(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由側端部はジャーナル軸受により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受により軸方向に固定されるロータと、固定側端部が前記スラスト軸受により軸方向に固定される車室とを備える蒸気タービンにおいて、前記ロータに対する前記車室の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、
前記車室のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり、軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板と、
前記低圧車室端板を軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータとを備え、
前記車室は、前記低圧車室端板よりも軸方向固定側においてアンカーボルトで固定されることを特徴とする車室位置調整装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続することを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
【請求項３】
前記ジャーナル軸受は、前記車室に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアームが形成される軸受箱を有し、
前記アクチュエータは、前記アームのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続することを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
【請求項４】
前記ロータと前記車室の熱伸びの変位量の差である熱伸び差を計測する第１センサと、
前記第１センサの計測値に基づき前記アクチュエータを制御する制御器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
【請求項５】
前記アクチュエータの推力を計測する第２センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第２センサによる計測値が第１所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
【請求項６】
前記低圧車室端板の歪み力を計測する第３センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第３センサによる計測値が第２所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
【請求項７】
前記低圧車室端板の振動を計測する第４センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第４センサによる計測値が第３所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
【請求項８】
前記ロータの回転トルクを計測する第５センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第５センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最大出力の位置となるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
【請求項９】
前記車室内の温度計測する第６センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第６センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最高効率となるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
【請求項１０】
前記車室は台板を介して基礎上に固定され、
前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における前記基礎上にはそれぞれ反力受けが配され、
前記反力受けは下方が前記台板へ向け延伸して固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設されることを特徴とする請求項２に記載の車室位置調整装置。
【請求項１１】
前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設されることを特徴とする請求項２に記載の車室位置調整装置。
【請求項１２】
前記アームの固定側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記アームとの間に介設されることを特徴とする請求項３に記載の車室位置調整装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、径方向において前記低圧車室端板の最外径以内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
【請求項１４】
前記低圧車室端板は、径方向において略半円形に拡張し、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状であることを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラント等で使用される蒸気タービンの車室位置調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、例えば発電プラントにおいて発電機へ動力を供給するために使用されるものであり、蒸気タービンに備わるロータは、車室の前方においてジャーナル軸受により径方向の位置が固定され、車室の後方においてスラスト軸受により軸方向の位置が固定されている。【０００３】
蒸気タービンでは、ロータ及びタービンケーシング（内車室）において、熱膨張によりスラスト軸受からのロータ軸方向の長さが伸びる。これを熱伸びという。この熱伸びの変位量は、内車室側よりもロータ側の方が大きいものとなる。以下では、ロータと内車室の熱伸びの変位量の差を「熱伸び差」と呼称する。この熱伸び差は、タービン効率の低下を招いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３‐２３４６６４号公報
【特許文献２】特開２０１３‐１７０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、車室における高圧タービンダミー部では、内周面にＡＣＣアブレーダブルシールが設けられており、このＡＣＣアブレーダブルシールには、ロータ側へ突起したシールダムがロータ軸方向に所定間隔毎に形成されている。また、ロータには車室側に突起したシールフィンがロータ軸方向に所定間隔毎に設けられている。そして、ＡＣＣアブレーダブルシールに形成されたシールダムと、ロータに形成されたシールフィンとは、ロータ軸方向に離間して形成されている。【０００６】
しかしながら、熱伸び差が発生すると、シールフィンとシールダムの相対位置がずれ、シールフィンがシールダムに接触する虞がある。よって、予め熱伸び差を考慮してクリアランスを広げた設計としておく必要があるが、これにより、当該部のリークが増加し、タービン効率が低下してしまう。【０００７】
あるいは、熱伸び差が発生することにより、シールフィンがシールダムから乗り外れる虞もある。これにより、シールダムとシールフィンとのリーク増加により蒸気タービン効率が低下する。【０００８】
一方、車室における高圧タービン翼列部では、内周面に軸シール（ラビリンスシール等）が設けられており、この軸シールは、ロータに対向する面がスラスト軸受に近づくにつれロータ側に近接するステップ状となっている。さらに、このステップ毎にロータ側へ突起したシールフィンが形成されている。また、ロータに設けられた動翼は、車室に対向する面がステップ状になっており、スラスト軸受に近づくにつれ車室側に近接する。そして、軸シールの各シールフィンは、動翼の各ステップに対し、最適位置に配される。【０００９】
しかしながら、熱伸び差が発生すると、軸シールのシールフィンが最適位置から外れ、動翼のステップから乗り外れる虞がある。これにより、シールフィンと動翼とのリークが増加し、タービン効率が低下する。【００１０】
上記課題を解決するため、既存の技術として、熱伸び差にあわせて、車室やロータをアクチュエータにより位置決め調整する方法がある。【００１１】
ロータ側のパッシブ制御にて熱伸び差の調整を行う場合には、例えば、ロータの熱伸びを吸収できる軸継手（ギヤカップリング、線膨張係数の小さい材料の継手等）を適用し、熱伸び差を低減するという方法がある。しかしながら、この方法では、センサフィードバックがないため、熱伸び差を目標値内に高精度で制御できないという問題がある。【００１２】
ロータ側のアクティブ制御にて熱伸び差の調整を場合には、例えば、スラスト軸受背面より位置決め機構（アクチュエータ）にて軸受パッドを押し、熱伸び差を調整する方法がある。しかしながら、この方法では、スラスト軸受等のケーシング内部にアクチュエータを内蔵する必要があり、トラブル発生時に即時対応できず、また、既設の蒸気タービンへの適用が困難という問題がある。【００１３】
車室側のパッシブ制御にて熱伸び差を調整する場合には、例えば、タイビームが熱伸びすることで、基礎と連結している内車室に熱伸びが伝わり、ロータの熱伸びと同等になり、熱伸び差を低減する方法がある。しかしながら、この方法においては、センサフィードバックがないため、熱伸び差を目標値内に高精度で制御できないという問題がある。【００１４】
したがって、車室側のアクティブ制御にて熱伸び差を調整するのが望ましい。この方法には、例えば上記特許文献１に記載されるように、熱伸び差を計測し、油圧・空圧等のアクチュエータで能動的に内車室全体を移動させ、熱伸び差を低減する方法がある。【００１５】
しかしながら、上記特許文献１に記載される方法においては、通常運転時や地震時等に発生するスラスト荷重は過大であるため、アクチュエータで支持する場合はアクチュエータや反力受けを大型化する必要があり、設置スペース確保が困難であり、また、アクチュエータの推力喪失時に、翼接触のリスクがあるという問題がある。【００１６】
したがって本発明では、上記技術的課題に鑑み、スラスト荷重をアンカーボルトで受けつつ、熱伸び差をキャンセルすることで、タービン効率改善を図ることができる、車室位置調整装置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】
【００１７】
上記課題を解決する第１の発明に係る車室位置調整装置は、
自由側端部はジャーナル軸受により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受により軸方向に固定されるロータと、固定側端部が前記スラスト軸受により軸方向に固定される車室とを備える蒸気タービンにおいて、前記ロータに対する前記車室の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、
前記車室のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり、軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板と、
前記低圧車室端板を軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータとを備え、
前記車室は、前記低圧車室端板よりも軸方向固定側においてアンカーボルトで固定されることを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第３の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
前記アクチュエータは、前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続する
ことを特徴とする。【００２０】
上記課題を解決する第４の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
前記ジャーナル軸受は、前記車室に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアームが形成される軸受箱を有し、
前記アクチュエータは、前記アームのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続する
ことを特徴とする。【００２１】
上記課題を解決する第５の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
前記ロータと前記車室の熱伸びの変位量の差である熱伸び差を計測する第１センサと、
前記第１センサの計測値に基づき前記アクチュエータを制御する制御器とを備える
ことを特徴とする。【００２２】
上記課題を解決する第６の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
前記アクチュエータの推力を計測する第２センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第２センサによる計測値が第１所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする。【００２３】
上記課題を解決する第７の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
前記低圧車室端板の歪み力を計測する第３センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第３センサによる計測値が第２所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする。【００２４】
上記課題を解決する第８の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第５のいずれか１つの発明に係る車室位置調整装置において、
前記低圧車室端板の振動を計測する第４センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第４センサによる計測値が第３所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする。【００２５】
上記課題を解決する第９の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第５のいずれか１つの発明に係る車室位置調整装置において、
前記ロータの回転トルクを計測する第５センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第５センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最大出力の位置となるように、前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする。【００２６】
上記課題を解決する第１０の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
前記車室内の温度計測する第６センサをさらに備え、
前記制御器は、前記第６センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最高効率となるように、前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする。【００２７】
上記課題を解決する第１１の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第３の発明に係る車室位置調整装置において、
前記車室は台板を介して基礎上に固定され、
前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における前記基礎上にはそれぞれ反力受けが配され、
前記反力受けは下方が前記台板へ向け延伸して固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
ことを特徴とする。【００２８】
上記課題を解決する第１２の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第３の発明に係る車室位置調整装置において、
前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
ことを特徴とする。【００２９】
上記課題を解決する第１３の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第４の発明に係る車室位置調整装置において、
前記アームの固定側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
前記アクチュエータは、前記反力受けと前記アームとの間に介設される
ことを特徴とする。【００３０】
上記課題を解決する第１４の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第１の発明に係る車室位置調整装置において、
前記アクチュエータは、径方向において前記低圧車室端板の最外径以内に配置される
ことを特徴とする。【００３１】
上記課題を解決する第１５の発明に係る車室位置調整装置は、
上記第１の発明に係る車室位置調整装置において、
径方向において略半円形に拡張し、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る車室位置調整装置によれば、スラスト荷重をアンカーボルトで受けつつ、熱伸び差をキャンセルすることで、タービン効率改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１における蒸気タービンの車室及びその周辺の断面図である。
【図２】ダイヤフラム状部分を有する車室形状の例を示す図である。（ａ）は図１のａ‐ａ断面図、（ｂ）は車室の斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における蒸気タービンの車室及びその周辺の概略図である。（ａ）は部分上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部分正面図である。
【図４】本発明の実施例１におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。
【図５】図２（ａ）に対応する、アクチュエータの引張位置とＦＥＭによる変形解析結果の例を示す図である。（ａ）は変形前の状態を表し、（ｂ）は変形後の状態を表している。
【図６】本発明の実施例１におけるアクチュエータの制御システムを説明するブロック図である。
【図７】本発明の実施例１の制御器により制御される油圧ユニットの構造を説明する回路図である。
【図８】本発明の実施例２におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。
【図９】本発明の実施例３におけるアクチュエータの設置箇所を説明するための図４（ｃ）に対応した部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る車室位置調整装置を実施例にて図面を用いて詳述する。
【００３５】
［実施例１］
図１は、蒸気タービンの車室及びその周辺の概略的断面図であり、紙面左側が自由側、右側が固定側となる。図１では、ロータ１２の自由側を支持するジャーナル軸受、及び、ロータ１２の固定側を支持するスラスト軸受は省略してあるが、「スラスト軸受設置箇所」の軸方向位置は破線で示している。また、スラスト軸受設置箇所の破線を起点とした白抜き矢印は、その起点からロータ１２の熱伸びが発生していることを示しており、矢印の向きがロータ１２の熱伸びの方向を示している。
【００３６】
本実施例に係る車室位置調整装置は、車室側を軸方向に位置決め制御するものである。また、本実施例では、上記特許文献１のように車室１１全体を軸方向に完全フリーにするのではなく、車室１１は図１中に破線で示した「車室アンカー点」の軸方向位置において、アンカーボルトで固定しておく。なお、車室アンカー点の破線から出ている白抜き矢印は、車室１１の熱伸びを表している。また、車室アンカー点の破線を起点とした白抜き矢印は、その起点から車室１１の熱伸びが発生していることを示しており、矢印の向きが車室１１の熱伸びの方向を示している。
【００３７】
さらに、外面にリブ１１Ｂが設けられた低圧車室１１Ａの軸方向自由側を向く端面の板（低圧車室端板）１１ａ（図１中に破線枠で示している）をダイヤフラム状の柔軟構造とする。具体的には、圧力変形の影響を抑えられる低圧車室端板１１ａを薄肉化し、薄肉化した部分で熱伸び差調整代±２ｍｍの変形ができるように強度設計を行う。そして、この低圧車室端板１１ａをアクチュエータにて変形させる。なお、低圧車室端板１１ａは、径方向において略半円形に拡張し、図１に示すように、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状である。
【００３８】
すなわち、スラスト荷重はアンカーボルトで受け、車室１１の一部（低圧車室端板１１ａ）をダイヤフラム状に変形させて内部の翼環を位置決め調整する。
【００３９】
仮に、車室１１を完全フリーにした場合、車室１１に作用する全スラスト荷重（圧力差、熱伸び、あるいは、地震加速度等による荷重）をアクチュエータで支持する必要があり、アクチュエータ推力喪失時などのトラブルによる翼接触、アクチュエータ大型化等の問題が発生する。よって、本実施例では、スラスト荷重はアンカーボルトで受け、車室１１の一部（低圧車室端板１１ａ）をダイヤフラム状に変形させ、位置決め調整することで、万一のフェイルセーフが可能となり、アクチュエータの小型化を図ることもできる。
【００４０】
図２は、ダイヤフラム状部分を有する車室形状の例を示す図である。図２（ａ）は図１のａ‐ａ断面図、図２（ｂ）は車室の斜視図である。
ダイヤフラム状の低圧車室端板１１ａは、剛体部分（高圧車室）１１ｂが軸方向自由側に向かって移動調整する際に、たわみ変形する。これにより、車室１１がアンカーで固定されたまま、剛体部分（高圧車室）１１ｂのみを±２ｍｍ移動調整することが可能となる。
【００４１】
図３は、蒸気タービンの車室１１及びその周辺の概略図である。図３（ａ）は部分上面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は部分正面図である。また図３（ｂ）では、スラスト軸受１６を図示している。さらに、図３（ａ）（ｂ）には、車室アンカー点の軸方向位置を示す破線が付されており、この破線を起点とする白抜き矢印は図１と同様である。また、スラスト軸受１６を起点とする白抜き矢印も、図１のスラスト軸受設置箇所を起点とする白抜き矢印と同様である。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、車室１１、ジャーナル軸受の軸受箱１３、スラスト軸受１６は基礎１４上に載置されており、図３（ａ）に示すように、車室１１は基礎１４に対し、車室１１のロータ径方向かつ水平方向両端において、低圧車室端板１１ａよりもロータ軸方向固定側に配されたアンカーボルト１５によって、固定されている。車室１１は、図中の白抜き矢印のように、ロータ軸方向においてアンカーボルト１５から固定側へ熱伸びすることとなる。
【００４３】
軸受箱１３は、車室１１とロッド（図示略）にて固定されている。また、軸受箱１３に対し、ロータ１２はロータ軸方向に移動可能となっている。したがって、軸受箱１３は車室１１の熱伸びによってロータ軸方向に動くことになる。なお、ロータ１２（図３では省略）は、白抜き矢印のごとく、スラスト軸受１６から自由側へ熱伸びすることとなる。
【００４４】
図４は、本実施例におけるアクチュエータ１７の設置箇所を説明する概略図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。なお、図４（ａ）（ｂ）では、スラスト軸受の記載を省略している。
【００４５】
図４（ｃ）に示すように、アンカーボルト１５は、車室１１、台板１４ａ、基礎１４を貫通して配されることで、車室１１は、台板１４ａを介して基礎１４に固定されている。
【００４６】
また、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け１８が配されている。さらに、反力受け１８は下方が台板１４ａへ向け延伸しており、この延伸部分と台板１４ａとが溶接やボルト等で固定されている。そして、反力受け１８と低圧車室端板１１ａとの間にアクチュエータ１７が介設され固定されている。すなわち、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端にそれぞれアクチュエータ１７が接続している。
【００４７】
本実施例に係る車室位置調整装置は、熱伸び差が生じた際に、アクチュエータ１７が低圧車室端板１１ａを自由側（熱伸び方向）に引っ張る。すると、図４（ａ）（ｂ）に破線で示すように、低圧車室端板１１ａがロータ熱伸び方向（ロータ径方向自由側）に伸びるように変形し、これにより、車室１１及び車室１１に固定された軸受箱１３がロータの熱伸び方向（ロータ径方向自由側）にずれる。よって、熱伸び差をキャンセルすることができる。
【００４８】
アクチュエータ１７が低圧車室端板１１ａを引っ張ったときの反力はアンカーボルト１５で受けることになる。また、アクチュエータ１７には、例えば圧力式を用いる。特に、炉内構造物等の数百ｔの重量物取替工事等でも使用される油圧ジャッキ等が好ましい。
【００４９】
すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、自由側端部はジャーナル軸受（図示略）により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受１６により軸方向に固定されるロータ１２と、固定側端部がスラスト軸受１６により軸方向（ロータ軸方向）に固定される車室１１とを備える蒸気タービンにおいて、ロータ１２に対する車室１１の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、車室１１のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板１１ａと、低圧車室端板１１ａを軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータ１７とを備えるものである。
【００５０】
また、車室１１は、低圧車室端板１１ａよりも軸方向固定側においてアンカーボルト１５で固定されるものである。さらに、アクチュエータ１７は、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続するものである。
【００５１】
さらに、車室１１は台板１４ａを介して基礎１４上に固定され、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け１８が配され、反力受け１８は下方が台板１４ａへ向け延伸して固定され、アクチュエータ１７は、反力受け１８とリブ１１ａとの間に介設されるものである。
【００５２】
図５は、図２（ａ）に対応する、アクチュエータの引張位置とＦＥＭによる変形解析結果の例を示す図である。図５（ａ）は変形前の状態を表し、図５（ｂ）は変形後の状態を表している。
図５（ｂ）に示すアクチュエータ引張位置（低圧車室端板１１ａの最外径位置）ｂでの引っ張りは、低圧車室端板１１ａが最も変形し、最大応力が大きくなるとともに、剛体部分（高圧車室）１１ｂの自由側端部の移動量が最小となる最悪条件である。当該条件での解析の結果、低圧車室端板１１ａの応力は溶接部で最大１５１．９ＭＰａであり許容応力１９９．９ＭＰａ（１．５σａ）以下を満足するとともに、剛体部分（高圧車室）１１ｂの自由側端部が最小条件でも２．２ｍｍ移動し、必要な熱伸び差移動量を確保できることがわかった。したがって、径方向において低圧車室端板１１ａの最外径以内にアクチュエータを配置し引っ張ることで、熱伸び差調整が可能となると考える。
【００５３】
特に、剛体部分（高圧車室）１１ｂにアクチュエータを配置し引っ張ることで、応力的にも制御精度的にも熱伸び差調整がしやすくなる。
【００５４】
図６は、本実施例におけるアクチュエータ１７の制御システムを説明するブロック図である。なお、以下では、アクチュエータ１７が油圧シリンダであるものとして説明するが、本実施例はこれに限定されるものではない。
【００５５】
本実施例に係る車室位置調整装置は、上述した構成に加え、アクチュエータ１７を制御するために、図６に示すように、センサ２１、制御器２２、及び、油圧ユニット２３を備える。
【００５６】
センサ２１としては、まず、フィードバック用検出値を検出する、熱伸び差計（又は軸受箱変位計）を用いる。熱伸び差計は、軸受箱１３内に固定され、ロータ１２の位置を検出することで、車室１１とロータ１２との熱伸び差を計測するものである。なお、軸受箱変位計は、軸受箱１３の変位量を計測するものである。
【００５７】
さらに、信頼性向上のために、センサ２１は、熱伸び差計（又は軸受箱変位計）だけではなく、他のセンサも併用するのが望ましい。他のセンサとしては、アクチュエータ１７への指令値が過大な値にならないよう、監視及び制御、場合によってはトリップ（運転停止）する、監視・トリップ（運転停止）管理用センサ、さらには、発電効率の計画値と計測値とを比較及び評価する比較評価用センサを用いてもよい。
【００５８】
監視・トリップ管理用センサとしては、例えば、アクチュエータ１７の推力（油圧シリンダの荷重の力）を計測するアクチュエータ推力計（ロードセル）、低圧車室端板１１ａの歪み（応力）力を計測する歪み計、低圧車室端板１１ａの振動を計測する加速度計などの中から、一つ又は複数のものを用いる。
【００５９】
比較評価用センサとしては、例えば、ロータ１２の回転トルクを計測する軸トルク計、車室１１内の温度を計測する車室内温度計のうち、一方又は両方を用いる。
【００６０】
制御器２２は、油圧ユニット２３を介してアクチュエータ１７を制御する。まず、上記熱伸び差計としてのセンサ２１による熱伸び差の計測値（又は、軸受箱変位計としてのセンサ２１による軸受箱１３の変位量の計測値）に基づき、熱伸び差が０（又は予め入力された目標値）となるようにアクチュエータ１７を制御する。具体的には、アクチュエータ１７の制御量を計算し、目標の制御量となるように、油圧ユニット２３を介してアクチュエータ１７を制御する（さらに、目標制御速度を設定しておき、軸受箱１３の変位量から変位速度を求め、これをアクチュエータ１７の制御に用いてもよい）。
【００６１】
また、センサ２１としてさらに上記アクチュエータ推力計を用いる場合、制御器２２は、アクチュエータ推力計としてのセンサ２１によるアクチュエータ１７の推力の計測値が、所定の力（第１所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７の制御を行う。
【００６２】
また、センサ２１としてさらに上記歪み計を用いる場合、制御器２２は、低圧車室端板１１ａの強度の監視のため、歪み計としてのセンサ２１による低圧車室端板１１ａの歪みの計測値が、所定の歪み（第２所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７制御を行う。
【００６３】
また、センサ２１としてさらに上記加速度計を用いる場合、制御器２２は、加速度計としてのセンサ２１による低圧車室端板１１ａの振動の計測値が、所定の振動（第３所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７制御を行う。
【００６４】
そして、センサ２１としてさらに上記軸トルク計を用いる場合、制御器２２は、軸トルク計としてのセンサ２１による軸トルクの計測値に基づき、車室１１のロータ１２とのロータ軸方向相対位置が蒸気タービンの最大出力の位置となるように、アクチュエータ１７を制御し、熱伸び差を調整する。
【００６５】
そして、センサ２１としてさらに上記車室内温度計を用いる場合、制御器２２は、車室内温度計としてのセンサ２１による車室１１内のガス温度の計測値に基づき、車室１１のロータ１２とのロータ軸方向相対位置が蒸気タービンの最高効率となるように、アクチュエータ１７を制御し、熱伸び差を調整する。
【００６６】
本実施例に係る車室位置調整装置は、上述のような構成とすることにより、制御器２２によりアクチュエータ１７を制御することで、低圧車室端板１１ａをロータ熱伸び方向に伸ばし、熱伸び差をキャンセルすることができる。
【００６７】
図７は、制御器２２により制御される油圧ユニット２３の構造を説明する回路図である。図７に示すように、油圧ユニット２３は、油圧タンク２３ａ、フィルタ２３ｂ、モータ２３ｃ、油圧ポンプ２３ｄ、逆止弁２３ｅ、リリーフバルブ２３ｆ、圧力計２３ｇ、ソレノイドバルブ２３ｈ、パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊ、速度制限絞り２３ｋ，２３ｌを備えている。
【００６８】
油圧ポンプ２３ｄは、フィルタ２３ｂを介して油圧タンク２３ａから油を吸い上げ、油圧ユニット２３の固定側へ送るものであり、接続するモータ２３ｃによって作動する。また、油圧ポンプ２３ｄは、その固定側において（逆止弁２３ｅを介して）リリーフバルブ２３ｆとソレノイドバルブ２３ｈとに並列接続している。また、油圧ポンプ２３ｄとソレノイドバルブ２３ｈとの間には圧力計２３ｇが設けられている。なお、リリーフバルブ２３ｆは、油圧が設定以上の圧力に上昇するのを防止するものである。
【００６９】
ソレノイドバルブ２３ｈは、油圧ポンプ２３ｄにより送られてきた油の流れる方向を２方向に切り換えるものであり、ソレノイドバルブ２３ｈの固定側の一方には、パイロットチェックバルブ２３ｉ及び速度制限絞り２３ｋが設けられ、他方には、パイロットチェックバルブ２３ｊ及び速度制限絞り２３ｌが設けられている。
【００７０】
パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊは、例えば停電等でポンプ停止となった場合、油圧シリンダとしてのアクチュエータ１７の位置を保持するように調整するバルブである。
【００７１】
速度制限絞り２３ｋ，２３ｌは、それぞれパイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊの固定側に設けられており、速度制限絞り２３ｋは、アクチュエータ１７で車室１１を押すときの速度制限絞り（メータイン）である。また、車室１１内圧力の変動等で車室１１側からアクチュエータ１７を押す方向に衝撃荷重が加わった時の速度制限としても機能する。一方、速度制限絞り２３ｌは、アクチュエータ１７で車室１１を引き位置決めするときの速度制限絞り（メータイン）である。
【００７２】
すなわち、アクチュエータ１７を油圧（もしくは空圧）方式とする場合には、停電等によりアクチュエータ１７の推力が喪失しないよう、パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊを設けており、突発的なアクチュエータ１７の動作がないよう、速度制限絞り２３ｋ，２３ｌを入れて動作速度を制限するものとする。
【００７３】
以上、本実施例に係る車室位置調整装置について説明したが、本実施例に係る車室位置調整装置では、熱伸び差をセンサフィードバックし車室位置決め調整することで、タービン効率改善を図ることができる。
【００７４】
また、本実施例に係る車室位置調整装置では、地震等により過大なスラスト荷重が作用した場合でも、アクチュエータではなくアンカーボルトで受けることができ、翼接触等の重大事故を回避できる。
【００７５】
さらに、本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータが誤作動した場合でも、アンカーボルトにより車室を固定しているため、翼接触等の重大事故を回避できる。
【００７６】
さらに、本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータは車室変形に必要な推力のみとすることができ、小型・安価なものを採用できる。
【００７７】
そして、本実施例に係る車室位置調整装置を用いることにより、最大出力点あるいは最高効率点での運転が可能となる。
【００７８】
［実施例２］
本実施例に係る車室位置調整装置は、本発明の実施例１に係る車室位置調整装置のアクチュエータの取付け位置を変更したものである。以下では、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同一の構成については極力説明を省略する。
【００７９】
図８は、本実施例におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。なお、図８（ａ）（ｂ）では、スラスト軸受の記載を省略している。
【００８０】
本実施例に係る車室位置調整装置に備わるジャーナル軸受の軸受箱３３は、軸受箱１３の形状を一部変更したものである。また、アクチュエータ２７は軸受箱３３に接続している。
【００８１】
軸受箱３３は、ロータ径方向かつ水平方向両側面にそれぞれ同方向に延伸するアーム３３ａが形成されている。アクチュエータ２７はアーム３３ａに対し、ロータ軸方向固定側から固定され、軸受箱３３をロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に押す。
【００８２】
反力受け２８はロータ軸方向固定側において、強固なボルト（アンカーボルト等）２９で基礎１４に固定されており、アクチュエータ２７は反力受け２８に固定されている。なお、ボルト２９は一つでも複数でもよい。
【００８３】
本実施例に係る車室位置調整装置は、熱帯び差が生じた際に、アクチュエータ２７により軸受箱３３をロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に押す。すると、低圧車室端板１１ａは図８（ａ）（ｂ）に示す破線のとおり、ロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に伸びるようにして変形する。これにより、車室１１及び軸受箱３３はロータ熱伸び方向にずれる。よって熱伸び差をキャンセルすることができる。
【００８４】
なお、その際のアクチュエータ２７の反力は反力受け２８で受ける。反力受け２８は、ボルト２９で固定されているため、アクチュエータ２７の反力で動かないようになっている。
【００８５】
なお、軸受箱３３（及び車室１１）を熱伸び方向に調整する際、ロータ軸方向のしゅう動抵抗として２８３８ｋＮ（約２９０ｔｏｎｆ）の力を要する。これを２つのアクチュエータ２７で押引するとして、１つあたり１４１９ｋＮ以上の推力が必要となる。この推力を得られ、かつコンパクトな設計とするため、アクチュエータ２７は、７０ＭＰａの高圧油圧アクチュエータとする。
【００８６】
すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、ジャーナル軸受（図示略）は、車室１１に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアーム３３ａが形成される軸受箱３３を有し、アクチュエータ２７は、アーム３３ａのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続するものである。
【００８７】
また、アーム３３ａの固定側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け２８が固定され、アクチュエータ２７は、反力受け２８とアーム３３ａとの間に介設されるものである。
【００８８】
本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３側にアクチュエータ２７を設置するため、接続する箇所の基礎からの高さは比較的低くなり、反力受け２８のサイズを小さくすることができる。また、取付け作業等も容易となる。
【００８９】
本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３の表面温度は約６０°以下であり、しかもアーム３３ａを介して接続しているため、アクチュエータ２７は常温で使用できる。
【００９０】
本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３は熱膨張による径方向変形は無視できるため、アクチュエータ２７と接続部にユニバーサルジョイントを装着する必要がない。
【００９１】
［実施例３］
本実施例に係る車室位置調整装置は、本発明の実施例１に係る車室位置調整装置の反力受け１８の形状を変更したものである。以下では、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同一の構成については極力説明を省略する。
【００９２】
図９は、本実施例におけるアクチュエータ１７の設置箇所を説明するための図４（ｃ）に対応した部分拡大図である。
【００９３】
本実施例に係る車室位置調整装置は、実施例１同様、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端にそれぞれアクチュエータ１７が接続している。
【００９４】
アクチュエータ１７は、低圧車室端板１１ａの水平方向両側の自由側における基礎１４上の反力受け３８に固定されている。反力受け３８は、基礎１４に対し、強固なボルト（アンカーボルト等）３９によって固定されている。
【００９５】
すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け３８が固定され、アクチュエータ１７は、反力受け３８と低圧車室端板１１ａとの間に介設されるものである。
【００９６】
本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータ１７により低圧車室端板１１ａを引っ張ることで、低圧車室端板１１ａがロータ１２の熱伸び方向（軸方向自由側）に伸びるように変形する。その際、アクチュエータ１７の反力は反力受け３８で受ける。反力受け３８は、ボルト３９で固定されているため、アクチュエータ１７の反力で動かないようになっている。これにより、別の箇所に応力がかかり変形することがなくなり、より応答性が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、発電プラント等で使用される蒸気タービンの車室位置調整装置として好適である。
【符号の説明】
【００９８】
１１  車室
１１Ａ  低圧車室
１１ａ  低圧車室端板
１１Ｂ  リブ
１１ｂ  剛体部分（高圧車室）
１２  ロータ
１３，３３  軸受箱
１４  基礎
１４ａ  台板
１５  アンカーボルト
１６  スラスト軸受
１７，２７  アクチュエータ
１８，２８，３８  反力受け
２１  センサ
２２  制御器
２３  油圧ユニット
２３ａ  油圧タンク
２３ｂ  フィルタ
２３ｃ  モータ
２３ｄ  油圧ポンプ
２３ｅ  逆止弁
２３ｆ  リリーフバルブ
２３ｇ  圧力計
２３ｈ  ソレノイドバルブ
２３ｉ，２３ｊ  パイロットチェックバルブ
２３ｋ，２３ｌ  速度制限絞り
２９，３９  ボルト
３３ａ  アーム
【図１】
0006612433.tif 000002
【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】
0006612433.tif 000007
【図７】
0006612433.tif 000008
【図８】
0006612433.tif 000009
【図９】
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