(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の流体機械及び主電源に接続された発電機に設けられる第一の副軸と、第二の流体機械に設けられる第二の副軸とを、オーバーランニングクラッチにより連結する方法であって、
ａ）前記第二の副軸を、前記第一の副軸の回転速度よりも低い初期回転速度で回転させる工程と；
ｂ）前記主電源の電源周波数（２）を測定する工程と；
ｃ）前記第一の副軸と前記第二の副軸との差角を測定する工程と； 
ｄ）前記オーバーランニングクラッチが、前記第一の副軸と前記第二の副軸とを予め定められた目標連結角度で連結するよう、前記第二の副軸を、前記ｂ）工程で測定された前記電源周波数（２）、前記差角及び前記初期回転速度を用いて得られる加速度値で加速する工程と；
ｅ）前記第二の副軸の加速中、新しい電源周波数を測定する工程と；
ｆ）前記新しい電源周波数が、前記ｂ）工程で測定された前記電源周波数と異なっていた場合、当該新しい電源周波数を用いて得られる変更後の加速度値で前記第二の副軸を加速する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
ｇ）前記ｅ）工程と前記ｆ）工程とを少なくとも一回繰り返す工程
を含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
ｇ）前記ｅ）工程と前記ｆ）工程とを連続的に繰り返す工程
を含む方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記電源周波数（２）は、電気的に、及び／又は前記第一の副軸の回転速度を測定することによって測定される
方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法であって、
ｂ１）前記電源周波数（２）と、基準電源周波数（３）との間に差異（４）を形成する工程と；
ｃ１）前記差角、前記初期回転速度、及び前記基準電源周波数から、初期加速度値（６）を決定する工程と；
を含み、
前記ｄ）工程において、前記加速度値は、前記初期加速度値（６）と前記差異（４）を用いて決定される
方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記工程ｄ）を、前記工程ｃ）で測定される前記差角が基準差角と等しくなり次第行う
方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
ｂ１）前記電源周波数（２）と、基準電源周波数（３）との間に差異（４）を形成する工程と；
ｃ１）前記差角、前記初期回転速度、及び前記基準電源周波数から、初期加速度値（６）を決定する工程と；
を含み、
前記工程ｄ）において、前記加速度値は、前記初期加速度値（６）と前記差異を用いて決定される
方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記初期回転速度と、前記加速度値とを、入力値として前記第二の副軸の回転速度制御システムに入力する
方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第一の流体機械はガスタービンであり、前記第二の流体機械は蒸気タービンである
方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第一の流体機械は蒸気タービンであり、前記第二の流体機械は蒸気タービンである
方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発電所等で用いられる流体機械の中の軸列は、当該軸列が回転することにより振動が励起されることがある。しかしながら、このような軸列の振動は、当該軸列の耐用年数を短くするため、好ましくない。
【０００２】
クラッチを用いることにより、軸列は、連結されていないときは互いに独立して回転し、連結されているときは一緒に回転する複数の副軸に分割することができる。例えば、一方の副軸はガスタービンに設けられ、他方の副軸の蒸気タービンはガスタービンからの排熱で駆動されるようにすることができる。ガスタービンの起動時には、蒸気タービンを回転させるための十分な排熱が得られない。蒸気タービンにおけるベンチレーションを抑制するため、蒸気タービン側の副軸がガスタービン側の副軸の回転速度まで加速されたときのみ、従来、二つの副軸は互いに連結される。同様に、例えば火力と蒸気との複合発電所において、それぞれ蒸気タービンに設けられる二つの副軸は、クラッチにより連結と切り離しがなされる。火力と蒸気との複合発電所から熱を放出するために大量の蒸気が除去されるとき、二つの蒸気タービンのうちの一方の蒸気タービンを蒸気が流通しないよう、副軸の連結は解除される。
【０００３】
軸列の振動挙動は、二つの副軸の連結角度に依存することが知られている。従来、二つの副軸は、低い振動負荷となる望ましい連結角度が確立されるまで、切り離しと連結とが繰り返されていた。しかしながら、望ましい連結角度とは、偶然により得られるものでしかなく、また同時に、その精度は低いものでしかない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の技術的目的は、二つの副軸の連結角度を、高い信頼性かつ高精度で望ましい目標連結角度にできる二つの副軸の連結方法を考案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る方法は、第一の流体機械及び主電源に接続された発電機に備えられる第一の副軸と、第二の流体機械に備えられる第二の副軸とを、オーバーランニングクラッチを介して連結する方法であって、
ａ）前記第二の副軸を、前記第一の副軸の回転速度よりも低い初期回転速度で回転させる工程と；
ｂ）前記主電源の電源周波数を測定する工程と；
ｃ）前記第一の副軸と前記第二の副軸との差角を測定する工程と；
ｄ）前記オーバーランニングクラッチが、前記第一の副軸と前記第二の副軸とを予め定められた目標連結角度で連結するよう、前記第二の副軸を、前記ｂ）の工程で測定された前記電源周波数と、前記差角と、前記初期回転速度を用いて得られる加速度値で加速する工程と、を含む。
【０００６】
オーバーランニングクラッチにより、前記工程ｄ）において、前記第二の副軸が前記第一の副軸の回転速度よりも高い回転速度まで加速されたとき、前記第一の副軸と前記第二の副軸の連結が行われる。本発明に係る方法を用いることにより、予め定められた目標連結角度を、高い信頼性かつ高精度に、有利に達成することができる。この目標連結角度は、連結された副軸の運転中の振動が可能な限り小さくなるよう予め設定される。この目的のため、例えば、異なった目標連結角度に対して、特に有限要素法などの計算により振動を決定し、連結された二つの副軸に掛かる応力が最も低くなる連結角度を選択することができる。同様に、異なった連結角度に対して実験的に振動を測定し、実験データから、連結された二つの副軸に掛かる応力が最も低くなる連結角度を選択することも考えられる。
【０００７】
本発明に係る方法は、好ましくは、
ｅ）前記第二の副軸の加速中、新しい電源周波数を測定する工程と；
ｆ）前記新しい電源周波数が、前記工程ｂ）で測定された電源周波数と異なっていた場合、当該新しい電源周波数を用いて得られる変更後の加速度値で前記第二の副軸を加速する工程とを含む。
【０００８】
これにより、電源周波数の変動、及び二つの副軸の連結時に発生する回転速度の変動がより有利に相殺され、これは、予め定められた目標連結角度をより高い精度で得ることが可能となることを意味する。前記変更後の加速度値を決定するためには、新しい電源周波数に加え、第二の副軸の回転速度、及び当該新しい電源周波数が測定されたときの新しい差角を用いることができる。第二の副軸の回転速度に関して、例えば、測定した回転速度や、第二の副軸の回転速度制御システムの設定点を用いることができる。
【０００９】
本発明に係る方法は、好ましくは、
ｇ）前記ｅ）工程と前記ｆ）工程とを、少なくとも一回、特には、前記ｅ）工程と前記ｆ）工程とを連続的に繰り返す工程を含む。
【００１０】
これにより、予め定めた目標連結角度を得る精度をより高くすることができる。
【００１１】
電源周波数は、電気的に測定されても良いし、第一の副軸の回転速度を測定することで測定しても良い。特に、電気的に測定することは、電源周波数測定の簡便な方法を構成する。
【００１２】
本発明に係る方法は、好ましくは、以下の工程を含む：
ｂ１）前記電源周波数と、基準電源周波数との間に差異を形成し；
ｃ１）前記差角、前記初期回転速度、及び前記基準電源周波数から、初期加速度値を決定する。
前記工程ｄ）において、前記加速度値は、前記初期加速度値と前記差異を用いて決定される。
【００１３】
この方法の工程により、前記初期加速度値は、前記電源周波数が前記基準電源周波数からの偏差が無い場合に対して計算される。前記差異を形成することにより、前記基準電源周波数からの前記電源周波数の偏差を特に容易に検出することができる。この偏差は、電源周波数の差異を用いて補正することができ、計算の複雑さを軽減した簡便な方法を構成することができる。
【００１４】
あるいは、前記工程ｄ）を、前記工程ｃ）で測定される差角が基準差角と等しくなり次第行うようにすると好ましい。これにより、前記第二の副軸は、前記基準差角が確立されるまで、前記初期回転速度の状態に置かれることとなる。
【００１５】
前記方法は、以下の工程と共に行われると好ましい：
ｂ１）前記電源周波数と、基準電源周波数との間に差異を形成し；
ｃ１）前記基準差角、前記初期回転速度、及び前記基準電源周波数から、初期加速度値を決定する。
前記工程ｄ）において、前記加速度値は、前記初期加速度値と前記差異を用いて決定される。
【００１６】
前記初期加速度値は、前記基準差角に対して一度計算されるのみであり、計算をより簡便に行うことができる方法を構成する。
【００１７】
前記初期回転速度と、前記加速度値とを、前記第二の副軸の回転速度制御システムに設定点として入力すると好ましい。
【００１８】
前記第一の流体機械はガスタービンであり、前記第二の流体機械は蒸気タービンであると好ましい。
あるいは、前記第一の流体機械は蒸気タービンであり、前記第二の流体機械は蒸気タービンであると好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る論理スキームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の文章において、添付の概略図を用いて、本発明についてより詳細に説明する。図は、本発明に係る方法を実施するための論理スキームを示す。
【００２１】
本方法において、第一の流体機械及び主電源に接続された発電機に備えられた第一の副軸は、第二の流体機械に備えられる第二の副軸に連結される。この連結には、第一の副軸の回転速度よりも高い回転速度まで第二の副軸を加速させたときに二つの副軸を連結するオーバーランニングクラッチが用いられる。例えば、第一の流体機械はガスタービンとすることができ、第二の流体機械は蒸気タービンとすることができる。他の例として、第一の流体機械は蒸気タービンとすることができ、第二の流体機械を蒸気タービンとすることができる。同様に、第一の副軸が複数の流体機械に備えられる構成、及び／又は第二の副軸が複数の流体機械に備えられる構成とすることも考えられる。
【００２２】
本方法を説明するため、図に本方法の実施に係る論理スキーム１を示す。まず、第二の副軸は、第一の副軸の回転速度よりも低い初期回転速度で回転される。この初期回転速度は、基準電源周波数よりも低い約０．５Ｈｚから約１．５Ｈｚ、特には０．９Ｈｚから１．１Ｈｚとすることができる。このような構成とすることにより、第一の副軸の回転速度に典型的に変動が生じるような場合であっても、第二の副軸は第一の副軸の回転速度よりも低い回転速度である初期回転速度とすることができる。基準電源周波数３は、例えば５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚである。初期回転速度は、第二の副軸の回転速度制御システム９に、設定点として入力することができる。
【００２３】
図に示されるように、主電源の電源周波数２は測定される。この測定は、電気的に行われても良いし、第一の副軸の回転速度を測定して行ってもよい。電源周波数２と、主電源の基準周波数３との間に差異４が形成される。差異４は、処理工程５でさらに処理される。例えば、差異のスケーリングや、相殺、もしくは統合等が行われる。更に、初期回転速度及び基準電源周波数から生成される初期加速度値６が決定される。初期加速度値６を用いることにより、回転速度設定点が計算される。回転速度設定点を決定するため、加速開始時間の継続期間も用いられる。第二の副軸を加速するための適切な加速開始時間を得るため、第二の副軸は、差角が基準差角と等しくなるまで、前記初期回転速度で保持され得る。この場合、基準差角は、初期加速度値６を決定するためにも用いられる。
【００２４】
あるいは、第二の副軸は、任意の加速開始時間から加速され得る。この場合、任意の時間に測定された差角も、初期加速度値６を決定するために用いられる。
【００２５】
初期加速度値６は、例えば、実験的に決定され得る。この目的のため、第一の副軸と第二の副軸の連結処理中に及ぶ角度、及び電源周波数が、時間分解して測定される。連結の工程で生じる基準電源周波数の電源周波数の偏差から、及び連結の工程での角度から、初期加速度値６を推定することができる。
【００２６】
補正工程７において、回転速度設定点は、処理工程５において処理が行われた差異により補正され、補正後回転速度設定点８が得られる。例えば、処理工程５において、差異は１の因子で乗算され、補正工程７で当該差異が回転速度設定点に加えられて、補正後回転速度設定点８が形成される。この工程は連続的に行われ得る。補正後回転速度設定点８は、第二の副軸が加速され、二つの副軸が互いに連結されるよう、第二の副軸の回転速度制御システム９に設定点として入力される。
【００２７】
第二の副軸を加速する過程で、新しい電源周波数が測定されることも考えられる。新しい電源周波数が、それ以前に測定された電源周波数と異なっていた場合、前記第二の副軸は、新しい電源周波数を用いて生成された変更後の加速度値で加速される。更に、新しい電源周波数が測定された時点での第二の副軸の回転速度及び新しい差角が用いられる。回転速度として、回転速度制御システムからの基準回転速度、もしくは測定された回転速度が用いられる。この工程は、第二の副軸を加速する際に多数回行われることも考えられるし、第二の副軸を加速する際、連続的に行われることも考えられる。
【００２８】
以上、好ましい例示的な実施形態を用いて本発明を詳細に例示して説明してきたが、本発明は開示されている実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る様々な変形例を含む。
【符号の説明】
【００２９】
１    論理スキーム
２    電源周波数
３    基準電源周波数
４    差異
５    処理工程
６    初期加速度値
７    補正工程
８    補正後回転速度設定点
９    回転速度制御システム
【図１】
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