(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸と、前記第１回転軸に設けられる複数の導電リングと、前記導電リングと電気的に接続されるように、前記導電リングに向かって弾性付勢されるブラシと、を含んで構成されるスリップリングを備える発電機と、第２回転軸を備えるタービンと、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを結合するカップリングと、を備える発電設備において、前記カップリングと前記発電機との間に、前記第１回転軸を回転させるターニング装置を配置し、
前記カップリングにより、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを分離し、
前記ターニング装置で前記第１回転軸を回転させながら、前記スリップリングにおける全ての前記導電リングの表面を削正する
ことを特徴とするスリップリング削正方法。
【請求項２】
第１回転軸と、前記第１回転軸に設けられる複数の導電リングと、前記導電リングと電気的に接続されるように、前記導電リングに向かって弾性付勢されるブラシと、を含んで構成されるスリップリングを備える発電機と、第２回転軸を備えるタービンと、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間に夫々と同軸に設けられる結合軸と、前記第１回転軸と前記結合軸を結合する第１カップリングと、前記結合軸と前記第２回転軸を結合する第２カップリングと、を備える発電設備において、前記結合軸を回転させるターニング装置を配置し、
前記第２カップリングにより、前記結合軸と前記第２回転軸とを分離し、
前記ターニング装置で前記結合軸を回転させながら、前記スリップリングにおける全ての前記導電リングの表面を削正する
ことを特徴とするスリップリング削正方法。
【請求項３】
前記スリップリングにおける全ての前記導電リングの表面を削正すると同時に、前記タービンの点検を実施する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスリップリング削正方法。
【請求項４】
前記複数の導電リングは、４つで構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のスリップリング削正方法。
【請求項５】
前記タービンは、ガスタービンである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のスリップリング削正方法。
【請求項６】
前記タービンは、蒸気タービンである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のスリップリング削正方法。
【請求項７】
前記タービンは、水力タービンである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のスリップリング削正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップリング削正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電機の集電装置内の雰囲気を最適な状態に調整する技術が知られている。（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る装置では、励磁電流を安定的に界磁巻線から供給できるように、集電装置内において結露するか否かを判断し、その結果に基づいて温度調整装置および湿度調整装置で集電装置内の雰囲気を調整している。これにより、ブラシと導電リングとの間におけるブラシの摺動特性を最適に調整し、励磁電流を安定的に供給している。【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る装置では、運転時においてブラシの摺動特性を最適に調整することはできるものの、点検などにおいてスリップリングの導電リングを削正したときに、芯ずれを生じさせ、それに起因して電流の偏りを生じさせる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、第１回転軸と、前記第１回転軸に設けられる複数の導電リングと、前記導電リングと電気的に接続されるように、前記導電リングに向かって弾性付勢されるブラシと、を含んで構成されるスリップリングを備える発電機と、第２回転軸を備えるタービンと、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを結合するカップリングと、を備える発電設備において、前記カップリングと前記発電機との間に、前記第１回転軸を回転させるターニング装置を配置し、前記カップリングにより、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを分離し、前記ターニング装置で前記第１回転軸を回転させながら、前記スリップリングにおける全ての前記導電リングの表面を削正する。【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面および本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スリップリングを削正した後に芯ずれが生じても、夫々のブラシ間の電流の偏りを生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発電設備の一例を示す概略図である。
【図２】ターニング装置がタービン側に設けられる一般的な発電設備の一例を示す概略図である。
【図３】スリップリングの削正後にブラシ間の電流の偏りを生じさせる概略図である。
【図４】スリップリング削正方法の施工手順を示すフロー図である。
【図５】第２カップリングが分離されている状態を示す概略図である。
【図６】芯ずれが生じても電流の偏りを生じさせない状況の一例を示す概略図である。
【図７】第１カップリングが分離されている状態を示す概略図である。
【図８】他の実施形態に係る発電設備の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下の説明において、同一符号を付した部分は同一の要素を表し、その基本的な構成は同様であるものとする。
【００１１】
＝＝＝発電設備１０の構成＝＝＝
図１〜図３を参照しつつ、本実施形態に係るスリップリング３３の削正方法について、以下のとおり説明する。図１は、発電設備１０の一例を示す概略図である。図２は、ターニング装置４０がタービン２０側に設けられる一般的な発電設備１０００の状態の一例を示す概略図である。図３は、スリップリング３３の削正後にブラシ３３ｂ間の電流の偏りを生じさせる概略図である。
【００１２】
図１に示すように、発電設備１０は、タービン２０と、発電機３０と、ターニング装置４０と、を含んで構成されている。発電設備１０は、蒸気でタービン２０の第２回転軸２１を回転させ、第２回転軸２１と接続される発電機３０の第１回転軸３１を回転させて、発電する装置である。
【００１３】
タービン２０は、例えば、ガスタービンや蒸気タービン、又は、これらを組み合わせた装置である。さらに言うと、水力タービンであってもよい。タービン２０は、第２回転軸２１と、第２カップリング２２ａと、を含んで構成される。タービン２０の第２回転軸２１は、その回転力を第１回転軸３１に伝達する。第２カップリング２２ａは、フランジ構造を呈し、後述する結合軸５０の第２カップリング５０ｂと結合される。以下、第２カップリング２２ａ及び第２カップリング５０ｂを総称して、第２カップリング２２と称する。
【００１４】
発電機３０は、第１回転軸３１と、第１カップリング３２ａと、スリップリング３３と、を含んで構成される。第１カップリング３２ａは、フランジ構造を呈し、後述する結合軸５０の第１カップリング５０ａと結合される。以下、第１カップリング３２ａ及び第１カップリング５０ａを総称して、第１カップリング３２と称する。これにより、発電機３０の第１回転軸３１は、第２回転軸２１の回転力を受けて回転する。
【００１５】
スリップリング３３は、図１に示すように、導電リング３３ａと、ブラシ３３ｂと、を含んで構成されている（図６（ａ）も参照）。導電リング３３ａは、金属製の導電材料で形成され、発電機３０の第１回転軸３１に周設されている。導電リング３３ａは、例えば４個で構成されている。ただし、導電リング３３ａが構成されている個数が限定されるものではなく、８個や１６個で構成されていてもよい。ブラシ３３ｂは、図１に示すように、導電リング３３ａに向かって弾性付勢され、導電リング３３ａと接触するように対向して設けられている。ブラシ３３ｂは、例えば、導電リング３３ａよりも軟質な導電材料で形成されている。
【００１６】
発電機３０には、導電リング３３ａおよびブラシ３３ｂを介して界磁電流が入力される。導電リング３３ａとブラシ３３ｂとが接触した状態において、発電機３０の第１回転軸３１が回転するため、導電リング３３ａおよびブラシ３３ｂは摩耗する。ただし、一般的に、上述したように、導電リング３３ａを形成する材料よりも、ブラシ３３ｂを形成する材料の方が柔らかい材料を用いるため、ブラシ３３ｂの方がより多く摩耗する。
【００１７】
ターニング装置４０は、発電機３０の第１回転軸３１と、タービン２０の第２回転軸２１と、を発電機３０の運転後における所謂熱伸びによる第１回転軸３１及び第２回転軸２１の曲りを防止するための装置である。ターニング装置４０は、第１回転軸３１及び第２回転軸２１の自重による微小な曲がりを防止するように、発電機３０が停止した時に、第１回転軸３１及び第２回転軸２１を低速で回転させる。さらに、ターニング装置４０は、発電設備１０を点検する際に、第１回転軸３１を回転させて発電機３０の動作状況を確認しつつ、スリップリング３３の導電リング３３ａを削正するために用いられる。
【００１８】
このようなターニング装置４０は、図１に示すように、第１回転軸３１と第２回転軸２１との間に設けられる結合軸５０を回転させる。つまり、結合軸５０を介して、それと結合される第１回転軸３１および第２回転軸２１を回転させることができる。なお、ターニング装置４０の構造は、特に限定されるものではなく、結合軸５０を回転させることができればよい。
【００１９】
ここで、図２に示すように、一般的な発電設備１０００では、カップリング１４００を境として、ターニング装置１３００がタービン１１００側に設けられる。発電設備１０００の点検の際に、カップリング１４００を分離してタービン１１００と発電機１２００とを切り離す。そして、タービン１１００を点検した後に、再び、カップリング１４００を結合させる。ターニング装置１３００で発電機１２００側の第１回転軸１２１０を低速回転させながら、スリップリング３３の導電リング１２２１を削正する。この場合、一般的には、タービン１１００の点検を終えた後に、導電リング１２２１を削正するため、その分、発電設備１０００の全体点検期間が長くなる。
【００２０】
また、図３に示すように、一般的な発電設備１０００において、ターニング装置１３００が発電機１２００側に設けられていた場合であっても、従来、偏摩耗している導電リング１２２１のみ削正していた。このように、導電リング１２２１の一部のみが削正される場合、導電リング１２２１の削正過程で芯ずれが生じると、導電リング１２２１とブラシ１２２２との間の接触面の接触面積にバラツキが生じる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、削正されていない第１接触面とブラシ１２２２との接触面積よりも、芯ずれを生じた状態で削正された第２接触面とブラシ１２２２との接触面積の方が小さくなる。これにより、各ブラシ１２２２に入力される界磁電流に不平衡を生じる。なお、ここで言う芯ずれとは、第１回転軸１２１０と第２回転軸１１１０とが同一平面において平行な状態からズレルことをいう。
【００２１】
本実施形態に係るスリップリング削正方法では、ターニング装置４０で低速回転させながら全てのスリップリング３３を削正する。これにより、削正に際して、芯ずれを生じても、各ブラシ３３ｂに入力される界磁電流に偏りを生じさせない。さらに、タービン２０と発電機３０とを一端切り離してタービン２０を点検すると同時に、発電機３０のスリップリング３３を削正する。これにより、タービン２０を点検する期間とは別に、スリップリング３３を削正するための期間を設けなくてもよいため、点検を効率的に実施できる。このようなスリップリング削正方法の手順について、以下のとおり詳細に説明する。
【００２２】
＝＝＝スリップリング削正方法の手順＝＝＝
図４〜図７を参照しつつ、スリップリング３３の削正方法の手順について、以下のとおり説明する。図４は、スリップリング削正方法の施工手順を示すフロー図である。図５は、第２カップリング２２が分離されている状態を示す概略図である。図６は、芯ずれが生じても電流の偏りを生じさせない状況の一例を示す概略図である。図７は、第１カップリング３２が分離されている状態を示す概略図である。
【００２３】
まず、作業員は、ターニング装置４０が第２カップリング２２よりも発電機３０側に配置されていることを確認する（Ｓ１００）。ターニング装置４０が発電機３０側に配置されていることにより、タービン２０の点検と同時に、発電機３０の導電リング３３ａの削正を行うことができる。これにより、タービン２０を点検する期間とは別に、スリップリング３３を削正するための期間を設けなくてもよいため、点検を効率的に実施できる。
【００２４】
次に、図５に示すように、作業員は、第２カップリング２２を分離して、タービン２０と発電機３０と分離する（Ｓ１０１）。作業員は、タービン２０の点検を実施する（Ｓ１０２）。一般的に、タービン２０の点検時間は、発電機３０の点検時間よりも長いため、このようにタービン２０と発電機３０との夫々を並行して点検することにより、タービン２０を点検する期間とは別に、スリップリング３３を削正するための期間を設けなくてもよいため、点検を効率的に実施できる。
【００２５】
次に、作業員は、スリップリング３３の導電リング３３ａの削正を開始する（Ｓ１０３）。導電リング３３ａの削正は、削正装置（不図示）を導電リング３３ａの表面に当てた状態で、ターニング装置４０で第１回転軸３１を回転させ、導電リング３３ａの表面を削正する。図６（ｂ）に示すように、スリップリング３３の全ての導電リング３３ａを削正する（Ｓ１０４）。図６（ｂ）では、芯ずれを生じた状態で導電リング３３ａを削正した状態が示されている。
【００２６】
このように全ての導電リング３３ａを削正すると、図６（ｃ）に示すように、導電リング３３ａと、それに弾性付勢されるブラシ３３ｂと、の夫々の接触面の接触面積が等しくなる。これにより、夫々のブラシ３３ｂに通電する電流に不平衡を生じさせない。また、一般的に、導電リング３３ａよりもブラシ３３ｂの方が柔らかい材料で形成されている。このため、図６（ｄ）に示すように、点検後に発電機３０を運転すると、徐々に、ブラシ３３ｂが削られるため、導電リング３３ａとブラシ３３ｂとが面接触するように修正される。
【００２７】
次に、作業員は、発電機３０の点検終了後、第２カップリング２２を結合する（Ｓ１０５）。そして、図７に示すように、第１カップリング３２を分離する（Ｓ１０６）。タービン２０の点検終了後、第１カップリング３２を結合して、点検を終了する（Ｓ１０７）。
【００２８】
ちなみに、上記の点検終了後、発電機３０が長期間停止している状態が継続すると、第１回転軸３１及び第２回転軸２１が自重で湾曲するため、これを防止するためにターニング装置４０で第１回転軸３１及び第２回転軸２１（結合軸５０）を回転させる。
【００２９】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
図８を参照しつつ、他の実施形態について、以下のとおり説明する。図８は、他の実施形態に係る発電設備２１０の一例を示す概略図である。
【００３０】
他の実施形態は、図１に示す実施形態における発電設備１０の第１カップリング３２が設けられていない実施形態である。つまり、図８に示すように、他の実施形態では、ターニング装置２４０が、発電機２３０の第１回転軸２３１を回転させるように、カップリング２５０を境として発電機２３０側に設けられている。
【００３１】
これにより、上述したようにタービン２２０と発電機２３０を別々に点検することができるため、タービン２０を点検する期間とは別に、スリップリング３３を削正するための期間を設けなくてもよいため、点検を効率的に実施できる。さらに、別々に点検する際に、削正装置（不図示）で全ての導電リング２３３ａを削正することにより、電流の不平衡を生じさせない。つまり、他の実施形態においても図１に示す実施形態と同じ効果を奏する。
【００３２】
＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係るスリップリング削正方法は、第１回転軸２３１と、第１回転軸２３１に設けられる複数の導電リング２３３ａと、導電リング２３３ａと電気的に接続されるように、導電リング２３３ａに向かって弾性付勢されるブラシ３３ｂと、を含んで構成されるスリップリング２３３を備える発電機２３０と、第２回転軸２２１を備えるタービン２２０と、第１回転軸２３１と第２回転軸２２１とを結合するカップリング２５０と、を備える発電設備２１０において、カップリング２５０と発電機２３０との間に、第１回転軸２３１を回転させるターニング装置２４０を配置し、カップリング２５０により、第１回転軸２３１と第２回転軸２２１とを分離し、ターニング装置２４０で第１回転軸２３１を回転させながら、スリップリング２３３における全ての導電リング２３３ａの表面を削正する。
【００３３】
本実施形態によれば、全ての導電リング２３３ａの表面を削正するため、スリップリング２３３とブラシ２３３ｂとの接触面積が均一となり、各ブラシ２３３ｂから導出される電流の偏りを抑制できる。また、ターニング装置２４０を発電機２３０側に配置することにより、タービン２２０の点検を実施しながら、発電機２３０のスリップリング２３３の削正などの発電機２３０の点検を実施できるため、点検を効率的に実施できる。
【００３４】
又、本実施形態に係るスリップリング削正方法において、第１回転軸３１と、第１回転軸３１に設けられる複数の導電リング３３ａと、導電リング３３ａと電気的に接続されるように、導電リング３３ａに向かって弾性付勢されるブラシ３３ｂと、を含んで構成されるスリップリング３３を備える発電機３０と、第２回転軸２１を備えるタービン２０と、第１回転軸３１と第２回転軸２１との間に夫々と同軸に設けられる結合軸５０と、第１回転軸３１と結合軸５０を結合する第１カップリング３２と、結合軸５０と第２回転軸２１を結合する第２カップリング２２と、を備える発電設備１０において、結合軸５０を回転させるターニング装置４０を配置し、第２カップリング２２により、結合軸５０と第２回転軸２１とを分離し、ターニング装置４０で結合軸５０を回転させながら、スリップリング３３における全ての導電リング３３ａの表面を削正する。
【００３５】
本実施形態によれば、スリップリング３３の導電リング３３ａを削正した後に、結合軸５０とタービン２０側の第２カップリング２２とを接続させ、逆に、発電機３０側の第１カップリング３２と結合軸５０とを分離して、発電機３０の点検を実施できる。
【００３６】
又、本実施形態に係るスリップリング削正方法において、複数の導電リング３３ａ，２３３ａは、４つで構成されている。本実施形態によれば、導電リング３３ａ，２３３ａが正極２つおよび負極２つで構成されているスリップリング３３，２３３に適用することができる。
【００３７】
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１０，２１０  発電設備
２０，２２０  タービン
２１，２２１  第２回転軸
２２  第２カップリング
３０，２３０  発電機
３１，２３１  第１回転軸
３２  第１カップリング
３３，２３３  スリップリング
３３ａ，２３３ａ  導電リング
３３ｂ，２３３ｂ  ブラシ
４０，２４０  ターニング装置
５０  結合軸
２５０  カップリング
【要約】
【解決手段】  第１回転軸と、前記第１回転軸に設けられる複数の導電リングと、前記導電リングと電気的に接続されるように、前記導電リングに向かって弾性付勢されるブラシと、を含んで構成されるスリップリングを備える発電機と、第２回転軸を備えるタービンと、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを結合するカップリングと、を備える発電設備において、前記カップリングと前記発電機との間に、前記第１回転軸を回転させるターニング装置を配置し、前記カップリングにより、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを分離し、前記ターニング装置で前記第１回転軸を回転させながら、前記スリップリングにおける全ての前記導電リングの表面を削正する。
【選択図】  図４【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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