(57)【要約】【課題】ロータの損傷を、ロータ基材への熱的ダメージが少なく、定期点検工期の短縮や補修コスト低減が図れるロータの補修方法及びロータ補修装置を得る。【解決手段】工程Ｓ１で、ロータ１に生じた補修すべき損傷部位を機械加工あるいはグラインダー加工にて除去、整形を行う。工程Ｓ２で、工程Ｓ１において機械加工あるいはグラインダー加工にて補修すべき損傷部位の除去、整形した表面をブラスト処理にて粗面化する。工程Ｓ３では、工程Ｓ２において粗面化した表面を、高速フレーム溶射装置にて皮膜形成を実施する。工程Ｓ４で、工程Ｓ３において形成した皮膜を機械加工あるいは研磨加工にて仕上げ処理を実施する。工程Ｓ５で、欠陥などの有無を検査する欠陥検査を行なう。工程Ｓ６で工程Ｓ５において補修した部位の寸法、品質検査を行うものである。【選択図】    図１
2004256903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受にて回転自在に支承されたロータの補修すべき損傷部に対して、フレーム速度が６００ｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍ／ｓｅｃ、粒子速度が５００ｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍ／ｓｅｃを有する高速フレーム溶射装置にて溶射皮膜を形成して前記損傷部を補修することを特徴とするロータの補修方法。
【請求項２】
前記ロータの損傷部を溶射皮膜を形成して補修する場合、前記ロータの損傷部の化学組成と同等および材料特性を有する溶射補修材料を用いることを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項３】
前記ロータの損傷部を溶射皮膜を形成して補修する場合、前記ロータの損傷部に０．０５ｍｍから８．０ｍｍの範囲で溶射皮膜を形成することを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項４】
前記ロータの損傷部を溶射皮膜を形成して補修する場合、予め前記補修すべき部位を機械加工あるいはグラインダー加工にて下地整形後、ブラスト処理にて粗面化することを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項５】
前記機械加工あるいは前記グラインダー加工にて補修する部位を下地整形する場合、前記補修部の両端溝形状を４５°以下（０°を含まず）の角度で勾配あるいは円弧を形成することを特徴とする請求項４記載のロータの補修方法。
【請求項６】
前記ロータの損傷部を溶射皮膜を形成して補修する場合、予め前記皮膜形成後に皮膜表面を機械加工あるいは研磨加工により６．５Ｓ以下（０Ｓを含まず）に仕上げすることを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項７】
前記ロータの損傷部に溶射皮膜を形成して補修する場合、前記ロータが設置されている発電プラントあるいは補修工場の少なくとも１か所、またはこれらの複合した場所にて補修することを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項８】
前記ロータの損傷部に溶射皮膜を形成して補修する場合、前記ロータを回転させながら前記高速フレーム溶射装置に有する溶射ガンを水平方向に移動して溶射することを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項９】
前記ロータの損傷部に溶射皮膜を形成して補修する場合、前記ロータの回転軸に対して前記高速フレーム溶射装置に有する溶射ガンを水平方向および垂直方向に任意に移動可能な装置に固定して補修することを特徴とする請求項１記載のロータの補修方法。
【請求項１０】
前記高速フレーム溶射装置に有する溶射ガンを水平方向および垂直方向に任意に移動可能な装置として、ロボットあるいはボールネジおよびステッピングモータを有する駆動機構を用いることを特徴とする請求項９記載のロータの補修方法。
【請求項１１】
前記ロータの回転軸に対して溶射ガンを水平方向および垂直方向に移動する場合、０．１ｍｍ／ｓｅｃピッチの移動速度にて制御することを特徴とする請求項１０記載のロータの補修方法。
【請求項１２】
補修対象であるロータを回転させながら、前記ロータの補修すべき部位に溶射皮膜を形成するための溶射ガンを備えた溶射装置と、
前記溶射ガンを前記ロータの回転軸に対して水平方向、又は及び垂直方向に０．１ｍｍ／ｓｅｃピッチの移動速度にて移動させる移動装置と、
を具備したロータ補修装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばタービン発電機に使用されるロータであって補修すべき損傷部に対して、溶射皮膜を形成して損傷部を補修するロータの補修方法及びロータ補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のタービン発電機の構造を示す概略構成図である。タービン発電機は、大きく固定側のステータ２、回転側のロータ１、ロータ１を回転自在に支承する軸受３で構成されている。
【０００３】
ステータ２には、ステータ鉄心２ａ中にステータコイル２ｂが挿入されており、一方のロータ１には、ロータコイル１ａとその固定のためのエンドリング１ｂ、冷却のためのファン１ｃがそれぞれ設けられており、ロータ１の端部はそれぞれロータカップリング１ｄによってガスタービンや蒸気タービンへと連結され、発電の働きをする。
【０００４】
また、ロータ１のジャーナル部１ｅは、ジャーナル軸受３によって回転自在に支承され回転をスムーズ行うことができる。
【０００５】
これら、水車、ガスタービン、蒸気タービン等の大型のロータ１や発電機等のロータ１は、運搬輸送時の損傷、運転による損傷などが発生し、機械加工によるロータ１損傷部の削込みや、それに伴う周辺機器の改良など補修対策に苦慮している。
【０００６】
特に、図８（ａ）に示す様にジャーナル軸受３により支持されるロータ１のジャーナル部１ｅに異物や運転中による異常および部品寿命による損傷部４が発生する場合がある。
【０００７】
この場合には、ロータのジャーナル部１ｅに発生した損傷部４を除去するため、図８（ｂ）に示す様に機械加工等によりロータ径１ｆを１ｇに示すように減寸させて除去する。
【０００８】
このため、減寸１ｇしたロータ径１ｆにしたがって再度ジャーナル軸受３も製造し直す必要があり、長時間の運転停止による稼働率低下と、製造コスト増大に繋がっていた。
【０００９】
また、図９（ａ）に示すように、ロータ１では製造時の機械加工工程で誤加工部５が生じたときは、その都度設計変更等を行い、さらに図９（ｂ）に示すように、機械加工等により誤加工部５の異常を除去していた。これにより、機器の性能低下や信頼性を低下させるおそれがあった。
【００１０】
損傷部４や誤加工部５を肉盛溶接などの高入熱プロセスにより補修することも考えられるが、ロータ１などは高速で回転する回転軸のため、基材にダメージを与える補修プロセスを用いることができない。また、高入熱により変形などが生じ、調質処理などの熱処理が必要となり、補修時間の短縮および補修コストの低減の観点から大きな課題となっている。
【００１１】
従来、回転体の製造方法として、以下に述べる第１及び第２の公知例がある。第１の公知例の製造方法は、オイルポンプやその他の回転機械において、ケーシングと回転体との接触する摺動部に熱膨張差による間隙を生じさせたり、焼き付きを生じさせるといった不具合を生じさせずに、耐摩耗性を高めたものであり、軽量かつ簡素な回転機械ないしその製造方法を提供することを目的としたものである。第１の公知例は、特に、軽合金製のケーシング内に収容される軽合金製の回転体との接触部に、溶射装置を用いて耐摩耗性を有する金属材料、例えば鋼を溶射し、この後少なくとも回転体のエッジ部に加圧処理、例えばショットピーニングを施すことを特徴としたものである（特許文献１参照）。
【００１２】
第２の公知例の製造方法は、優れた機能性溶射皮膜を被覆し、剥離の恐れなく製鉄プロセスロールとして使用できる溶射ロールを提供することを目的したものである。第２の公知例は、特に、ロール基材表面に、タングステン炭化物（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）からなる組成の溶射皮膜を２０から２００μｍ形成し、その皮膜上に、さらにＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ３Ｃ２、ＴｉＯ２いずれか１種もしくは２種以上を主成分とする金属、金属化合物、セラミックスもしくはサーメットの機能性皮膜を被覆するものである（特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平４−２３２２４４号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平９−２０９７５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
第１の公知例の製造方法は、軽合金製の回転ロータ表面に耐摩耗性機能を付加したものであり、第２の公知例の製造方法は、ロール表面への溶射で耐剥離等の機能を持たせたもので、元のロータ基材あるいはロール基材より材料特性の性能が優れ、より高い性能を持たせる為に用いた方法である。
【００１６】
また、タングステン炭化物やコバルトからなる組成の溶射皮膜をは、皮膜硬さが高く、主に耐摩耗性を得るために用いたものである。
【００１７】
しかしながら、いずれは溶射部も機能が低下したり、損傷する場合も発生するが、これらはいずれも製造時に溶射によって表面機能を持たせたもので、溶射による補修、再生を目的としたものではなく、溶射施工部や他のロータ、ロールの回転体が損傷した場合の補修ができないという課題がある。
【００１８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ロータの損傷を、ロータ基材への熱的ダメージが少なく、定期点検工期の短縮や補修コスト低減および機器の信頼性向上を図ることを目的としたロータの補修方法及びロータ補修装置を提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、軸受にて回転自在に支承されたロータの補修すべき損傷部に対して、フレーム速度が６００ｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍ／ｓｅｃ、粒子速度が５００ｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍ／ｓｅｃを有する高速フレーム溶射装置にて溶射皮膜を形成して前記損傷部を補修することを特徴とするロータの補修方法である。
【００２０】
前記目的を達成するため、請求項１２に対応する発明は、補修対象であるロータを回転させながら、前記ロータの補修すべき部位に溶射皮膜を形成するための溶射ガンを備えた溶射装置と、前記溶射ガンを前記ロータの回転軸に対して水平方向、又は及び垂直方向に０．１ｍｍ／ｓｅｃピッチの移動速度にて移動させる移動装置とを具備したロータ補修装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るロータの補修方法を説明するためのフローチャートであり、以下これについて具体的に説明する。第１の工程Ｓ１で、ロータ１に生じた補修すべき損傷部位を機械加工あるいはグラインダー加工にて除去、整形を行う。その後、第２の工程Ｓ２で、第１の工程Ｓ１において機械加工あるいはグラインダー加工にて補修すべき損傷部位の除去、整形した表面をブラスト処理にて粗面化する。第３の工程Ｓ３では、第２の工程Ｓ２において粗面化した表面を、後述する高速フレーム溶射（ＨＰ／ＨＶＯＦ：Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ／  Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ）装置にて皮膜形成を実施する。第４の工程Ｓ４で、第３の工程Ｓ３において形成した皮膜を機械加工あるいは研磨加工にて仕上げ処理を実施する。第５の工程Ｓ５で、欠陥などの有無を検査する欠陥検査を行なう。第６の工程Ｓ６で第５の工程Ｓ５において補修した部位の寸法、品質検査を行うものである。なお、ロータ１に生じた補修すべき損傷部位は、例えば補修員が目視によって観察した結果である。
【００２２】
第１の工程Ｓ１において、ロータ１に生じた補修すべき損傷部位を機械加工あるいはグラインダー加工にて除去、整形するのは、損傷部位を完全に除去した上で補修を行うことにより、損傷による欠陥の進展や拡大を防止して機器の信頼性を向上させるためである。損傷部の除去量および除去範囲については、損傷部に発生した損傷深さ、幅の程度によって判断する必要があるが、必要最小限の範囲とすることが、強度低下や信頼性低下を防ぐ観点から望ましい。
【００２３】
前述の第１の工程Ｓ１で、機械加工あるいはグラインダー加工にて補修すべき損傷部位を除去、整形する場合、図２に示すように損傷の除去部４ａと健全部４ｂの境界部４ｃの加工形状を４５°以下（０°を含まず）の角度で勾配あるいは円弧４ｄを形成する。
【００２４】
第２の工程Ｓ２でブラスト処理を行なうことにより、ロータ１の基材表面を均一に粗面化することができると共に、第３の工程Ｓ３の高速フレーム溶射による皮膜形成時に発生する境界部４ｃの欠陥を低減することができ、皮膜の密着性の向上、溶射補修の信頼性向上を図ることができる。
【００２５】
これらは、損傷の除去部４ａと健全部４ｂの境界部４ｃの加工形状を３０°や１５°の低角度で勾配４ｄを形成することにより、さらに効果が大きい。
【００２６】
第１の工程Ｓ１で処理した損傷部位の除去、整形した表面を、第２の工程Ｓ２のブラスト処理にて粗面化するのは、第３の工程Ｓ３における高速フレーム溶射によって吹き付けられた溶射材料がロータ１表面に強固に付着し、形成する皮膜の密着性を向上させるためである。
【００２７】
前述した第２の工程Ｓ２におけるブラスト処理時のブラスト材料としては、アルミナやシリカ、ガラスビーズ、軽合金材料、コルク、ゴム等の粒子を用いることができる。
【００２８】
また、ブラスト処理時の圧力は２ｋｇ／ｃｍ２〜６ｋｇ／ｃｍ２（０．２〜０．６ＭＰａ）の空気あるいはガス圧力を用いることにより、ロータ１表面の変形を防止した粗面化ができる。この粗面化を行なうとき、ロータ１基材表面に対し４５°〜９０°のブラスト角度にてブラストすることにより、ロータ１基材表面が三次元的に粗面化することができ、皮膜の密着性向上が図れる。
【００２９】
第３の工程Ｓ３において、高速フレーム溶射装置を使用して皮膜形成を実施するのは、音速の２〜３倍の速度で溶射材料を吹き付け、ロータ１の基材表面に高速で衝突させて皮膜を形成するためである。このように高速フレーム溶射装置を使用することにより、形成される皮膜は気孔が少なく、緻密で、密着力が高く、粒子間結合力に優れた皮膜を得ることができ、補修による機器の信頼性を向上させることができる。また、音速の２〜３倍の速度で溶射材料を吹き付け、ロータ１の基材表面に高速で衝突させて皮膜を形成すると、皮膜にはピーニング効果による圧縮残留応力が生じ、皮膜の割れ、剥離を低減させることができると共に、最大８．０ｍｍ以上の厚膜を形成することができる。
【００３０】
この第３の工程Ｓ３を実施するとき、ロータ１の基材表面に対し溶射角度を４５°〜９０°にて高速フレーム溶射することにより、さらにロータ１の基材への皮膜密着性が向上すると共に、皮膜中には気孔が少なく、より緻密で、粒子間結合力に優れた皮膜を得ることができる。
【００３１】
第４の工程Ｓ４で、第３の工程Ｓ３により形成した溶射皮膜を機械加工あるいは研磨加工にて仕上げ処理を実施するのは、第３の工程Ｓ３の高速フレーム溶射高速フレーム溶射にて元のロータ径例えば図８、図９の１ｆよりも大きくなるように溶射皮膜を形成するため、溶射による補修部位の径を元のロータ径１ｆに戻すためであると共に、ロータ１の設計数値の表面粗さに戻すためである。この時、補修部位と元のロータ１基材表面との境界部に段差がつかないように仕上げすることで、信頼性を大きく向上させることができる。
【００３２】
第５の工程Ｓ５における欠陥などの有無を検査する欠陥検査および第６の工程Ｓ６における補修部位の寸法、品質検査は、健全な製品を提供する上で必要な工程であり、欠陥は、皮膜の剥離や亀裂の伝播を助長するもので、補修部の性能を低下させる一因である。このような部位の欠陥を無くすことにより、補修した製品の信頼性向上が図られる。
【００３３】
図２は、図１の第３の工程Ｓ３である、高速フレーム溶射施工工程にしたがって、図７に示すジャーナル軸受３あるいは図示しないスラスト軸受により回転自在に支承されたロータ１の損傷部４を、フレーム速度６ａが６００ｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍ／ｓｅｃ、粒子速度が５００ｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍ／ｓｅｃを有する溶射ガン６ｂを備えた高速フレーム溶射装置６にて補修１０した状態を示す構成図である。
【００３４】
補修方法１０に用いた第３の工程Ｓ３である、高速フレーム溶射施工工程の施工条件は、次の通りである。その一例として、商品名ＪＰ５０００ＴＡＦＡ社製の溶射装置６を用い、ロータの基材がＮｉＣｒＭｏＶ鋼であって、皮膜すなわち溶射粉末がＮｉＣｒＭｏＶ鋼で、燃料にケロシンと酸素、４インチガンバレル、酸素流量１８５０ｓｃｆｈ（８７０ｌ／ｍｉｎ）、灯油燃料供給量５．７ｇｐｈ（２２ｌ／ｈｒ）、燃焼圧力９７ｐｓｉ（０．７ＭＰａ）、ガン移動速度３５０ｍｍ／ｓｅｃ、粉末供給量４０ｇ／ｍｉｎ、溶射距離３８０ｍｍの施工条件にて溶射した。
【００３５】
このような施工条件でロータの補修を行なう場合であって、第１の工程である、機械加工あるいはグラインダー加工にて損傷部位を除去、整形する際、損傷の除去部４ａと健全部４ｂの境界部４ｃの加工形状を４５°以下（０°を含まず）の角度で勾配４ｄを形成することで、図３に示すように高速フレーム溶射による皮膜形成時に発生する境界部４ｃの欠陥発生率（後述する補修部９のコーナ部の測定個所５箇所に対する欠陥発生率）を低減することができる。
【００３６】
具体的には、図３（ａ）は、高速フレーム溶射装置６による皮膜形成時に発生する境界部４ｃの欠陥発生率（補修部９のコーナ部の測定個所５箇所に対する欠陥発生率）を示している。これに対して、図３（ｂ）は損傷部位の除去部４ａと健全部４ｂの境界部４ｃにおけるコーナ部の仕上げ角度を４５°以下（０°を含まず）とした場合の境界部４ｃにおける断面図である。また、図３（ｃ）は、損傷部位の除去部４ａと健全部４ｂの境界部４ｃにおけるコーナ部の仕上げ角度を４５°を超えるようにした場合の境界部４ｃにおける断面図である。
【００３７】
図３から明らかなように、補修部９のコーナ部の仕上げ角度を４５°以下（０°を含まず）とすることで、欠陥発生率が１０％以下でほとんど欠陥が発生しないことが分る。この結果、欠陥発生率を低減することができ、皮膜の密着性の向上、溶射補修の信頼性向上を図ることができる。
【００３８】
逆に、コーナ部の仕上げ角度を４５°を超えるようにすると、欠陥発生率が８０％以上となり、コーナ部にかなりの欠陥が発生することが分る。
【００３９】
また、用いる溶射材料７としては、補修するロータ１の化学組成と同等および材料特性を有する被覆材料であり、被溶射体であるロータ１の補修１０に０．０２０ｍｍから８．０ｍｍの範囲で溶射皮膜８を形成し、皮膜表面を機械加工あるいは研磨加工により６．５Ｓ以下（０Ｓを含まず、Ｓは仕上げ粗さを表している）の表面粗さで、所定の厚さに仕上げする。
【００４０】
補修するロータ１の化学組成と同等および材料特性を有する溶射材料７を用いるのは、起動停止時や運転時、異常運転時において、ロータ１補修部９に発生する応力や熱による変形を防止するためである。また、摺動特性についてもロータ１基材と同等の性能を有することができる。すなわち、ロータ１の基材と異なった材料を補修部９に用いた場合には、熱膨張係数や熱伝導率の差による変形や熱応力が発生し、ロータ１回転時の振動発生に繋がり、機器の信頼性が著しく低下すこととなる。高速フレーム溶射により厚膜形成ができれば、肉盛溶接と同等の整形機能を有し、ロータ１基材にダメージを与えないで、簡単に損傷部４や誤加工部５の補修を行うことができる。
【００４１】
前述の第３の工程Ｓ３で形成した溶射皮膜８を、第４の工程Ｓ４で機械加工あるいは研磨加工にて仕上げ処理を実施するのは、機械仕上げを考慮し、高速フレーム溶射にて、図７及び図８に示すように、予め元のロータ径１ｆよりも大きくなるように溶射皮膜８を形成するため、溶射による補修部位９の径を元のロータ径１ｆに戻すためであると共に、ロータ１の設計数値６Ｓ以下の表面粗さに戻すためである。この時、補修部位９と元のロータ１基材表面との境界部４ｃに段差がつかないように仕上げる必要がある。
【００４２】
補修時の皮膜厚さについては、図４に示す皮膜に発生するＸ線残留応力測定結果のように、８．０ｍｍまでは皮膜が圧縮残留応力１１ｂを呈するが、８．０ｍｍ以上では皮膜の残留応力１１が引張残留応力１１ａ側に移行する。このため、引張側では皮膜の剥離や割れが発生し厚膜形成ができないことが分る。現状、最大８．０ｍｍであり、本範囲内では厚膜化が可能である。
【００４３】
図５は、本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。前述した第３の工程Ｓ３である、高速フレーム溶射装置６によるロータ１の補修方法１０を、現地（補修対象であるロータが設置されているタービン発電機）の発電プラントあるいは補修工場のいずれか１か所、またはこれらの複合した場所にて補修する方法を説明するための図である。図５（ａ）はその正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の左側面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）の右側面図であり、現地補修対象であるロータ１、ロータ回転装置１４、溶射皮膜８形成のための溶射ガン６ｂを備えた高速フレーム溶射装置６、溶射ガン６ｂをロータ１の回転軸に対して水平方向に移動させる水平方向溶射ガン移動装置１５、溶射ガン６ｂをロータ１の回転軸に対して垂直方向に移動させる垂直方向溶射ガン移動装置１６で構成したことを示したものである。なお、用途等によっては、水平方向溶射ガン移動装置１５、垂直方向溶射ガン移動装置１６のうち、垂直方向溶射ガン移動装置１６を備えていない高速フレーム溶射装置６であってもよい。
【００４４】
ロータ１の補修方法１０については、通常、組み立て工場にて施工するが、補修対象の機器が設置された現地発電プラントにて補修することで、補修の工期短縮、補修コスト低減が可能である。
【００４５】
通常、組み立て工場にて施工する場合には、発電プラントより補修する対象物を梱包し、輸送を行う。国内でも大きな問題となっているが、特に海外からの工場搬入においては、梱包、輸送、通関等により工場にて補修を開始するまで最大で例えば２ヶ月以上の日数を要し、プラント運転停止による稼働率低下が発生する。現地プラントにて可能な補修については、現地発電プラントにて補修するのが効果的であり、補修工場あるいは組み立て工場では、必要不可欠な補修事項のみ対応することで、現地補修では最大２週間で補修が完了することができる。
【００４６】
また、ロータ１の補修を組み立て工場にて施工した場合、工場設備として設置してある溶射設備を用いることができる。工場設置溶射設備とは、防音室、溶射ロボットおよび制御装置、集塵装置、冷却水チラー、クレーン、ロータ回転装置等である。
【００４７】
ところが、現地発電プラントでは、補修のための溶射設備を設置してある発電プラントはほとんど無く、このため、現地発電プラントでのロータ１補修においては、防音室、溶射ロボットおよび制御装置、集塵装置、冷却水チラー、クレーン、ロータ回転装置等を現地発電プラントへ輸送し、現地組み立てを行う必要がある。
【００４８】
しかしながら、溶射のための防音室や溶射ロボット、制御装置、防塵装置、ロータ回転装置等は大型で、工場据付型のため、現地発電プラントへの搬入には限界があり、困難な場合が多いのが現状である。
【００４９】
このため、現地発電プラントにてロータ１補修可能な溶射設備、特に溶射ロボットに替わる装置が必要である。
【００５０】
図５中には、溶射皮膜８を形成して補修する場合、工場設置溶射ロボットに替わって、ロータ１の回転軸に対して溶射ガン６ｂを水平方向１５ａおよび垂直方向１６ａに任意に移動可能な溶射ガン移動装置１５、１６に固定して補修することを示したものである。
【００５１】
溶射ガンを水平方向１５ａおよび垂直方向１６ａに任意に移動可能な装置として、現地発電プラントへ搬入可能であればロボットを、不可能であればボールネジとステッピングモータを有する駆動機構を用いた溶射ガン移動装置１５、１６を用いる。
【００５２】
このとき、ロータ１の回転軸に対して溶射ガン６ｂを水平方向１５ａおよび垂直方向１６ａに移動する溶射ガン移動テーブル１７を具備し、溶射ガン移動速度を０．１ｍｍ／ｓｅｃピッチで制御できる装置とする。さらに、溶射補修時、ロータ１を図５（ｂ）に示す矢印１４ａの方向に回転させながら溶射ガン６ｂを水平方向１５ａに移動して溶射にて補修する。
【００５３】
現地発電プラントにてロータ１補修する場合、回転軸に対して溶射ガン６ｂを水平方向１５ａおよび垂直方向１６ａに任意に移動可能な溶射ガン移動装置１５、１６に固定して補修するのは、ロータ１の補修部９が限定されていない場合でも任意の位置に溶射ガン６ｂを移動することができると共に、最適な補修範囲を任意に設定できることにある。特に、垂直方向１６ａに移動する場合、ロータ径１ｆの中心に溶射ガン６ｂを設定する必要があるため、ｍｍ単位で調整が可能となり精度の高い溶射補修ができる優れた効果がある。
【００５４】
溶射補修時、ロータ１を回転１４ａさせながら溶射ガン６ｂを水平方向１５ａに移動して溶射補修するのは、ロータ１外周表面に均一に溶射皮膜８を形成するためである。
【００５５】
通常、平面状の溶射はロボットアームに溶射ガン６ｂを固定し、ロボットのアームを移動させて溶射するのが一般的である。しかしながら、円筒状の表面に溶射する場合には、ロボットのアームを矢印１４ａの方向に回転させて溶射することが困難なため、円筒状の溶射対象物自体を矢印１４ａの方向に回転させて溶射させる必要がある。このため、現地発電プラントでの補修においては、ロータ１を矢印１４ａの方向に回転させることが可能な装置、例えば旋盤のような回転機構を有した回転装置にてロータ１を矢印１４ａの方向に回転させ、ロータ１補修部９表面を補修する。これにより、ロータ１外周表面に目的とする溶射皮膜を均一に形成することができ、補修の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
ボールネジとステッピングモータを有する駆動機構を用いた溶射ガン移動装置１５、１６を用いるのは、溶射ガン移動速度を０．１ｍｍ／ｓｅｃピッチで制御できるためであり、溶射ガン６ｂ移動時のぶれ、振動を防止し、連続で安定した移動を溶射ガン６ｂに与えることができる。
【００５７】
また、溶射ガン移動速度を通常使用される２５０〜４００ｍｍ／ｓｅｃ．の範囲に設定するためには、補修対象とするロータ径１ｆの変化によってその都度、補修対象とするロータ１回転数、溶射ガン移動速度を変える必要がある。このとき、溶射ガン移動速度を１ｍｍ／ｓｅｃピッチで制御することで、ほとんどのロータ径１ｆに対応することが可能となる。
【００５８】
図６は、本発明の第３の実施の形態の現地発電プラント補修用に、溶射ガン６ｂ、溶射ガン移動装置１５、１６、簡易防音室１９、冷却水チラー２０、集塵装置２１、発電機２２、ブラスト装置２３にて構成した溶射補修システム２４を移動可能な自動車２５に搭載し、現地で簡便に補修１０することを示した図である。
【００５９】
これによって、自動車２５に搭載した溶射補修システム２４を輸送するだけで、国内で輸送機関の不便な地域や、海外現地における交通手段や輸送手段の手配に労力を費やすことが不要で、短期間で現地発電プラントを対象とした補修工事が可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、ロータの損傷を、ロータ基材への熱的ダメージが少なく、定期点検工期の短縮や補修コスト低減および機器の信頼性向上を図ることができるロータの補修方法及びロータ補修装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速フレーム溶射によるロータの補修方法を説明するためのフローチャート。
【図２】図１のロータの損傷部を高速フレーム溶射工程にて補修した状態を示す構成図。
【図３】図１のロータの損傷部を高速フレーム溶射工程による皮膜形成時に発生する境界部の欠陥発生率を示す実験結果の図。
【図４】本発明の皮膜に発生するＸ線残留応力測定結果を示す図。
【図５】本発明の高速フレーム溶射によるロータの補修を現地発電プラントにて補修することを示した模式図。
【図６】本発明の他の実施の形態の現地発電プラント補修用に構成した溶射補修システムを移動可能な自動車に搭載したことを示す模式図。
【図７】従来のタービン発電機の構造を示す模式図。
【図８】従来のジャーナル軸受により支持されるロータジャーナル部に発生する損傷を示した模式図。
【図９】従来のロータ製造時の機械加工工程で誤加工部が生じた状態を示す模式図。
【符号の説明】
１…ロータ、１ａ…ロータコイル、１ｂ…エンドリング、１ｃ…ファン、１ｄ…ロータカップリング、１ｅ…ジャーナル部、２…ステータ、２ａ…ステータ鉄心、２ｂ…ステータコイル、３…ジャーナル軸受、４…損傷部、４ａ…除去部、４ｂ…健全部、４ｃ…境界部、４ｄ…勾配或いは円弧、５…誤加工部、６ａ…フレーム速度、６ｂ…溶射ガン、６…高速フレーム溶射装置、７…溶射材料、８…溶射皮膜、９…補修部位、１０…補修方法、１１ｂ…圧縮残留応力、１１ａ…引張残留応力、１４…ロータ回転装置、１５…水平方向溶射ガン移動装置、１６…垂直方向溶射ガン移動装置、１７…溶射ガン移動テーブル、１９…簡易防音室、２０…冷却水チラー、２１…集塵装置、２２…発電機、２３…ブラスト装置、２４…溶射補修システム、２５…自動車。
【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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