(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、
前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、
前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、
前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、
前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、
前記荷重制御装置は、前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置を有し、
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーからの荷重を支持する軸受パッドと、前記軸受パッドを支持するキャリアリングと、を有し、
前記駆動装置は、前記軸受パッドを直接押圧する回転機械。
【請求項２】
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置されている請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記第一スラスト軸受装置は、前記第一スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第一スラスト軸受本体を有し、前記第一スラスト軸受本体は、前記第一スラストカラーの前記軸方向の両側に配置されている請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、
前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、
前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、
前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、
前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置され、
前記第一スラスト軸受装置は、前記第一スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第一スラスト軸受本体を有し、前記第一スラスト軸受本体は、前記第一スラストカラーの前記軸方向の両側に配置されている回転機械。
【請求項５】
前記荷重制御装置は、前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置を有し、
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーからの荷重を支持する軸受パッドと、前記軸受パッドを支持するキャリアリングと、を有し、
前記駆動装置は、前記キャリアリングを押圧する請求項４に記載の回転機械。
【請求項６】
前記荷重制御装置は、
前記駆動装置に油を供給する第一油供給系統と、
前記油の油圧を制御する制御器と、を有し、
前記駆動装置は、前記油圧によって前記第二スラスト軸受本体を前記第二スラスト軸受装置にかかる荷重の方向とは逆方向に押圧する請求項１、２、３及び５のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項７】
前記駆動装置は、前記第二スラスト軸受本体を押圧する押圧部を有する駆動ロッドと、  前記押圧部が前記第二スラスト軸受本体から離れる方向に前記駆動ロッドを付勢する弾性部材と、を備える請求項６に記載の回転機械。
【請求項８】
径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、
前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、
前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、
前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、
前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、
前記荷重制御装置は、
前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置と、
前記駆動装置に油を供給する第一油供給系統と、
前記油の油圧を制御する制御器と、を有し、
前記駆動装置は、前記油圧によって前記第二スラスト軸受本体を前記第二スラスト軸受装置にかかる荷重の方向とは逆方向に押圧し、
前記駆動装置は、前記第二スラスト軸受本体を押圧する押圧部を有する駆動ロッドと、  前記押圧部が前記第二スラスト軸受本体から離れる方向に前記駆動ロッドを付勢する弾性部材と、を備える回転機械。
【請求項９】
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーからの荷重を支持する軸受パッドと、前記軸受パッドを支持するキャリアリングと、を有し、
前記駆動装置は、前記キャリアリングを押圧する請求項８に記載の回転機械。
【請求項１０】
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置されている請求項８又は請求項９に記載の回転機械。
【請求項１１】
径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと
前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、
前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、
前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、
前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、
前記荷重制御装置は、前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置を有し、
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーからの荷重を支持する軸受パッドと、前記軸受パッドを支持するキャリアリングと、を有し、
前記駆動装置は、前記軸受パッドを押圧し、
前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置されており、
前記第一スラスト軸受装置は、前記第一スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第一スラスト軸受本体を有し、前記第一スラスト軸受本体は、前記第一スラストカラーの前記軸方向の両側に配置されている回転機械。
【請求項１２】
前記第一スラスト軸受装置と前記第二スラスト軸受装置の少なくとも一方は、前記第一スラストカラー及び前記第二スラストカラーのうち対応するスラストカラーの前記軸方向を向く面と対面する軸受パッドを有し、
該軸受パッドと該軸受パッドに対面する前記スラストカラーの前記軸方向を向く面との間に潤滑油を供給する第二油供給系統を有する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の回転機械において、
主に第一スラスト軸受で前記荷重を受け止める第一運転工程と、
前記荷重を監視する荷重監視工程と、
前記荷重が予め定められた値に達した場合に前記第一スラスト軸受装置および前記第二スラスト軸受装置で前記荷重を受け止める第二運転工程と、
を有する回転機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械及び回転機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えばガスタービン等のロータ（回転軸）を有する回転機械には、ロータのスラスト荷重（軸方向に働く力）を受け止めるスラスト軸受装置が設けられている。
近年、ガスタービンの大出力化に伴い、スラスト軸受装置にかかるスラスト荷重が大きくなっている。例えば、特許文献１には、ロータのスラスト荷重を低減するために、ロータの端部にピストンを設け、油圧によりピストンを軸方向に移動させる装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７０４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の装置においては、油圧を用いて回転体であるピストンを駆動する構造であるため、作動油のシールが困難であり、高い圧力をかけることができない。よって、回転機械のロータのスラスト荷重が大きくなると対応することができないという課題があった。
【０００５】
この発明は、ロータのスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受装置を有する回転機械において、過大なスラスト荷重に対応することができる回転機械及び回転機械の制御方法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】
【０００６】
本発明の第一の態様によれば、回転機械は、径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、前記荷重制御装置は、前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置を有し、前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーからの荷重を支持する軸受パッドと、前記軸受パッドを支持するキャリアリングと、を有し、前記駆動装置は、前記軸受パッドを直接押圧する。
【０００７】
このような構成によれば、軸方向にかかる荷重が過大になった場合において、第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御することによって、両スラスト軸受装置の荷重を平均化して過大な荷重に対応させることができる。
【００１１】
上記回転機械において、前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置されてよい。
【００１２】
このような構成によれば、スラスト軸受本体をスラストカラーの両側に配置しないことによって、スラスト軸受本体の数を低減することができる。
【００１３】
上記回転機械において、前記第一スラスト軸受装置は、前記第一スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第一スラスト軸受本体を有し、前記第一スラスト軸受本体は、前記第一スラストカラーの前記軸方向の両側に配置されてよい。
【００１４】
このような構成によれば、ロータが軸方向のいずれの方向に押圧された場合においても、ロータのスラスト荷重を受け止めることができる。
【００１５】
本発明の第二の態様によれば、回転機械は、径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、前記第二スラスト軸受本体は、前記第二スラストカラーの前記軸方向の片側にのみ配置され、前記第一スラスト軸受装置は、前記第一スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第一スラスト軸受本体を有し、前記第一スラスト軸受本体は、前記第一スラストカラーの前記軸方向の両側に配置されている
上記回転機械において、前記荷重制御装置は、前記駆動装置に油を供給する第一油供給系統と、前記油の油圧を制御する制御器と、を有し、前記駆動装置は、前記油圧によって前記第二スラスト軸受本体を前記第二スラスト軸受装置にかかる荷重の方向とは逆方向に押圧する構成としてもよい。
【００１６】
上記回転機械において、前記駆動装置は、前記第二スラスト軸受本体を押圧する押圧部を有する駆動ロッドと、前記押圧部が前記第二スラスト軸受本体から離れる方向に前記駆動ロッドを付勢する弾性部材と、を備えてよい。
【００１７】
このような構成によれば、駆動装置の油圧が低い状態において、駆動ロッドを第二スラスト軸受本体から離れる方向に戻すことができる。
【００１８】
本発明の第三の態様によれば、回転機械は、径方向外側に突出する第一スラストカラーと第二スラストカラーが形成され、軸方向に延在するロータと、前記第一スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受装置と、前記第二スラストカラーを介して前記軸方向にかかる荷重を受け止める第二スラスト軸受装置と、前記第一スラスト軸受装置と第二スラスト軸受装置の少なくとも一方にかかる荷重を制御する荷重制御装置と、を備え、前記第二スラスト軸受装置は、前記第二スラストカラーの前記軸方向を向く面を支持する第二スラスト軸受本体を有し、前記荷重制御装置は、前記第二スラスト軸受本体を前記軸方向に押圧する駆動装置と、前記駆動装置に油を供給する第一油供給系統と、前記油の油圧を制御する制御器と、を有し、前記駆動装置は、前記油圧によって前記第二スラスト軸受本体を前記第二スラスト軸受装置にかかる荷重の方向とは逆方向に押圧し、前記駆動装置は、前記第二スラスト軸受本体を押圧する押圧部を有する駆動ロッドと、前記押圧部が前記第二スラスト軸受本体から離れる方向に前記駆動ロッドを付勢する弾性部材と、を備える。
上記回転機械において、前記第一スラスト軸受装置と前記第二スラスト軸受装置の少なくとも一方は、前記第一スラストカラー及び前記第二スラストカラーのうち対応するスラストカラーの前記軸方向を向く面と対面する軸受パッドを有し、該軸受パッドと該軸受パッドに対面する前記スラストカラーの前記軸方向を向く面との間に潤滑油を供給する第二油供給系統を有してよい。
【００１９】
このような構成によれば、油を供給する系統として、潤滑油を供給する系統と、作動油を供給する系統の二系統が存在することによって、油圧を独立して制御することができる。
【００２０】
本発明の第四の態様によれば、回転機械の制御方法は、軸方向に延在するロータと、前記ロータに前記軸方向にかかる荷重を受け止める第一スラスト軸受および第二スラスト軸受と、を備える回転機械において、主に第一スラスト軸受で前記荷重を受け止める第一運転工程と、前記荷重を監視する荷重監視工程と、前記荷重が予め定められた値に達した場合に前記第一スラスト軸受装置および前記第二スラスト軸受装置で前記荷重を受け止める第二運転工程と、を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロータのスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受装置を有する回転機械において、過大なスラスト荷重に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態のガスタービンの模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態のガスタービンのロータ及び第一軸受装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態の第二スラスト軸受装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態の第二変形例の第二スラスト軸受装置の断面図である。
【図５】本発明の実施形態の第三変形例の第二スラスト軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態の回転機械であるガスタービンについて図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、空気Ａを圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１０と、燃焼ガスにより駆動するタービン４０と、を備えている。
【００２４】
圧縮機２０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を覆う圧縮機車室２５と、複数の静翼段２６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４５と、複数の静翼段４６と、を有する。
【００２５】
圧縮機ロータ２１とタービンロータ４１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ２（以下、ロータ２と呼ぶ）を成す。ロータは軸方向に延在しており、例えば、発電機のロータが接続されている。また、圧縮機車室２５とタービン車室４５とは、互いに接続されてガスタービン車室３を成す。
なお、以下の説明において、回転軸であるロータ２が延びている方向（図１に示す軸線Ａｒに沿う方向）を軸方向とする。また、軸線Ａｒに直交する方向を径方向とし、径方向で軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側といい、この径方向で軸線Ａｒに近づく側を径方向内側という。また、軸方向であって、タービン４０を基準にして圧縮機２０側を上流側、圧縮機２０を基準にしてタービン４０側を下流側という。
【００２６】
圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸方向に延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼段２３と、を有する。複数の動翼段２３は、軸方向に並んでいる。各動翼段２３は、いずれも、周方向に並んでいる複数の動翼２３ａで構成されている。複数の動翼段２３の各下流側には、静翼段２６が配置されている。各静翼段２６は、圧縮機車室２５の内側に設けられている。各静翼段２６は、いずれも、周方向に並んでいる複数の静翼２６ａで構成されている。
【００２７】
タービンロータ４１は、軸線Ａｒを中心として軸方向に延びるロータ軸４２と、このロータ軸４２に取り付けられている複数の動翼段４３と、を有する。複数の動翼段４３は、軸方向に並んでいる。各動翼段４３は、いずれも、周方向に並んでいる複数の動翼４３ａで構成されている。複数の動翼段４３の各上流側には、静翼段４６が配置されている。各静翼段４６は、タービン車室４５の内側に設けられている。各静翼段４６は、いずれも、周方向に並んでいる複数の静翼４６ａで構成されている。
【００２８】
ロータ軸４２の外周側とタービン車室４５の内周側との間であって、軸方向で静翼４６ａ及び動翼４３ａが配置されている環状の空間は、燃焼器１０からの燃焼ガスが流れるガス流路９を成す。このガス流路９は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、軸方向に長い。
【００２９】
ガスタービン１は、ロータ２を回転可能に支持する第一軸受装置５と、第二軸受装置６と、荷重制御装置１６と、を有している。第一軸受装置５は、ロータ２の上流側の端部に設けられている。第二軸受装置６は、ロータ２の下流側の端部に設けられている。
【００３０】
第一軸受装置５は、第一ジャーナル軸受装置１１と、第一スラスト軸受装置３１と、第二スラスト軸受装置３２と、第一潤滑油供給装置１３（第二油供給系統）と、を有している。ジャーナル軸受装置１１は、ケーシング７に固定されており、ロータ２の径方向の移動を規制する。第一スラスト軸受装置３１及び第二スラスト軸受装置３２は、ケーシング７に固定されており、ロータ２の軸方向の荷重を受け止め、ケーシング７に対するロータ２の軸方向の移動を規制する。
【００３１】
第一潤滑油供給装置１３は、潤滑油供給ライン２８を介して第一ジャーナル軸受装置１１とスラスト軸受装置３１，３２に対して潤滑油の供給を行う。軸受装置にて潤滑に使用された潤滑油は、潤滑油回収ライン２９を介して回収されて、再度潤滑に使用される。これにより、潤滑油が軸受装置１１，３１，３２に循環する。
第一スラスト軸受装置３１にて使用される潤滑油は、第一潤滑油回収ライン２９Ａを介して回収される。第二スラスト軸受装置３２にて使用される潤滑油は、第二潤滑油回収ライン２９Ｂを介して回収される。第一潤滑油回収ライン２９Ａには、第一潤滑油回収ライン２９Ａを流れる潤滑油の温度を測定する温度測定装置３０が設けられている。
第二軸受装置６は、第二ジャーナル軸受装置１４と、第二潤滑油供給装置１５と、を有している。
【００３２】
図２に示すように、第一スラスト軸受装置３１は、一対の第一スラスト軸受本体３３を有している。第一スラスト軸受本体３３は、ロータ２に形成されている第一スラストカラー３５に対応して設けられている。第一スラストカラー３５は、ロータ２の外周面から径方向外側に突出している。
第一スラスト軸受装置３１は、第一スラストカラー３５を介して軸方向にかかるスラスト荷重を受け止める。第一スラスト軸受本体３３は、第一スラストカラー３５を挟んで、軸方向の上流側及び下流側に配置されている。即ち、第一スラスト軸受本体３３は、第一スラストカラー３５の軸方向の両側に配置されている。
【００３３】
なお、本実施形態のガスタービン１は、ガスタービン１の出力の上昇に伴い、ロータ２が軸方向の下流側に向かって押圧される。即ち、一対の第一スラスト軸受本体３３のうち、主に軸方向下流側に配置されている第一スラスト軸受本体３３がスラスト荷重を受け止める。
【００３４】
第一スラスト軸受本体３３は、第一スラストカラー３５の軸方向を向く面３５Ａと対面して配置されている。第一スラスト軸受本体３３は、ティルティングパッド軸受であり、第一スラストカラー３５からの荷重を支持する複数の軸受パッド５０と、軸受パッド５０を支持するキャリアリング５１と、を有している。
【００３５】
複数の軸受パッド５０は同一形状をなし、第一スラストカラー３５の軸方向を向く面３５Ａと対面する位置にロータ２を中心として周方向に等間隔に軸線Ａｒに対して対称に配置されている。軸受パッド５０には、第一潤滑油供給装置１３から潤滑油が供給され、第一スラストカラー３５と軸受パッド５０との間に潤滑油膜が形成される。これにより、第一スラストカラー３５の回転時に第一スラストカラー３５と軸受パッド５０との間で生じる摩擦等を低減することができる。
なお、複数の軸受パッド５０は、必ずしも同一形状である必要はない。また、複数の軸受パッド５０は、軸線Ａｒに対して対称に配置されている必要はない。例えば、上方に配置される軸受パッド５０と下方に配置される軸受パッド５０の周方向の幅を異なるものとしてもよい。
【００３６】
第二スラスト軸受装置３２は、第二スラスト軸受本体３４を有している。第二スラスト軸受装置３２は、第二スラストカラー３６を介して軸方向にかかるスラスト荷重を受け止める。第二スラスト軸受本体３４は、第二スラストカラー３６の軸方向下流側に配置されている。即ち、第二スラスト軸受本体３４は、第二スラストカラー３６の軸方向の片側に配置されている。換言すれば、第二スラスト軸受本体３４は、ガスタービン１の出力の上昇に伴い、第二スラストカラー３６が移動する方向に配置されている。
第二スラスト軸受本体３４は、軸受パッド５０とキャリアリング５１と、を有している。第二スラスト軸受本体３４は、第一スラスト軸受本体３３と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００３７】
荷重制御装置１６は、油圧によって第二スラスト軸受本体３４を第二スラスト軸受装置３２にかかるスラスト荷重の方向とは逆方向に押圧することによって、第一スラスト軸受装置３１にかかるスラスト荷重を制御する装置である。荷重制御装置１６は、油圧によって駆動される駆動装置１７と、作動油供給装置１８（第一油供給系統）と、制御器１９と、を有している。
図３に示すように、駆動装置１７は、ボックス５３と、ボックス５３の内部に配置されたプレート５５と、プレート５５の移動に伴い駆動される複数の駆動ロッド５４と、スプリング５６（弾性部材、圧縮コイルばね）と、を有している。作動油供給装置１８は、ボックス５３の内部に作動油を供給する装置である。
【００３８】
駆動装置１７は、作動油供給装置１８から供給される高圧の作動油の圧力により、駆動ロッド５４を軸方向に駆動するアクチュエーターである。駆動装置１７は、ケーシング７に固定されている。
ボックス５３は、ロータ２を囲うように周方向に延在しており、第二スラスト軸受本体３４と、ケーシング７との間に配置されている。プレート５５は、ボックス５３内に収容されて、ボックス５３の内部空間を軸方向上流側の第一空間Ａ１と軸方向下流側の第二空間Ａ２とに区画している。作動油が第二空間Ａ２に供給されることにより、プレート５５は、軸方向上流側に移動する。
【００３９】
複数の駆動ロッド５４は、ロータ２を中心として周方向に等間隔に軸線Ａｒ（図２参照）に対して対称に配置されている。駆動ロッド５４の軸方向上流側の端部には、押圧部５７が設けられている。駆動ロッド５４の軸方向下流側の端部は、プレート５５に接続されている。押圧部５７は、軸方向上流側に向かって第二スラスト軸受本体３４を押圧するように配置されている。即ち、プレート５５と共に駆動ロッド５４が軸方向上流側に移動することによって、押圧部５７が第二スラスト軸受本体３４を押圧する。これにより、第二スラスト軸受本体３４は、軸方向上流側に押圧される。
なお、複数の駆動ロッド５４は、軸線Ａｒに対して対称に配置されている必要はない。
駆動装置１７はケーシング７に固定されているため、第二スラスト軸受本体３４は、ケーシング７に対して相対的に移動する。
【００４０】
スプリング５６は、コイル状をなす弾性部材であり、圧縮コイルばねである。スプリング５６は、ボックス５３の軸方向上流側の壁部５３Ａとプレート５５との間に配置されている。縮められたスプリング５６が元に戻る弾性力によって、プレート５５がボックス５３の軸方向上流側の壁部５３Ａから離れる方向に付勢される。即ち、スプリング５６によって駆動装置１７の駆動ロッド５４（押圧部５７）がボックス５３の内部に没入する方向に付勢される。これにより、押圧部５７が第二スラスト軸受本体３４から離れる方向に移動する。
なお、本実施形態では、弾性部材としてスプリング５６を採用したが、これに限ることはない。例えば、板バネやエラストマーを用いてもよい。
【００４１】
制御器１９は、作動油供給装置１８を制御するコンピューターである。制御器１９は、ガスタービン１の出力、温度測定装置３０によって測定される温度等を監視する機能を有している。
【００４２】
ケーシング７には、第一スラストカラー３５（図２参照）と第二スラストカラー３６の間の空間をシールするシール装置３７が設けられている。シール装置３７は、ケーシング７の内周面に配置されたリング状のシール装置本体３８と、シール装置本体３８からロータ２の外周面に向かって突出する複数のシールフィン３９とを有している。
【００４３】
次に、本実施形態のガスタービン１における荷重制御装置１６の制御方法について説明する。本実施形態のガスタービン１は、ロータ２のスラスト荷重（軸方向に働く力）を受け止めるスラスト軸受装置３１，３２を有している。荷重制御装置１６は、第一スラスト軸受装置３１の許容以上のスラスト荷重が発生した場合に、第二スラスト軸受装置３２を軸方向に押圧することによって、スラスト荷重を分散する機能を有している。
【００４４】
荷重制御装置１６の制御方法は、主に第一スラスト軸受装置３１で荷重を受け止める第一運転工程と、荷重を監視する荷重監視工程と、荷重が予め定められた値に達した場合に第一スラスト軸受装置３１及び第二スラスト軸受装置３２で荷重を受け止める第二運転工程と、を有する。
荷重監視工程において、制御器１９はガスタービン１の出力を監視する。ここで、ガスタービン１の出力は、第一スラスト軸受装置３１にかかるスラスト荷重と比例しているため、ガスタービン１の出力が上昇するに従って、スラスト荷重も増大する。
なお、スラスト荷重を監視する方法は出力に限ったことではなく、スラスト荷重に相当又は比例するパラメータであればよい。例えばスラスト荷重そのもの、回転機械の回転数、回転機械又は軸受の部材のメタル温度、軸受の廃油温度など、又はこれらの組合せでもよい。また、ガスタービン１の車室圧又は圧縮機２０の圧力比でもよい。
【００４５】
制御器１９は、ガスタービン１の出力が予め定められた出力値Ｐに達したことを検知すると、第二運転工程として、第二スラスト軸受装置３２を移動させる。
第二運転工程において、制御器１９は、作動油供給装置１８に対して駆動装置１７のボックス５３に作動油を供給するように指令する。これにより、プレート５５が軸方向上流側に移動して、押圧部５７が第二スラスト軸受本体３４のキャリアリング５１を押圧する。これにより、軸受パッド５０が第二スラストカラー３６に押圧され、第二スラスト軸受装置３２が機能する。
【００４６】
第二運転工程にて参照されるガスタービンの出力値Ｐは、第一スラスト軸受本体３３の定格荷重に基づいて決定される。出力値Ｐは、例えば、第一スラスト軸受本体３３にかかるスラスト荷重が、定格荷重に達した際のガスタービン１の出力を用いて設定することができる。
【００４７】
また、荷重制御装置１６は、ガスタービン１の出力に応じて押圧部５７によって第二スラスト軸受本体３４を押圧する押圧力を調整することができる。例えば、上記した出力値Ｐよりも出力が高くなるに従って、押圧力を増大させることができる。
【００４８】
上記実施形態によれば、スラスト軸受装置に対して軸方向にかかるスラスト荷重が過大になった場合において、第二スラスト軸受本体３４を押圧して第一スラスト軸受装置３１にかかるスラスト荷重を制御することによって、両スラスト軸受装置３１，３２の荷重を平均化することができる。これにより、スラスト軸受装置を過大な荷重に対応させることができる。
【００４９】
また、複数の駆動ロッド５４が周方向に延在するプレート５５に連結されていることによって、複数の押圧部５７の押圧力を平均化することができる。
また、駆動装置１７にスプリング５６を設けたことによって、第二空間Ａ２内の油圧が低い状態において、駆動ロッド５４をボックス５３の内部に没入させることができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、第二スラスト軸受本体３４は、第二スラストカラー３６の軸方向の片側にのみ配置されている。スラスト軸受本体をスラストカラーの両側に配置しないことによって、スラスト軸受本体の数を低減することができる。即ち、第一スラスト軸受装置３１に過大なスラスト荷重がかけられた場合にのみ第二スラスト軸受装置３２を使用するため、スラスト荷重が過大になった場合にスラスト荷重がかからない方向にスラスト軸受装置を配置する必要はない。
【００５１】
また、油を供給する系統として、潤滑油を供給する系統である潤滑油供給装置１３，１５と、作動油を供給する作動油供給装置１８の二系統が存在することによって、油圧を独立して制御することができる。
また、第一スラスト軸受本体３３が第一スラストカラー３５の軸方向の両側に配置されていることによって、ガスタービン１の出力が低い場合等、ロータ２が軸方向の上流側に押圧された場合においても、ロータ２のスラスト荷重を受け止めることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、第一スラスト軸受装置３１にかかるスラスト荷重を低減するために、第二スラスト軸受本体３４を押圧する構成としたが、これに限ることはない。第二スラスト軸受装置３２にかかるスラスト荷重を低減するために、第一スラスト軸受本体３３を押圧する構成としてもよい。
【００５３】
（第一変形例）
次に、本発明の実施形態のガスタービンの第一変形例について説明する。
上記実施形態のガスタービン１においては、荷重制御装置１６をガスタービン１の出力に基づいて制御する構成としたがこれに限ることはない。第一スラスト軸受装置３１にて使用された潤滑油の温度は、第一スラスト軸受装置３１にかかるスラスト荷重に比例して上昇する。よって、第一潤滑油回収ライン２９Ａに設けられている温度測定装置３０によって測定される潤滑油の温度に基づいて荷重制御装置１６を制御してもよい。
制御器１９は、第一潤滑油回収ライン２９Ａを流れる潤滑油の温度が予め定められた温度に達したことを検知すると、第二運転工程を実行する。
【００５４】
上記変形例によれば、スラスト軸受装置の負荷が反映される潤滑油の温度に基づいて、荷重制御装置１６を制御することができる。
また、シール装置３７が設けられていることによって、第一スラスト軸受装置３１にて使用された潤滑油と第二スラスト軸受装置３２にて使用された潤滑油とが混ざり合うことを防止することができる。これにより、第一スラスト軸受装置３１にて使用された潤滑油の温度をより正確に測定することができる。
【００５５】
なお、荷重制御装置１６を制御するために参照する要素は、上記したガスタービン１の出力、潤滑油の温度に限ることはない。例えば、ケーシング７のメタル温度や、車室内部の圧力や、ガスタービン１の回転数を参照してもよい。
【００５６】
（第二変形例）
次に、本発明の実施形態のガスタービンの第二変形例について説明する。
上記実施形態のガスタービン１においては、駆動装置１７は、第二スラスト軸受本体３４のキャリアリング５１を押圧する構成としたがこれに限ることはない。図４に示すように、本変形例の駆動装置１７は、駆動装置１７の駆動ロッド５４の押圧部５７が、第二スラスト軸受本体３４の軸受パッド５０を直接押圧するように構成されている。駆動ロッド５４は、第二スラスト軸受本体３４のキャリアリング５１に形成されている貫通孔５１Ａを貫通している。
【００５７】
（第三変形例）
次に、本発明の実施形態のガスタービンの第三変形例について説明する。
上記実施形態のガスタービン１においては、圧縮コイルばねであるスプリング５６の弾性力を壁部５３Ａとプレート５５とが離間するように作用させることによって、押圧部５７を第二スラスト軸受本体３４から離間させる構成としたがこれに限ることはない。
図５に示すように、本変形例の駆動装置１７は、押圧部５７の背面５７Ａと、ボックス５３の軸方向下流側の壁部５３Ｂとを接続するスプリング５６Ｃを有している。本実施形態のスプリング５６Ｃは引張コイルばねである。スプリング５６Ｃの一端は、押圧部５７の背面５７Ｃに固定部５８を介して固定されている。スプリング５６Ｃの他端は、ボックス５３の壁部５３Ｂに固定部５９を介して固定されている。
【００５８】
伸ばされたスプリング５６Ｃが元に戻る弾性力によって、押圧部５７と壁部５３Ｂとが接近する方向に付勢される。即ち、スプリング５６Ｃによって駆動装置１７の駆動ロッド５４（押圧部５７）がボックス５３の内部に没入する方向に付勢される。これにより、押圧部５７が第二スラスト軸受本体３４から離れる方向に移動する。
この変形例によれば、第一実施形態の駆動装置１７が有するプレート５５を不要とすることができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態では、回転機械としてガスタービンを例示したが、スラスト荷重を発生させるロータを有する回転機械であれば、例えば、蒸気タービン、軸流圧縮機等、他の回転機械に本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、第一スラスト軸受装置３１及び第二スラスト軸受装置３２の両方が、ティルティングパッド軸受であるとしたが、これに限ることはない。例えば、第一スラスト軸受装置３１及び第二スラスト軸受装置３２のうち一方をスラストころ軸受としてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  ガスタービン
２  ガスタービンロータ
３  ガスタービン車室
５  第一軸受装置
６  第二軸受装置
７  ケーシング
１０  燃焼器
１１  第一ジャーナル軸受装置
１３  第一潤滑油供給装置（第二油供給系統）
１４  第二ジャーナル軸受装置
１５  第二潤滑油供給装置
１６  荷重制御装置
１７  駆動装置
１８  作動油供給装置（第一油供給系統）
１９  制御器
２０  圧縮機
２５  圧縮機車室
２８  潤滑油供給ライン
２９  潤滑油回収ライン
３０  温度測定装置
３１  第一スラスト軸受装置
３２  第二スラスト軸受装置
３３  第一スラスト軸受本体
３４  第二スラスト軸受本体
３５  第一スラストカラー
３６  第二スラストカラー
３７  シール装置
３８  シール装置本体
３９  シールフィン
４０  タービン
４５  タービン車室
５０  軸受パッド
５１  キャリアリング
５３  ボックス
５４  駆動ロッド
５５  プレート
５６，５６Ｃ  スプリング（弾性部材）
５７  押圧部
Ａｒ  軸線
【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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