直接比較して、フランジ部１５、１６の接触面１０に対する傾斜度合いに基づき選択する方法や、ステップＰ２，３で取得した上半車室及び下半車室の形状の計測データと設計条件におけるＣＡＤデータとの差分を求め、ステップＰ１で取得した上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータと設計条件におけるＣＡＤデータとの差分を求めて、これらの差分の結果を比較して選択する方法でも良い。なお、ステップＰ２，３で取得した上半車室及び下半車室の形状の計測データに最も近いシミュレーションデータを選択することができる限りにおいては、計測データの評価方法は、上述した方法に限定されない。
【００４７】
なお、本実施形態では、ステップＢ７と並行して本ステップを実行する場合を例示して説明しているが、必ずしもステップＢ７と並行して本ステップを実行する必要はない。例えば、ステップＢ７よりも前に本ステップを実行しても良い。
【００４８】
・ステップＰ５
ステップＰ４で選択したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する。具体的に、下半外部車室１１及び下半内部車室２１と締結されていない上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータ及び開放状態の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状のシミュレーションデータと、開放状態から上半外部車室１２及び上半内部車室２２と下半外部車室１１及び下半内部車室２１とをボルト１３で締結した状態の上半外部車室１２、上半内部車室２２、下半外部車室１１及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータとに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する。そして、算出した変化量に基づき、ダイヤフラム６の設置位置についての調整量を算出する。なお、本実施形態では、ステップＰ４においてダイヤフラム６の設置位置についての調整量を算出した後、ステップＢ８と並行して本ステップを実行する。
【００４９】
本実施形態では、ステップＰ４において、上半車室及び下半車室の形状の計測データとシミュレーションデータとを比較して、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを１つ選択する場合を例示しているが、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを複数選択しても良い。この場合、複数のシミュレーションデータから近似的に開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出しても良い。
【００５０】
なお、本実施形態では、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する場合を例に挙げて説明したが、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量もシミュレーションデータと関連付けて記憶装置に格納されていても良い。
【００５１】
また、本実施形態では、ステップＢ８と並行して本ステップを実行する場合を例示して説明しているが、必ずしもステップＢ８と並行して本ステップを実行する必要はない。例えば、ステップＢ８よりも前に本ステップを実行しても良い。
【００５２】
そして、本ステップが完了した後、ステップＢ９において、上半車室及び下半車室の形状の変化量に基づき算出したダイヤフラム６の設置位置についての調整量を加味して、車室の内部におけるダイヤフラム６の設置位置を調整する。以降、ステップＢ１０〜ステップＢ１４を実行し、ステップＢ１５においてタービンの最終組み立てを行う。
【００５３】
（効果）
（１）本実施形態では、下半車室と締結されていない上半車室の形状の計測データ及び上半車室とタービンロータが取り外されてダイヤフラムが組み付けられた状態である開放状態の下半車室の形状の計測データと、予め数値解析により得られた上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較し、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを選択して、選択したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出し、下半車室に上半車室をボルトで締結したときのダイヤフラム６の変位情報を取得することができる。そのため、従来の組立方法におけるステップＢ３乃至ステップＢ６の作業、つまり、内部車室及び外部車室をボルトで締結して仮組みを行い、ダイヤフラムのアライメント調整用の計測を行った後、内部車室及び外部車室を締結するボルトを外して、ダイヤフラムのアラインメント調整用の計測を行い、外部車室及び内部車室をボルトで締結したときのダイヤフラムの変位情報を取得する作業を、ステップＰ３の作業、つまり、開放状態の下半車室の形状の計測データを取得する作業のみに短縮しつつ、下半車室に上半車室をボルトで締結したときのダイヤフラム６の変位情報を取得することができる。以上のことから、本実施形態では、車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、ダイヤフラム６の位置調整の精度を維持することができる。
【００５４】
（２）タービンの組立方法の一種に、下半車室のみの状態におけるダイヤフラムの設置位置の計測結果に基づき、タービンの各構成部品の設置位置を経験則に基づいて計算し、調整する方法がある。しかしながら、この方法では、下半車室に対するダイヤフラムの支持位置の相対高さに基づきオフセット値を予測してダイヤフラムの支持位置の高さを調整している。そのため、高圧タービン、高中圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンのうち、特に、高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービン等のように高温条件下で使用され非弾性変形を無視することができないものを対象とする場合、非弾性変形による支持位置の変位量を正確に予測することは困難である。
【００５５】
図７は長期稼働後の蒸気タービンの車室を示す側面図、図８は図７の矢印ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による矢視断面図である。
【００５６】
高圧タービン、高中圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンのうち、特に、高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービンの車室は、高温、高圧の蒸気に曝される。そのため、図７，８に例示するように、高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービンの車室には、長期稼働に伴って高温クリープ変形を主とする非弾性変形が発生し、開放状態においてフランジ部１５，１６の接触面１０が波打つように変形する場合がある。高温クリープ変形は、一般的に、タービンの稼働時間や作動流体の温度、車室の材料のばらつき等の因子により複雑な挙動を示し、同じ設計に基づくタービンであっても個体差が生じ得るため、経験則による評価に基づきダイヤフラムの支持位置の変位量を正確に予測することは困難である。
【００５７】
上述した高温クリープ変形を主とする非弾性変形を正確に評価する場合、現地において、３次元スキャナ等を用いて車室の３次元形状を正確に計測し、形状の計測データを取得して、最終的に有限要素解析によるボルト再締結解析を実行して、車室の組み立てによる各構成部品の設置位置の変位量を算出することが理想的である。しかし、形状の計測データから数値解析モデルを作成して評価する工程を現地における他の作業と並行して行うには技術的、時間的な課題がある。また、現地に据え付けられたタービンの下半車室には保温材が厳重に取り付けられており、車室の形状の完全な計測データを取得することが難しい場合もあり、必ずしも上述した方法を用いることはできない。
【００５８】
これに対し、本実施形態では、タービンの特性を模擬したタービンモデルについて有限要素法によるクリープ変形解析を用いて、タービンに供給される作動流体の温度、作動流体と車室の間の熱伝達率及びタービンの稼働時間を含むパラメータの数値をタービンの設計条件を基準として変化させてタービンモデルに入力し、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得している。そして、下半車室と締結されていない上半車室の形状の計測データ及び開放状態の下半車室の形状の計測データと前出のシミュレーションデータとを比較し、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを選択して、選択したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する。そのため、形状の計測データから数値解析モデルを作成して評価する工程を現地で他の作業と並行して行う必要はない。また、現地に据え付けられた蒸気タービンの下半車室を取り外すことが困難な場合でも、計測可能な範囲で下半車室の形状の計測データを取得することができれば、シミュレーションデータと比較することができ、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出することができる。以上のことから、本実施形態では、高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービン等のように高温条件下で使用され非弾性変形を無視することができないものを対象とする場合でも、ダイヤフラムの変位情報を正確に取得することができる。
【００５９】
（３）本実施形態では、上半車室及び下半車室の表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、複数の点データを面データ化して上半車室及び下半車室の形状の計測データを取得し、シミュレーションデータと比較して、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する。そのため、計測員の技能レベルによりダイヤフラムの移動量の計測精度にばらつきが生じることを回避することができ、ダイヤフラムの位置調整の精度を維持することができる。また、本実施形態では、計測員がタービンの入る必要がないため、小型タービン等にも適用することができる。
【００６０】
（４）一般的に、タービンは部品点数も多く評価すべき点（項目）も多い上に要求精度が高く複雑であるため、従来の解析システムでは、車室、タービンロータ及びダイヤフラム等のタービンの構成部品の形状のシミュレーションデータ等を取得することは困難である。しかしながら、解析システムの改良等に伴い、本実施形態では、タービンの構成部品の形状のシミュレーションデータを解析システムを用いて取得し、タービンの組立方法に適用している。この点も、タービン組立期間の短縮化及びダイヤフラムの位置調整の精度の維持に寄与している。
【００６１】
＜第２実施形態＞
図９は、本実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。図９において、図６に示したフローチャートと同様のステップには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、本実施形態に係る組立方法を説明する。
【００６２】
本実施形態に係るタービンの組立方法は、ステップＰ０を更に有する点で第１実施形態に係るタービンの組立方法と異なる。その他は、第１実施形態に係るタービンの組立方法と同様である。
【００６３】
・ステップＰ０
上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを取得し、取得した上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データをタービンモデルに反映させる。具体的に、ステップＰ２，Ｐ３における上半車室及び下半車室の形状の計測データを取得する手順と同様、３次元レーザ計測器を用いて上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを取得する。つまり、上半車室及び下半車室の製造時における表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、取得した点群データからノイズを除去した後、これを面データ化して計測データを取得する。
【００６４】
本実施形態では、ステップＰ１を実行する前に本ステップを実行する。本ステップは、例えば、車室の製造後（完成後）に行われる検査段階で実行することが推奨される。この段階であれば、現地の稼働実機と異なり、車室の外側に保温材や配管が設けられておらず、完全な上半車室及び下半車室の形状の計測データを取得することができるからである。なお、本ステップは、ステップＰ１よりも前に実行される限りにおいては、必ずしも検査段階で実行する必要はない。例えば、機械加工前の鋳物納入品状態の形状を検査する段階に本ステップを導入し、形状の検査に使用した計測データを用いても良い。通常、機械加工部における寸法精度は車室の鋳肌部（鋳物の表面部分）に比べて十分に高いため、ステップＰ１における数値解析の精度に対する影響は小さい。よって、検査後に加工される車室内面の機械加工面は設計形状を用いれば良い。
【００６５】
本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００６６】
高圧タービン、高中圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンのうち、特に、高温条件下で使用される高圧タービン、高中圧タービン及び中圧タービン等の車室は、一般的に、大型の一体鋳造で製造される。大型の一体鋳造では、基本的に、設計条件に対して余肉を大きく確保して製造されることが多く、例えば、設計条件における車室の肉厚が１００ｍｍ程度であるのに対して、１０ｍｍ以上分厚く製造される場合もある。そのため、余肉が大きく確保されることによる車室の剛性への影響を無視することができない場合がある。
【００６７】
これに対し、本実施形態では、上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを取得し、取得した上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データをタービンモデルに反映させた上で数値解析を行い、シミュレーションデータを取得する。そのため、余肉が確保されることによる車室の剛性への影響を考慮したシミュレーションデータを取得することができ、その分、第１実施形態に比べて、ダイヤフラムの変位情報の推定精度を向上させることができる。また、上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを車室の検査段階に用いることで、計測データと設計条件におけるＣＡＤデータとの寸法比較が容易になり、従来では困難な大型鋳造構造物である車室の寸法検査を容易に実行することができる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図１０は、本実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。図１０において、図９に示したフローチャートと同様のステップには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、本実施形態に係る組立方法を説明する。
【００６９】
本実施形態は、蒸気タービンを備える発電プラントの建設時における蒸気タービンの据付時に適用する。具体的に、本実施形態に係る組立方法は、ステップＢ１の代わりにステップＢ１ａ、ステップＰ１の代わりにステップＰ１ａをそれぞれ有する点で第２実施形態に係る組立方法と異なる。その他は、第２実施形態に係る組立方法と同様である。
【００７０】
・ステップＢ１ａ
下半外部車室１１、下半内部車室２１及び軸受を設置する。具体的に、下半外部車室１１を設置し、下半内部車室２１を下半外部車室１１に設置する。そして、軸受を下半内部車室２１に設置する。本ステップが完了した後、ステップＢ２及びステップＰ２を実行する。
【００７１】
・ステップＰ１ａ
組み立てる対象となるタービンの特性を模擬したタービンモデルについて、数値解析により、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得し、記憶装置に格納してデータベース化する。具体的に、本実施形態では、ボルト１３で締結されていない外部車室及び内部車室の形状のシミュレーションデータと、ボルト１３で締結された外部車室及び内部車室の形状のシミュレーションデータとを取得する。
【００７２】
本実施形態では、高圧タービン、高中圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンの内部車室及び外部車室を対象とし、内部車室及び外部車室の弾性変形を評価する。弾性変形を評価するにあたり、数値解析として、有限要素解析による弾性解析を採用する。また、本実施形態では、上半車室及び下半車室の材料定数を含むパラメータの数値を、タービンの設計条件を基準として変化させて、タービンモデルに入力し、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得する。これにより、例えば、ボルトで締結されていない状態の外部車室及び内部車室の形状のシミュレーションデータと、ボルトで締結された状態の外部車室及び内部車室の形状のシミュレーションデータとを含む種々の変形パターンについてシミュレーションデータを取得しデータベース化することができる。
【００７３】
ステップＰ１ａ，Ｐ２，Ｐ３が完了した後、ステップＰ４において、ステップＰ２，Ｐ３で取得した上半車室及び下半車室の形状の計測データと、ステップＰ１ａで取得した上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを１つ選択し、ステップＰ５において、ステップＰ４で選択したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出する。以降、ステップステップＢ９〜ステップＢ１４を実行し、ステップＢ１５においてタービンの最終組み立てを行う。
【００７４】
なお、本実施形態では、上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データを取得し、取得した上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データをタービンモデルに反映させるステップＰ０を実行する場合を例示しているが、ステップＰ０は省略することも可能である。
【００７５】
本実施形態では、第２実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００７６】
本実施形態のように、蒸気タービンを備える発電プラントの建設時における蒸気タービンの据付時にも適用することができ、この場合でも、車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、ダイヤフラム６の位置調整の精度を維持することができる。
【００７７】
＜第４実施形態＞
図１１は、本実施形態に係る組立方法の手順を示すフローチャートである。図１１において、図９に示したフローチャートと同様のステップには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。以下、本実施形態に係る組立方法を説明する。
【００７８】
本実施形態は、上半車室及び下半車室に加えて、ダイヤフラム６及びタービンロータ３についてもシミュレーションデータ及び計測データを取得し、取得した計測データ及びシミュレーションデータから、ダイヤフラム６とタービンロータ３との間隙幅を算出し、算出した間隙幅を更に加味して車室の内部におけるダイヤフラム６の設置位置を調整する。具体的に、本実施形態に係る組立方法は、ステップＰ０の代わりにステップＰ０ｂ、ステップＰ１の代わりにステップＰ１ｂ、ステップＰ４の代わりにステップＰ４ｂ、ステップＰ５の代わりにステップＰ５ｂ、ステップＢ９の代わりにステップＢ９ｂをそれぞれ有し、更にステップＰ２ｂを有する点で第２実施形態に係るタービンの組立方法と異なる。その他は、第２実施形態に係るタービンの組立方法と同様である。
【００７９】
・ステップＰ０ｂ
上半車室及び下半車室の製造時における形状の計測データに加えて、ダイヤフラム６及びタービンロータ３の製造時における形状の計測データを取得し、ダイヤフラム６及びタービンロータ３の製造時における形状の計測データをタービンモデルに反映させる。本実施形態では、第２実施形態に係る組立方法におけるステップＰ０と同様、３次元レーザ計測器を用いてダイヤフラム６及びタービンロータ３の製造時における形状の計測データを取得する。つまり、ダイヤフラム６及びタービンロータ３の製造時における表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データを取得し、取得した点群データからノイズを除去した後、これを面データ化して計測データを取得する。
【００８０】
・ステップＰ１ｂ
組み立てる対象となるタービンの特性を模擬したタービンモデルについて予め用意された数値解析により、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータに加えて、ダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータを取得し、記憶装置に格納してデータベース化する。本実施形態では、下半車室に組み付けられていない状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータと、下半車室に組み付けられた状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータとを取得する。
【００８１】
・ステップＰ２ｂ
下半車室に組み付けられていないダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状の計測データを取得する。本実施形態では、本ステップをステップＰ２と並行して実行する。ダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状の計測データの取得は、ステップＰ２と同様、３次元レーザ計測器を使用して行う。具体的に、ダイヤフラム６及びタービンロータ３の表面形状を３次元レーザ計測器で計測して複数の点データを取得しノイズを除去した後、面データ化して計測データを取得する。
【００８２】
・ステップＰ４ｂ
ステップＰ２，Ｐ２ｂ，Ｐ３で取得した上半車室及び下半車室、ダイヤフラム６並びにタービンロータ３の形状の計測データと、ステップＰ１ｂで取得した上半車室及び下半車室、ダイヤフラム６並びにタービンロータ３の形状のシミュレーションデータとを比較して、上半車室及び下半車室、ダイヤフラム６並びにタービンロータ３の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを１つ選択する。
【００８３】
・ステップＰ５ｂ
ステップＰ４で選択したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルト１３で締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量に加えて、下半車室に組み付けられていない状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータと、下半車室に組み付けられた状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータとから下半車室にダイヤフラム６及びタービンロータ３を組み付けたときのダイヤフラム６とタービンロータ３との間隙幅を算出し、算出した変化量及び間隙幅に基づきダイヤフラム６の設置位置についての調整量を算出する。
【００８４】
なお、本実施形態では、下半車室にダイヤフラム６及びタービンロータ３を組み付けたときのダイヤフラム６とタービンロータ３との間隙幅を算出する場合を例に挙げて説明したが、下半車室にダイヤフラム６及びタービンロータ３を組み付けたときのダイヤフラム６とタービンロータ３との間隙幅もシミュレーションデータと関連付けて記憶装置に格納されていても良い。
【００８５】
・ステップＢ９ｂ
タービンロータ３を下半内部車室から取り出す。以降、ステップＢ１６において、ステップＰ５ｂで算出した変化量及び間隙幅を加味して、車室の内部におけるダイヤフラム６の設置位置を調整し、タービンの最終組み立てを行う。
【００８６】
本実施形態では、第２実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００８７】
本実施形態では、下半車室に組み付けられていない状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータと、下半車室に組み付けられた状態のダイヤフラム６及びタービンロータ３の形状のシミュレーションデータとから、下半車室にダイヤフラム６及びタービンロータ３を組み付けたときのダイヤフラム６とタービンロータ３との間隙幅を算出することができる。そのため、従来の組立方法におけるステップＢ３乃至ステップＢ６の作業に加えて、ステップＢ１０乃至ステップＢ１４の作業、つまり、沿線を用いてシール部の間隙を計測する作業も省略することができる。これにより、タービン組立期間をより短縮化することができる。
【００８８】
＜第５実施形態＞
本発明に係るタービンの組立方法をタービン組立支援システムとして実現することもできる。以下、本発明に係るタービンの組立方法をタービン組立支援システムとして実現した場合を説明する。
【００８９】
図１２は、本実施形態に係るタービン組立支援システムの機能ブロックを表す図である。図１２に示すように、本実施形態に係るタービン組立支援システム２００は、形状シミュレーションデータ取得部２０１、上半車室形状データ取得部２０２、下半車室形状データ取得部２０３、シミュレーションデータ評価部２０４、形状変化量算出部２０５、設置位置調整量算出部２０６及び出力部２０７を備えている。
【００９０】
形状シミュレーションデータ取得部２０１は、タービンモデル２０８による数値解析により得られた、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータを取得するものである。具体的に、本実施形態では、形状シミュレーションデータ取得部２０１は、タービンモデル２０８と電気的に接続しており、下半外部車室１１及び下半内部車室２１と締結されていない上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータ、開放状態の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状のシミュレーションデータ、及び開放状態から上半外部車室１２及び上半内部車室２２と下半外部車室１１及び下半内部車室２１とをボルト１３で締結した状態の上半外部車室１２、上半内部車室２２、下半外部車室１１及び上半内部車室２２の形状のシミュレーションデータを取得する。
【００９１】
上半車室形状データ取得部２０２は、下半車室と締結されていない上半車室の形状の計測データを取得するものである。具体的に、本実施形態では、上半車室形状データ取得部２０２は、入力装置２０９と電気的に接続しており、上半外部車室１２を下半外部車室１１から取り外し、上半内部車室２２を下半内部車室２１から取り外した後、上半外部車室１２及び上半内部車室２２の形状を計測してデータ化したものを入力装置２０９を介して入力し、計測データとして取得する。なお、入力装置２０９は、上半車室及び下半車室の形状の計測データを取得するものであり、例えば、３次元レーザ計測器や３次元レーザ計測器に接続する機器等とすることができる。
【００９２】
下半車室形状データ取得部２０３は、開放状態の下半車室の形状の計測データを取得するものである。具体的に、本実施形態では、下半車室形状データ取得部２０３は、入力装置２０９と電気的に接続しており、タービンロータのアライメント調整用の計測を行った後、上半外部車室１２及び上半内部車室２２が取り外された状態の下半外部車室１１及び下半内部車室２１の形状を計測してデータ化したものを入力装置２０９を介して入力し、計測データとして取得する。
【００９３】
シミュレーションデータ評価部２０４は、上半車室及び下半車室の形状の計測データと、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較して、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを選択するものである。具体的に、本実施形態では、シミュレーションデータ評価部２０４は、形状シミュレーションデータ取得部２０１、上半車室形状データ取得部２０２及び下半車室形状データ取得部２０３と電気的に接続しており、上半車室形状データ取得部２０２で取得された上半車室の形状の計測データ及び下半車室形状データ取得部２０３で取得された下半車室の形状の計測データと、形状シミュレーションデータ取得部２０１で取得された上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを入力して比較し、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを１つ選択する。
【００９４】
形状変化量算出部２０５は、シミュレーションデータ評価部２０４と電気的に接続しており、シミュレーションデータ評価部２０４で選択されたシミュレーションデータを入力し、入力したシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出するものである。
【００９５】
設置位置調整量算出部２０６は、形状変化量算出部２０５と電気的に接続しており、形状変化量算出部２０５で算出された変化量を入力し、入力した変化量を加味して、車室の内部における静止体の設置位置の調整量を算出するものである。
【００９６】
出力部２０７は、設置位置調整量算出部２０６と電気的に接続しており、設置位置調整量算出部２０６で算出された調整量を出力装置（表示手段）２１０に出力するものである。
【００９７】
本実施形態に係るタービン組立支援システム２００による処理は、例えば、コンピュータに格納された制御プログラムで実行される。以下、本実施形態に係るタービン組立支援システムによる処理をコンピュータに格納された制御プログラムで実行する場合を説明する。
【００９８】
図１３は、本実施形態に係るタービン組立支援システムによる処理を実行するコンピュータの模式図である。図１３に示すように、本実施形態に係るコンピュータ３００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３０１、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）３０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３０３、ＲＯＭ（リードオンメモリ）３０４、Ｉ／Ｏポート３０５、キーボード３０６、記録媒体３０７及びモニタ３０８をハードウェアとして備えている。デスクトップ型、ノート型、タブレット型等、コンピュータ３００の形態は限定されない。
【００９９】
本実施形態では、制御プログラムはＲＯＭ３０４に記憶されており、ＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０４から制御プログラムを読み出して実行することにより、タービン組立支援システム２００（形状シミュレーションデータ取得部２０１、上半車室形状データ取得部２０２、下半車室形状データ取得部２０３、シミュレーションデータ評価部２０４、形状変化量算出部２０５、設置位置調整量算出部２０６、出力部２０７等）がＲＡＭ３０３上にロードされ、生成される。本実施形態では、制御プログラムは、下半車室と締結されていない上半車室の形状の計測データを取得させる処理を形状シミュレーションデータ取得部２０１に実行させる。そして、制御プログラムは、開放状態の下半車室の形状の計測データを取得させる処理を下半車室形状データ取得部２０３に実行させる。そして、制御プログラムは、上半車室及び下半車室の形状の計測データとタービンの特性を模擬したタービンモデルについて予め数値解析により得られた上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータとを比較させ、上半車室及び下半車室の形状について計測データに最も近いシミュレーションデータを選択させる処理をシミュレーションデータ評価部２０４に実行させる。そして、制御プログラムは、シミュレーションデータ評価部２０４で選択されたシミュレーションデータに基づき、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量を算出させる処理を形状変化量算出部２０５に実行させる。そして、制御プログラムは、形状変化量算出部２０５で算出された変化量を加味して、車室の内部における前記静止体の設置位置の調整量を算出する処理を設置位置調整量算出部２０６に実行させる。そして、制御プログラムは、設置位置調整量算出部２０６で算出された調整量を表示手段に出力させる処理を出力部２０７に実行させる。本実施形態では、キーボード３０６で入力された数値や信号は、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータや上半車室及び下半車室の形状の計測データとともに、Ｉ／Ｏポート３０５を介してＣＰＵ３０１に伝達される。また、上半車室及び下半車室の形状の計測データ、上半車室及び下半車室の形状のシミュレーションデータ、開放状態の下半車室に上半車室をボルトで締結したときの上半車室及び下半車室の形状の変化量、車室の内部における静止体の設置位置の調整量等は、ＨＤＤ３０２、ＲＯＭ３０４等の記憶媒体に格納される。また、車室の内部における静止体の設置位置の調整量等は、Ｉ／Ｏポート３０５を介してモニタ（表示手段）３０８に表示される。
【０１００】
このように、本実施形態に係るタービン組立支援システム２００による処理は、コンピュータに格納された制御プログラムで実行されても良い。制御プログラムは、例えば、サーバ等からインストールして前述した処理を実行させても良いし、記録媒体３０７に記録しておき、これを読み取って、前述した処理を実行させることも可能である。記録媒体３０７としては、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ，フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの媒体を用いることができる。タービンモデル２０８は、コンピュータ３００とは別の独立したハードウェアとして設けられている構成に限定されず、ＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０４から制御プログラムを読み出して実行することでＲＡＭ３０３上にロードされる構成でも良い。
【０１０１】
＜その他＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。
【０１０２】
上述した各実施形態では、本発明を蒸気タービンに適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は、車室の仮組みを省略しタービン組立期間を短縮化しつつ、静止体の位置調整の精度を維持することができるタービンの組立方法、タービン組立支援システム及び制御プログラムを提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、本発明をガスタービンに適用することも可能である。この場合でも、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、上述した各実施形態では、本発明を一軸タービンに適用した場合を例に挙げて説明したが、二軸タービンにも本発明は適用可能である。この場合でも、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
３  タービンロータ（回転体）
６  ダイヤフラム（静止体）
１１  下半外部車室（下半車室）
１２  上半外部車室（上半車室）
１３  ボルト
２１  下半内部車室（下半車室）
２２  上半内部車室（上半車室）
１０１  蒸気タービン（タービン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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