(57)【要約】【課題】回転機器の回転軸を支持するラジアル滑り軸受装置において、軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側の軸受の一端部側を冷却することによって、回転軸に生じるサーマルアンバランスを抑制できる滑り軸受装置を提供すること。【解決手段】回転軸５を径方向に隙間７を介して挟むように構成するとともに、回転軸５の支持負荷を受ける下側軸受部９と反対側の上側軸受部１１とから構成される滑り軸受１３を備え、隙間７に潤滑油を供給する第１給油口ａ１、ａ２と、滑り軸受１３に対して回転軸５がオーバーハングを生じる側であって、滑り軸受の幅方向の一端側に、第１給油口ａ１、ａ２とは別に設けられ隙間７に潤滑油を供給する第２給油口ｂ１、ｂ２とを備えたこと。【選択図】図２
2016180451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を径方向に隙間を介して挟むように構成するとともに、回転軸の支持負荷を受ける下側軸受部と反対側の上側軸受部とから構成される滑り軸受を備え、
前記隙間に潤滑油を供給する第１給油口と、
前記滑り軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側であって、滑り軸受の回転軸方向の一端側に、前記第１給油口とは別に設けられ前記一端側の隙間に潤滑油を供給する第２給油口とを備えたことを特徴とする滑り軸受装置。
【請求項２】
前記第２給油口は、該第２供給口から供給される潤滑油が主に前記下側軸受部の前記一端側に導かれる位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の滑り軸受装置。
【請求項３】
前記第２給油口から供給される潤滑油は、前記第１給油口から供給される潤滑油とは別の油圧供給路によって供給されるともに、前記第１給油口からの潤滑油よりも低温であることを特徴とする請求項１又は２に記載の滑り軸受装置。
【請求項４】
前記第２給油口から供給される潤滑油の油量を制御する油量制御装置を備え、該油量制御装置は、前記オーバーハングを生じる回転軸の振動状態を検出する軸振動センサからの信号を解析する軸振動解析部と、解析結果を判定する判定部とを有し、該判定部の結果に基づいて前記油量を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
【請求項５】
前記軸振動解析部は、前記回転軸の回転速度に同期する軸振動の１次成分を抽出し、該１次成分の大きさに基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の滑り軸受装置。
【請求項６】
前記軸振動解析部は、前記回転軸の軸振幅値を抽出し、該軸振幅値の大きさに基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の滑り軸受装置。
【請求項７】
前記第１給油口に潤滑油を供給する第１油圧供給路と、前記第２給油口に潤滑油を供給する第２油圧供給路とを備え、前記第２油圧供給路は、第１油圧供給路に設けられた冷却器とは別に付加荷冷却器を設け、該付加冷却器で冷却した後の潤滑油を供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
【請求項８】
前記第１給油口に潤滑油を供給する第１油圧供給路と、前記第２給油口に潤滑油を供給する第２油圧供給路とを備え、前記第２油圧供給路は、第１油圧供給路に設けられた冷却器で冷却された後の潤滑油を貯溜するバッファタンクを設け、該バッファタンクに貯溜された後の潤滑油を供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転軸を支持する滑り軸受装置に関し、特に、滑り軸受の温度上昇により生じる回転軸のサーマルアンバランスを防止する滑り軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から回転機器の回転軸を支持するのに、滑り軸受が用いられている。
一般に、回転軸をラジアル方向に支持するすべり軸受においては、軸受及び回転軸を僅かな隙間を持って、径方向に挟む構造であり、この隙間に給油口から潤滑油を供給することにより軸受摺動面に潤滑膜を形成し、軸受の摩擦抵抗を抑え、支持荷重を支える圧力を発生させている。さらに、この潤滑油は軸受サイドフローとして軸受外部に流れ出す際に、軸受で発生した熱を軸受外部に持ち出す役目も持っている。
【０００３】
特許文献１には、回転軸をラジアル方向に支持するすべり軸受において、軸受及び回転軸を僅かな隙間を持って、挟みこの隙間に給油口から潤滑油を供給する構造が示されている。
そして、荷重を支える軸受面以外に潤滑油を多量に流すために回転軸と軸受との間に上射溝を設け、上射溝用に新たに温度の低い潤滑油を供給する別の給油口を設け、この別の給油口から新たな潤滑油を供給することで、回転軸及び軸受の温度上昇を抑えることが示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、滑り軸受に関し、摺動面のホットスポット部に直接潤滑油を噴射して温度低減効果を図るものが示されている。
また、特許文献３には、ティルティングパッド方式のジャーナル軸受において、軸受パッドの回転軸の回転方向上流側に、それぞれ幅方向に間隔をおいて、独立した穴を径方向に穿設して外部から新油を供給して冷却することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２１４８４号公報
【特許文献２】特開２００４−１００７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−１２５２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、前述のように、荷重を支える軸受面以外の上側の半周領域に回転軸と軸受との間に上射溝を設けているが、この上射溝は軸受の回転軸方向（幅方向）において略中央部分に形成されており、軸受全体の冷却を考慮しての技術であり、軸受の回転軸方向端部（幅方向端部）のホットスポットからの入熱に対する冷却は十分に行えない問題を有している。
例えば、図１１、図１２に示すように、軸受１００ａ、１００ｂと、軸受１００ａ、１００ｂによって支持される回転軸１０２と、回転軸１０２の端部に取り付けられた質量体１０４と、によって構成される構造系においては、一方の軸受１００ａが回転軸１０２をオーバーハング状態で支持している。この場合に、オーバーハング側の軸受１００ａにおいては、質量体１０４が存在する軸受１００ａの回転軸方向一端側のＮ部分（図１２参照）が他端側より回転軸１０２から作用する荷重負荷が大きく、回転軸１０２と軸受１００ａとの間の摩擦抵抗による発熱が増大化する。それによって、回転軸１０２には、Ｎ部分の領域への入熱が増大し、回転軸の軸方向の熱伸びにサーマルアンバランスが生じ、回転軸１０２の軸振動が過大化する問題がある。
特許文献１には、このような回転軸のサーマルアンバランスによる軸振動への課題解決手段についての示唆は見られない。
【０００７】
特許文献２には、滑り軸受に関し、摺動面のホットスポット部に直接潤滑油を噴射して温度低減効果を狙う技術が示されているが、スラスト軸受けの摺動面に対するホットスポットの冷却であり、ラジアル滑り軸受の摺動面のホットスポットを冷却することについては開示されていない。
【０００８】
また、特許文献３には、ラジアル滑り軸受であるジャーナル軸受の軸受パッドの冷却のために、外部から新油を軸受面に供給することが示されているが、軸受け全体の冷却に関するものであり、軸受端部のホットスポットからの入熱による回転軸のサーマルアンバランスによって生じる軸振動の低減については開示されていない。
【０００９】
そこで、前述の技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、回転機器の回転軸を支持するラジアル滑り軸受装置において、軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側の軸受の一端部側を冷却することによって、回転軸に生じるサーマルアンバランスを抑制できる滑り軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る滑り軸受装置は、回転軸を径方向に隙間を介して挟むように構成するとともに、回転軸の支持負荷を受ける下側軸受部と反対側の上側軸受部とから構成される滑り軸受を備え、前記隙間に潤滑油を供給する第１給油口と、前記滑り軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側であって、滑り軸受の回転軸方向の一端側に、前記第１給油口とは別に設けられ前記一端側の隙間に潤滑油を供給する第２給油口とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記（１）の構成によれば、第１給油口とは別に第２給油口を設けて、滑り軸受に対してオーバーハングを生じる側であって、滑り軸受の回転軸方向の一端側を冷却するので、回転軸の支持負荷がオーバーハングによって大きく作用して、回転軸と軸受との間の摩擦抵抗による発熱が増大化するホットスポットの部分を効率よく冷却できる。
これによって、軸受端部のホットスポットから回転軸への入熱の増大によって、回転軸の熱伸びにサーマルアンバランスが生じ、回転軸の軸振動が過大化する問題を解消することができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記第２給油口は、該第２供給口から供給される潤滑油が主に前記下側軸受部の前記一端側に導かれる位置に設けられることを特徴とする。
【００１３】
前記（２）の構成によれば、第２供給口から供給される潤滑油は、回転軸の回転方向との関係で主に下側軸受部方向に導かれ、且つ下側軸受部の一端側に導かれる位置に設けられるので、オーバーハングによって支持負荷が大きく作用する下側軸受部の一端側を効果的に冷却することができる。
【００１４】
（３）幾つかの実施形態では、前記（１）または（２）の構成において、前記第２給油口から供給される潤滑油は、前記第１給油口から供給される潤滑油とは別の油圧供給路によって供給されるともに、前記第１給油口からの潤滑油よりも低温であることを特徴とする。
【００１５】
前記（３）の構成によれば、第２給油口からの潤滑油は、第１給油口から供給される潤滑油とは別の油圧供給路によって第１給油口からの潤滑油よりも低温の潤滑油が供給されるので、下側軸受部の一端側を効果的に冷却できる。
【００１６】
（４）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（３）のいずれかの構成において、前記第２給油口から供給される潤滑油の油量を制御する油量制御装置を備え、該油量制御装置は、前記オーバーハングを生じる回転軸の振動状態を検出する軸振動センサからの信号を解析する軸振動解析部と、解析結果を判定する判定部とを有し、該判定部の結果に基づいて前記油量を制御することを特徴とする。
【００１７】
前記（４）の構成によれば、第２給油口からの油量を制御する油量制御装置は、オーバーハングを生じる回転軸の振動状態を検出する軸振動センサからの信号を解析する軸振動解析部と、判定部とを有しているため、サーマルアンバランスを生じて回転軸が異常振動を生じているかを正確に判定することができる。さらに、その判定結果に基づいて第２給油口からの油量を制御するので、無駄に潤滑油を供給することがないためサーマルアンバランスによる軸振動の低減を効率よい冷却油の供給によって行うことができる。
【００１８】
（５）幾つかの実施形態では、前記（４）の構成において、前記振動解析部は、前記回転軸の回転速度に同期する軸振動の１次成分を抽出し、該１次成分の大きさに基づいて判定することを特徴とする。
【００１９】
前記（５）の構成によれば、振動解析部では回転軸の軸振動をＦＦＴ分析（高速フーリエ変換分析）して、回転速度に同期する振動１次成分を抽出して判定するので、回転軸の軸振状態を正確に把握できる。
すなわち、オーバーハングモードによって発生するホットスポットによる入熱は、回転軸の不釣合いの増加を招き、軸振動を発生させるため、軸振動成分としては回転数に同期した成分が大きくなるため、振動一次成分を抽出して判定することで振動状態を正確に把握できる。
【００２０】
（６）幾つかの実施形態では、前記（４）の構成において、前記軸振動解析部は、前記回転軸の軸振幅値を抽出し、該軸振幅値の大きさに基づいて判定することを特徴とする。
【００２１】
前記（６）の構成によれば、振動解析部では回転軸の軸振動を、振動の振幅値を用いて判定するので、回転軸の軸振動の状態を正確に把握できる。すなわち、振幅値は軸振動の大きさを直接的に表しているため、精度よく判定できる。
【００２２】
（７）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（６）のいずれかの構成において、前記第１給油口に潤滑油を供給する第１油圧供給路と、前記第２給油口に潤滑油を供給する第２油圧供給路とを備え、前記第２油圧供給路は、第１油圧供給路に設けられた冷却器とは別に付加荷冷却器を設け、該付加冷却器で冷却した後の潤滑油を供給することを特徴とする。
【００２３】
前記（７）の構成によれば、第２給油口からの潤滑油は、付加冷却器によってさらに冷却されるため、第１給油口から供給される循環油よりもさらに冷却された潤滑油を供給することができる。
【００２４】
（８）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（６）のいずれかの構成において、前記第１給油口に潤滑油を供給する第１油圧供給路と、前記第２給油口に潤滑油を供給する第２油圧供給路とを備え、前記第２油圧供給路は、第１油圧供給路に設けられた冷却器で冷却された後の潤滑油を貯溜するバッファタンクを設け、該バッファタンクに貯溜された後の潤滑油を供給することを特徴とする。
【００２５】
前記（８）の構成によれば、第２給油口からの潤滑油は、第１油圧供給路に設けられた冷却器で冷却された後の潤滑油を、バッファタンクに貯溜し、その後の潤滑油を供給するので、バッファタンクでは大気温度状態であるため、第１油圧供給路に設けられた冷却器に高性能な冷却性能を持たせなくても、また付加冷却器を別途設けることなく、大気温度レベルまでの冷却が可能となり、使用環境によっては、大掛かりな冷却システムを設置せずに簡単なシステムを構成できコスト的にも有利である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転軸を径方向に隙間を介して挟むように構成するとともに、回転軸の支持負荷を受ける下側軸受部と反対側の上側軸受部とから構成される滑り軸受を備え、軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側の軸受の一端部側を冷却することによって、回転軸に生じるサーマルアンバランスを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る滑り軸受装置で適用される蒸気タービンの発電装置の概略全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る滑り軸受装置の説明図であり、第１給油口ａ1、ａ２における回転軸方向に直角方向の断面図と、第２給油口ｂ１、ｂ２における回転軸方向に直角方向の断面図とを重ね合わせた断面説明図である。
【図３】図２に示す軸受装置の周方向への展開概要図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る油量制御装置の構成ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る油量制御装置の構成ブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態の係る閾値判定の制御フロー図である。
【図７】本発明の一実施形態の係る閾値判定の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の係る閾値判定の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態の係る潤滑・冷却油の循環システムの概要図である。
【図１０】本発明の一実施形態の係る潤滑・冷却油の循環システムの概要図である。
【図１１】オーバーハングモード振動の説明図である。
【図１２】図１１のＭ部の拡大説明図であり、軸受端部のホットスポットからの入熱の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２９】
本発明の幾つかの実施形態では、図２、３に示すような滑り軸受装置１を備えている。
図２は、第１給油口ａ1、ａ２における回転軸方向に直角方向（図３のＫ１−Ｋ１線）の断面説明図と、第２給油口ｂ１、ｂ２における回転軸方向に直角方向（図３のＫ２−Ｋ２線）の断面説明図とを重ねて示すものであり、第１給油口ａ１と第２給油口ｂ１、第１給油口ａ２と第２給油口ｂ２とは重なる位置にあり、その他の断面形状は同一である。また、図３は、軸受内周面３を周方向に展開した説明である。
【００３０】
図２の滑り軸受装置１は、回転軸５を径方向に隙間７を介して挟むように構成するとともに、回転軸５の支持負荷を受ける下側軸受部９と反対側の上側軸受部１１とから構成される滑り軸受１３を備え、隙間７に潤滑油を供給する第１給油口ａ１、ａ２と、滑り軸受に対して回転軸５がオーバーハングを生じる側の滑り軸受１３の一端側に、第１給油口ａ１、ａ２とは別に設けられ一端側の隙間７に潤滑油を供給する第２給油口ｂ１、ｂ２とを備えている。
【００３１】
下側軸受部９と上側軸受部１１によって略楕円形状の外形及び中空を有する滑り軸受１３が形成される。そして、楕円形状の長径側の径方向両端部に、それぞれ第１給油口ａ１、ａ２と、第２給油口ｂ１、ｂ２が中空の内側と外側とを連通するように穿設されている。中空の内部には回転軸５が隙間７を介して収容されて上下から上側軸受部１１と下側軸受部９とによって挟むように配置されている。
【００３２】
図３のように、滑り軸受装置１を周方向に展開すると、第１給油口ａ１、ａ２は２つ形成され、第２給油口ｂ１、ｂ２も２つ形成され、一方の第１給油口ａ１と一方の第２給油口ｂ１とは周方向において同一位置に設けられ、他方の第１給油口ａ２と他方の第２給油口ｂ２とは周方向において同一位置に設けられている。
また、滑り軸受１３の回転軸方向の長さ（幅方向長さ）においては、第１給油口ａ１、ａ２は、主となる潤滑油の供給を行うため、回転軸方向長さの７〜８割の領域に亘って形成され、第２給油口ｂ１、ｂ２は、残りの２〜３割の領域に亘って形成されている。
【００３３】
一方の第１給油口ａ１及び他方の第１給油口ａ２の開口大きさは、同一でも異ならせてもよい。第２給油口の開口においても同様に、同一でも異ならせてもよい。
さらに、第２給油口の場合には、回転軸５の回転方向との関係で、下側軸受部９に流れが向う側である一方の第２給油口ｂ１を大きくしてもよい。さらに、回転軸５の回転方向との関係で、下側軸受部９に流れが向う側の一方の第２給油口ｂ１だけを設け、他方の第２給油口ｂ２を設けなくてもよい。
【００３４】
このように、一方の第２給油口ｂ１を大きくし、または、一方の第２給油口ｂ２だけを設けることによって、回転軸５の支持負荷がオーバーハングによって大きく作用して、回転軸５と下側軸受部９との間の摩擦抵抗による発熱が、下側軸受部９の一端側で生じるため、その部分の冷却を簡単な構成で効率よく達成できる。
【００３５】
次に、図２、図３を参照して、第１給油口ａ１、ａ２及び第２給油口ｂ１、ｂ２から軸受内に供給された潤滑油の流れを説明する。なお、回転軸５は図２の矢印Ｐで示すように左回転をしている。
一方の第１給油口ａ１から供給された潤滑油Ｊ１は、下側軸受部９と回転軸５との間の隙間７に流れて軸受摺動面に潤滑膜を形成し、軸受の摩擦抵抗を抑え、負荷荷重を支える圧力を発生させる。さらにこの潤滑油は、軸受端面から軸受サイドフローとして軸受外部に流れ出す際に、軸受で発生した熱を軸受外部に持ち出す。
他方の第１給油口ａ２から供給された潤滑油Ｊ２は、上側軸受部１１と回転軸５との間の隙間７に流れて、上側軸受部１１を冷却して、軸受端面から軸受サイドフローとして軸受外部に流れ出す際に、軸受で発生した熱を軸受外部に持ち出す。
【００３６】
一方の第２給油口ｂ１から供給された潤滑油も同様に、下側軸受部９と回転軸５との間の隙間７であって、下側軸受部９の回転軸方向の一端部分に流れ、さらに、軸受端面から軸受サイドフローとして軸受外部に流れ出す。これによって、下側軸受部９の一端部分に潤滑膜を形成し、軸受の摩擦抵抗を抑え、負荷荷重を支える圧力を発生させるとともに、下側軸受部９の回転軸方向（幅方向）の一端部分を冷却する。
また、他方の第２給油口ｂ２から供給された潤滑油Ｊ２は、上側軸受部１１と回転軸５との間の隙間７に流れて、上側軸受部１１を冷却して、軸受端面から軸受サイドフローとして軸受外部に流れ出す。これによって、上側軸受部１１の回転軸方向（幅方向）の一端部分を冷却する。
【００３７】
以上の構成によって、第１給油口ａ１、ａ２とは別に第２給油口ｂ１、ｂ２を設けて、オーバーハングを生じる側であって、滑り軸受１３の回転軸方向の一端側を冷却するので、回転軸５の支持負荷がオーバーハングによって大きく作用して、回転軸５と軸受との間の摩擦抵抗による発熱が増大化するホットスポット部分を効率よく冷却できる。
これによって、回転軸５への入熱の増大によって、回転軸５の熱伸びにサーマルアンバランスが生じ（例えば、軸方向の伸びに偏りが生じる）、回転軸５の軸振動が過大化する問題を解消することができる。
【００３８】
本発明の幾つかの実施形態は、図１に示すように、滑り軸受装置１は、さらに、第２給油口ｂ１、ｂ２から供給される潤滑油の油量を制御するコントローラ（油量制御装置）１５を備え、該コントローラ１５は、オーバーハングを生じる回転軸５の振動状態を検出する軸振動センサ１７（１７ａ、１７ｂ）からの信号を解析する軸振動解析部１９と、解析結果を判定する判定部２１とを有し、該判定部２１の結果に基づいて第２給油口ｂ１、ｂ２から供給される油量を制御する油量制御部２３に制御指令値を出力して第２給油口ｂ１、ｂ２から供給される潤滑油量を制御するようになっている。
【００３９】
図１は、蒸気タービン２５と発電機２７との接続部分を示す全体の概略構成図である。
図１において、蒸気タービン２５のタービン軸（回転軸）５ａは、蒸気タービン２５の前後に設けられた軸受２９、３１によって回転可能に基台に支持されている。タービン軸５ａの一端側には軸受２９が設けられ、他端側のタービン軸５ａに設けられた軸受３１が本発明の滑り軸受装置１を構成する滑り軸受１３によって構成されている。
また、タービン軸５ａの一端側にはタービン軸５ａの回転速度を検出する回転数センサ３３が取り付けられている。また、タービン軸５ａの他端側の端部には発電機２７の発電機軸５ｂと結合を行うカップリング３５が設けられている。また、タービン軸５ａの他端側には、タービン軸５ａに対向して軸振動を検出するタービン軸振動センサ１７ａが設置されている。
【００４０】
一方、発電機２７の発電機軸（回転軸）５ｂは、発電機２７の前後に設けられた軸受３７、３９によって回転可能に基台に支持されている。発電機軸５ｂの一端側には軸受３７が設けられ、発電機軸５ｂの他端側に設けられた軸受３９が、本発明の滑り軸受装置１を構成する滑り軸受１３よって構成されている。
また、発電機２７の発電機軸５ｂの他端側には、発電機軸５ｂに対向して軸振動を検出する発電機軸振動センサ１７ｂが設置されている。
【００４１】
図１に示すように、カップリング３５がマス４１相当となり、タービン軸５ａのオーバーハングを形成して、オーバーハングモードの軸振動が発生する。同様に発電機軸５ｂ側においても、カップリング３５がマス４１相当となり、発電機軸５ｂのオーバーハングを形成して、オーバーハングモードの軸振動が発生する。
【００４２】
タービン軸振動センサ１７ａからの信号と発電機軸振動センサ１７ｂからの信号とがそれぞれコントローラ１５に入力されて、蒸気タービン２５側と発電機２７側とのそれぞれの軸受３１、３９に設けられている第２給油口ｂ１、ｂ２への油量が制御されるようになっている。そして、タービン軸５ａ、及び発電機軸５ｂのそれぞれに対するサーマルアンバランスの低減が行われる。
以下、主にサーマルアンバランスのタービン軸５ａの方の低減制御について説明する。
【００４３】
幾つかの実施形態では、図１に示すコントローラ（油量制御装置）１５の軸振動解析部１９は、図４に示すように、ＦＦＴ分析部４３を有し、タービン軸５ａの回転速度に同期する軸振動の１次成分を抽出し、該１次成分の大きさに基づいて判定する。
図４のように、タービン軸振動センサ１７ａからの信号と、タービン軸５ａの回転数センサ３３からの信号とがコントローラ１５のＦＦＴ分析部（高速フーリエ変換分析部）４３に入力され、回転速度に同期する１次の周波数成分（１Ｎ成分）の強度（レベル）を算出する。そして判定部２１によって閾値と比較して振動の状態を判定する。
判定閾値は予め設定されており、例えば図７に示すように、閾値ｄ１、ｄ２（ｄ１＞ｄ２）が設定されている。閾値ｄ１は設備警報発令の許容レベルの約７０％相当の値とし、閾値ｄ２は設備警報発令の許容レベルの約３０％相当の値として設定されている。
【００４４】
図６に示すように判定結果に応じて作動する。
作動の流れを説明すると、まずステップＳ１１で、判定部２１によって１Ｎ成分レベル（１ＮＬ）が、閾値ｄ１より大きいと判定された場合（１ＮＬ＞ｄ１）には、ステップＳ１２で軸振動が大きいと判定して、ステップＳ１３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を増加指令し、ステップＳ１４で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を増加し、ステップＳ１５で軸受端部での冷却促進を行い、ステップＳ１６でタービン軸５ａのサーマルアンバランスを低減する。
【００４５】
ステップＳ２１で、判定部２１によって１Ｎ成分レベル（１ＮＬ）が、ｄ２以上でｄ１以下の範囲と判定された場合（ｄ１≧１ＮＬ≧ｄ２）には、ステップＳ２２で軸振動が中程度と判定し、ステップＳ２３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を現状維持指令し、ステップＳ２４で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を現状維持し、ステップＳ２５で軸受端部での冷却の現状維持を行い、ステップＳ１６でタービン軸５ａのサーマルアンバランスを低減する。
【００４６】
ステップＳ３１で、判定部２１によって１Ｎ成分レベル（１ＮＬ）が、ｄ２未満の範囲と判定された場合（１ＮＬ＜ｄ２）には、ステップＳ３２で軸振動が小程度と判定し、ステップＳ３３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を減少指令し、ステップＳ３４で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を減少し、ステップＳ３５で軸受端部での冷却減少を行い、ステップＳ３６で第２ポンプ５７のエネルギーロスを低減する。
以上ように判定閾値を設定して繰返し制御することで、１Ｎ成分レベル（１ＮＬ）がｄ１とｄ２の間を維持するようにフィードバック制御が行われる。
【００４７】
図４に示すコントローラ１５の構成によると、軸振動解析部１９では、ＦＦＴ分析器によってタービン軸５ａの軸振動をＦＦＴ分析して、回転速度に同期する振動１次成分を抽出して判定するので、タービン軸５ａの軸振状態を正確に把握できる。
すなわち、オーバーハングモードによって発生するホットスポットによる入熱は、タービン軸５ａの不釣合いの増加を招き、軸振動を発生させるため、軸振動成分としては回転数に同期した成分が大きくなるため、振動一次成分を抽出して判定することで振動状態を正確に把握できる。これによってサーマルアンバランスを防止して軸振動を抑制できるようになる。
【００４８】
幾つかの実施形態では、図１に示すコントローラ（油量制御装置）１５の軸振動解析部１９は、図５に示すように軸振幅値算出部４４を有し、タービン軸５ａの軸振動の軸振幅値を算出して、該軸振幅値の大きさに基づいて判定する。
図５のように、タービン軸振動センサ１７ａからの信号から軸振幅値算出部４４で軸振幅値を抽出または算出する。そして判定部２１によって閾値と比較して振動状態を判定する。
判定閾値は予め設定されており、例えば図８に示すように、閾値Ｓ１、Ｓ２（Ｓ１＞Ｓ２）が設定されている。閾値Ｓ１は設備警報発令の許容レベルの約７０％相当の値とし、閾値Ｓ２は設備警報発令の許容レベルの約３０％相当の値として設定されている。
【００４９】
図６に示すように判定結果に応じて作動する。
作動の流れを説明すると、まずステップＳ１１で、判定部２１によって振幅値（ＶＡ）が、閾値Ｓ１より大きいと判定され場合（ＶＡ＞Ｓ１）には、ステップＳ１２で軸振動が大きいと判定して、ステップＳ１３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を増加指令し、ステップＳ１４で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を増加し、ステップＳ１５で軸受端部での冷却促進を行い、ステップＳ１６でタービン軸５ａのサーマルアンバランスを低減する。
【００５０】
ステップＳ２１で、判定部２１によって軸振幅値（ＶＡ）が、Ｓ２以上でＳ１以下の範囲と判定された場合（Ｓ１≧ＶＡ≧Ｓ２）には、ステップＳ２２で軸振動が中程度と判定し、ステップＳ２３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を現状維持指令し、ステップＳ２４で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を現状維持し、ステップＳ２５で軸受端部での冷却の現状維持を行い、ステップＳ１６でタービン軸５ａのサーマルアンバランスを低減する。
【００５１】
ステップＳ３１で、判定部２１によって軸振幅値（ＶＡ）が、Ｓ２未満の範囲と判定された場合（ＶＡ＜Ｓ２）には、ステップＳ３２で軸振動が小程度と判定し、ステップＳ３３で第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給油量を減少指令し、ステップＳ３4で第２給油口ｂ１、ｂ２への油量を減少し、ステップＳ３５軸受端部での冷却減少を行い、ステップＳ３６で第２ポンプ５７のエネルギーロスを低減する。
以上ように判定閾値を設定して繰返し制御することで、軸振幅値（ＶＡ）がＳ１とＳ２の間を維持するようにフィードバック制御が行われる。
【００５２】
図５に示すコントローラ１５の構成によると軸振動解析部１９ではタービン軸５ａの軸振動を、軸振幅値を用いて判定するので、タービン軸５ａの軸振状態を正確に把握できる。すなわち、振幅値は軸振動の振動状態を直接的に表しているため、精度よく判定できサーマルアンバランスによって生じる軸振動を確実に抑制できる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、図９に示す潤滑油供給路を備える。
第１給油口ａ１、ａ２に潤滑油を供給する第１油圧供給路４５と、第２給油口ｂ１、ｂ２に潤滑油を供給する第２油圧供給路４７とを有しており、第２油圧供給路４７には、第１油圧供給路４５に設けられた冷却器５１とは別に付加冷却器５３が設けられ、該付加冷却器５３で第１油圧供給路４５の潤滑油をさらに冷却して第２給油口ｂ１、ｂ２に供給するように構成されている。
【００５４】
図９のように、第１油圧供給路４５は、冷却器５１、第１ポンプ５５、第１給油口ａ１、ａ２を循環する油路であり、第２油圧供給路４７は、冷却器５１、付加冷却器５３、第２ポンプ５７、第２給油口ｂ１、ｂ２を循環する油路である。そして、第２ポンプ５７がコントローラ１５からの指令によって制御されて第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給量が調整されて循環するようになっている。
【００５５】
このように構成することで、第２給油口ｂ１、ｂ２からの潤滑油は、付加冷却器５３によって冷却されるため、第１給油口ａ１、ａ２から供給される循環油よりもさらに冷却された潤滑油を供給することができる。これによって、軸受３１に対してタービン軸５ａがオーバーハングを生じる側の一端部側に対する冷却効果を高めることができ、タービン軸５ａに生じるサーマルアンバランスを抑制できる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、図１０に示す潤滑油供給路を備える。
第１給油口ａ１、ａ２に潤滑油を供給する第１油圧供給路４５と、第２給油口ｂ１、ｂ２に潤滑油を供給する第２油圧供給路４７とを有しており、第２油圧供給路４７には、第１油圧供給路４５に設けられた冷却器５１で冷却された後の潤滑油を貯溜するバッファタンク５９を設け、該バッファタンク５９に貯溜された後の潤滑油を第２給油口ｂ１、ｂ２に供給するように構成されている。
【００５７】
図１０のように、第１油圧供給路４５は、冷却器５１、第１ポンプ５５、第１給油口ａ１、ａ２を循環する油路であり、第２油圧供給路４７は、冷却器５１、バッファタンク５９、第２ポンプ５７、第２給油口ｂ１、ｂ２を循環する油路である。そして、第２ポンプ５７がコントローラ１５の指令によって制御されて第２給油口ｂ１、ｂ２からの供給量が調整されて循環するようになっている。
【００５８】
このように構成することで、第２給油口ｂ１、ｂ２からの潤滑油は、第１油圧供給路４５に設けられた冷却器５１で冷却された後、バッファタンク５９に一時貯溜してから再び第２給油口ｂ１、ｂ２に供給するので、バッファタンク５９では大気温度状態であるため、冷却器５１に高性能な冷却性能を持たせなくても、また付加冷却器５３を別途設けることなく、大気温度レベルまでの冷却が可能となり、蒸気タービン２５及び発電機２７の使用環境によっては、大掛かりな冷却システムを設置せずに簡単なシステムとなり、低コストで潤滑油の供給が可能にとなる。
また、図９の実施形態と同様に、軸受３１に対してタービン軸５ａがオーバーハングを生じる側の一端部側に対して効率よく冷却することができ、タービン軸５ａに生じるサーマルアンバランスを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、回転軸を径方向に隙間を介して挟むように構成するとともに、回転軸の支持負荷を受ける下側軸受部と反対側の上側軸受部とから構成される滑り軸受を備え、軸受に対して回転軸がオーバーハングを生じる側の軸受の一端部側を冷却することによって、回転軸に生じるサーマルアンバランスを抑制できるので、蒸気タービンや発電機等の回転軸を支持する滑り軸受装置への適用に有効である。
【符号の説明】
【００６０】
１  滑り軸受装置
３  軸受内周面
５  回転軸
５ａ  タービン軸
５ｂ  発電機軸
７  隙間
９  下側軸受部
１１  上側軸受部
１３  滑り軸受
１５  コントローラ
１７ａ  タービン軸振動センサ
１７ｂ  発電機軸振動センサ
１９  軸振動解析部
２１  判定部
２３  油糧制御部（油量制御装置）
２５  蒸気タービン
２７  発電機
３３  回転数センサ
３５  カップリング
４３  ＦＦＴ分析部
４４  軸振幅値算出部
４５  第１油圧供給路
４７  第２油圧供給路
５１  冷却器
５３  付加冷却器
５５  第１ポンプ
５７  第２ポンプ
５９  バッファタンク
ａ１、ａ２  第１給油口
ｂ１、ｂ２  第２給油口
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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