JP2619132B2

JP2619132B2 - 蒸気タービンの軸受支持装置

Info

Publication number: JP2619132B2
Application number: JP24539890A
Authority: JP
Inventors: 秀雄野本; 弘三室
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH04124410A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は蒸気タービンの軸受支持装置に係り、特に蒸
気タービン運転時のアライメントの変化に応じ、軸受を
分解することなくアライメント修正を行えるようにした
蒸気タービンの軸受支持装置に関する。

（従来の技術）大容量発電プラントに使用される蒸気タービンは大量
の蒸気量の処理が必要であり、また蒸気タービンの内部
での蒸気の膨張と温度変化や体積変化に対処するため、
高圧部、中圧部、低圧部の各セクションに分けた分割構
造をとるのが一般的である。

このように各セクションに蒸気タービンを分割した場
合、各セクションのロータは各々１個もしくは２個の軸
受によって支持されることとなる。このとき、各ロータ
はカップリング部においてボルト等によりセンタリング
（連結）され、各セクションにて発生される動力を伝達
してその回転動力を最終的に発電機を伝えるようになっ
ている。

また、蒸気タービンは高速で回転するため各ロータの
締結方法は軸振動に重大な影響を与えることが知られて
いる。

特にロータの軸振動はその運転性能を左右する重要な
因子であり、過剰な軸振動が発生した場合はタービンの
運転ができないおそれがある。このため、蒸気タービン
の設計、組立作業において、ロータの締結方法は重要な
管理項目となっている。

さらに、各ロータの締結方法は据付時や運転中におい
てのロータ状態変化を考慮して決定される必要がある。
したがって、各ロータを支持する軸受の位置は据付時、
真空上昇時、回転上昇時、負荷上昇時などの各状態によ
って様々に変化するためロータのアライメント（締結状
態）を十分に把握することが重要となる。

第20図は代表的な大容量火力タービンの構成例を示し
ており、圧力・温度の高い方から高圧タービン51、中圧
タービン52、低圧タービン53に配列され、最後に発電機
54が配置されている。各セクションのロータ、すなわち
高圧ロータ55、中圧ロータ56、低圧ロータ57、発電機ロ
ータ58はカップリング部59によって締結されている。こ
れらの各ロータはそれぞれ独立した軸受60によって支持
されているが、この軸受60は、同図に示したように従来
の技術では高圧ロータ55と中圧ロータ56とはソールプレ
ート73と軸受台下半63Bとを介して基礎台74上に支持さ
れている。

一方、上記低圧ロータ57は低圧ケーシング61の一部を
形成するコーン61a上に支持されている。

また、上記軸受60はいずれも軸受台下半63Bの上面に
締結された軸受台上半63Aにより全体が覆われており、
このため上記軸受60内に供給された潤滑油が外部に漏洩
するのを防ぐことができる。

第21図はタービンロータのセンタリング時のアライメ
ントの設定状態を説明したものである。

このとき、上記低圧ロータ57の軸受60は上述のように
基礎台74と低圧ケーシングのコーン61aとにそれぞれ支
持されている。すなわち、上記基礎台74に支持された軸
受60はタービン高温部からの伝熱、軸受台に供給される
潤滑油の温度上昇の影響を受けて熱膨張し、軸受台63全
体が上方に持上がる（矢印Ｂ）のに対して低圧ケーシン
グのコーン61aに支持された軸受は低圧ケーシング61が
真空上昇を行った時点で、コーンの真空荷重による下が
りが軸受台63に生じ、下方に下がる（矢印Ｃ）。このた
め運転中の各軸受支持部のレベルが異なることになる。
これらはいずれもタービンの運転準備状態（真空上昇）
や運転状態で起きるため、タービンロータを締結する際
には第21図に示したように、あらかじめカップリング芯
差（オフセット）Ａを設けて締結するようになってい
る。

一方、第22図はタービン運転中の理想的なアライメン
ト状態を示したものである。

各ロータはその重量による自然撓みに沿って締結さ
れ、カップリング59には自然撓みによる曲げモーメント
のみが作用している。通常この曲げモーメントは十分小
さく振動モードに与える影響は小さい。

したがって、通常タービンロータ55、56、57,58は運
転中に第22図に示したような１本の曲線状態となるよう
にロータの自然撓み量、軸受台の熱膨張量、コーンの真
空荷重による下がり量を加味して設定されている。

ところが、タービンの起動時、負荷上昇時等の過渡的
な状態では第21図から第22図への不安定な移行状態が存
在する一方、軸受の設計（面圧、軸受温度）は第22図に
示された状態を基準として行われている。

次にもう一つのアライメント変化の要因である基礎台
の動きについて説明する。

第23図はタービンが設置される基礎台74の全体形状を
示しており、この基礎台74にはその相対的なレベルを測
定するための計測点64（ベンチマーク）が設置されてい
る。このベンチマーク64の位置を測定し、基礎台のター
ビンの据付面の相対的な据付け位置（レベル）を知るこ
とができる。

第24図はこの相対的レベルの代表例を示したものであ
る。一般に夏季における基礎台の相対レベル65は上方に
凸、冬季における基礎台の相対レベル66は下方に凸にな
ることが知られている。

ここで、上述のアライメント変化の要因を実際の軸受
支持装置を例に説明する。

第25図は従来の蒸気タービンの軸受支持装置の一部を
示したものであり、図中符号56は中圧ロータを示してお
り、この中圧ロータ56と隣接する低圧ロータ57とはカッ
プリング59で締結されている。このカップリング59は端
面同士が当接し、双方の軸線が一直線をなすようにカッ
プリングボルト62により螺着されている。

さらに上記ロータ56、57は所定間隔をあけて配置され
たパッド軸受68、スラスト軸受69、楕円軸受70とにより
支持されている。上記ロータに発生するスラスト力の保
持およびロータの熱的な伸びの基準点はスラスト軸受69
により保持される。また、上記ロータを支持するジャー
ナル軸受は上記パッド軸受68と上記楕円軸受70とがその
役割を果たしている。このうち上記パッド軸受68は第26
図および第27図に示したように円周方向に配設された複
数枚のパッド71とこのパッド71の外周を被覆支持するよ
うに配置された軸受外輪72により構成されている。さら
にこの軸受外輪72は組立て分解を容易にするためにほぼ
中央位置の水平面を境界とした軸受外輪上半72Aと軸受
外輪下半72Bとの２分割構造となっている。

また、上記楕円軸受70は楕円軸受内輪70Aと楕円軸受
外輪70Bとから構成されており、両者とも上記パッド軸
受68と同様に水平面を境界として２分割され、分解が容
易な構造となっている。また、この楕円軸受70は低圧ケ
ーシングのコーン61aに支持されている。このコーン61a
は円錘状の構造物であり、低圧ケーシング61と一体的に
形成されているため低圧部の真空度の変動によりこのケ
ーシングが変形しアライメント変化することが知られて
いる。

また、上記スラスト軸受69、楕円軸受70及びカップリ
ング部59にはタービン運転中やターニング運転中に相当
量の潤滑油が供給されるので、この潤滑油が軸受の外部
に流出しないように各軸受は上記軸受台63の中に収容さ
れるようになっている。このときこの軸受台63も分解が
容易な２分割構造となっており、軸受台上半63Aと軸受
台下半63Bとに分割することができる。また、上記軸受
台63の端部にはフィン75が突設されており、軸受台の内
部を大気圧より若干低い圧力に保持するとともに、この
フィン75の流体抵抗により潤滑油が外部に漏洩しないよ
うになっている。

一方、上記パッド軸受68は上記軸受台下半63B内に収
容され、さらに上記ソールプレート73を介して基礎台74
に固着支持されている。また、上記軸受はすべて軸受台
上半63Aの中に収納されているので、上記軸受60を分解
するには上記軸受台63全体を分解しなければならない。

このとき、上記軸受外輪上半72Aと上記軸受外輪下半7
2Bとは軸受外輪上下半締付けボルト76により螺着されて
おり、この従来例では上記軸受60はさらに軸受外輪上半
締付けボルト77により軸受台下半63Bに螺着されてい
る。したがって、この軸受部のアライメントの設定およ
び修正は軸受レベル調整シム78により行うようになって
いる。

また、上述のような軸受構造においては、ロータ面圧
は支持する各ロータの重量及び蒸気力により決定される
ので、この面圧を適正にするように軸受径と軸受幅とが
決定されなければならない。

このことは、軸の振動に対する安定性及び軸受の温度
の面からも重要なことである。

すなわち、オイルホイップ、低周波の不安定振動等は
軸受への不適正な給油量、給油温度等も大きな発生要因
であるが、軸受面圧の不足がもっとも重要な因子だから
である。

逆に、上記軸受の面圧が大きすぎると軸受が過熱する
という問題が生じる。

通常、蒸気タービン軸受のほとんどは潤滑軸受構造で
あるが、この潤滑部にはホワイトメタル79（WJ−２）と
呼ばれるスズ系の合金が一般に使用されている。このと
き、上記軸受面圧が大きすぎると上記ホワイトメタル79
の温度は上昇し、著しく過熱されると上記ホワイトメタ
ル79の溶融が起きる可能性がある。また、上記ロータの
支持位置が下方に下がるため蒸気タービン内の微少なク
リアランス（回転部と静止部の間隙）がなくなり、ター
ビン内でラビング（回転部と静止部の接触）が生じ、ロ
ータの振動が過大になるという問題がある。

このような理由から、タービン運転中の軸受部の温度
は重要な監視項目の一つとされており、軸受への給油温
度、給油圧力、軸受からの戻り油温度、給油と戻り油の
温度差等による監視が行われている。

さらに最近の大型蒸気タービンにおける最も直接的な
監視方法としてホワイトメタル近傍の温度を監視する方
法がとられている。これらの監視温度、温度差はホワイ
トメタルの溶融温度、もしくはその前に生じるホワイト
メタルの面荒れに対して十分な余裕をもって定められて
いる。

一方、基礎台や軸受レベルは運転中の各部温度、真空
度等により変化するが、タービンの軸受の面圧は常に振
動、軸受温度の面から必ず最適な点にあるように設計さ
れている。したがって、運転中にアライメントが変化し
ても上記軸受の面圧を最適な状態にすれば安定した運転
を行える。

すなわち、軸受の荷重、軸芯の位置、軸受のレベル、
基礎台のレベルなどを測定し、この結果からアライメン
トの変化状態を検知し、このアライメントの状態を最適
にすれば良いことがわかる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の軸受支持装置においては、軸受
レベル調整シムにより調整するには、タービンの停止後
に、まず軸受台上半を分解し、次いで軸受外輪上下半締
付けボルト、軸受外輪上半締付けボルトをそれぞれゆる
め、さらに軸受上半、軸受下半の順番で分解し、軸受レ
ベル調整シムを交換するという煩雑な作業を行わなけれ
ばならないという問題がある。

また、軸受への潤滑油の供給はケーシングの温度があ
るレベルまで低下するまで続ける必要があり、このため
に通常数日を要することもあり、この間上記軸受は分解
できず、アライメントの修正前に多大なる時間を必要と
するという問題もある。

さらに運転中にアライメントが不適正状態になり、ア
ライメント修正が必要になっても、従来は軸受を分解
し、アライメント修正を行えるまでに長時間を要する
上、アライメントを適正状態に修正しても複数個の軸受
が互いに影響しあっているので、何度も修正を重ねる必
要があり、極めて長期間を要するという問題がある。

そこで、本発明の目的はタービンの各種運転状態で変
化するアライメントに対してタービン運転状態でも適正
状態に修正できる軸受支持装置を提供するものである。

また、併せてアライメント変化の原因を具体的に検出
し、この検出値と軸振動と合わせた演算手段を介してア
ライメントを常時適正状態におけるような手段を有する
ような蒸気タービンの軸受支持装置を提供するものであ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、複数個のター
ビンが１軸に配列され、各タービンのロータが上下半２
分割の軸受外輪により担持され、この軸受外輪の下半分
がさらに基礎台に設置されるソールプレート上に立設さ
れた軸受外輪下半支持部で支持されるようにした蒸気タ
ービンの軸受支持装置において、上記軸受外輪下半と軸
受外輪下半支持部間に配設され鉛直方向に伸縮自在な第
１のアクチュエータ、及び差し替え自在な鉛直方向のア
ライメントを設定するキーブロックとからなり、上記軸
受外輪を軸受外輪下半支持部上に支持する第１のアライ
メント調整装置と、上記ソールプレート上に立設された
ブロックと軸受外輪下半との間に配設され、ロータ軸線
に直交する横方向に伸縮可能な第２のアクチュエータ、
及び軸受外輪下半に設置される軸受側センターキー用突
起とソールプレートに設置されたソールプレートセンタ
ーキー用突起間に介挿される差替自在な横方向のアライ
メントを設定するセンサーキー部材とからなる第２のア
ライメント調整装置とを有し、鉛直方向と横方向に軸受
外輪の支持位置を逐次変更し、ロータのアライメントを
修正するようにしたことを特徴とするものである。

また、複数個のタービンが１軸に配列され、各タービ
ンのロータが上下半２分割の軸受外輪により担持され、
この軸受外輪の下半分がさらに基礎台に設置されるソー
ルプレート上に立設された軸受外輪下半支持部で支持さ
れるようにした蒸気タービンの軸受支持装置において、
上記軸受外輪下半と軸受外輪下半支持部間に配設され鉛
直方向に伸縮自在な第１のアクチュエータと、ソールプ
レート上に立設されたブロックと軸受外輪下半との間に
配設され、ロータ軸線に直交する横方向に伸縮可能な第
２のアクチュエータと、軸芯測定、軸受荷重測定、隣接
する軸受支持部同士の相対レベル差の測定、もしくは基
礎台のベンチマークの測定等により両アクチュエータに
支持された軸受外輪の支持位置と軸受の状態を感知する
検出手段と、この検出手段からの測定結果と軸受温度、
軸受潤滑油温度信号、軸振動もしくは軸受台振動により
アライメント修正量を演算し、この結果を基に上記第１
のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させ
るための作動信号を出力するアライメント修正量演算部
とを有することを特徴とする。

（作用）軸受外輪を鉛直方向に伸縮自在な第１のアクチュエー
タと差替自在なキーブロックとを介して軸受支持部上に
支持する一方、側方にロータ軸線方向に直角な平面内を
横方向に伸縮可能な第２のアクチュエータを備え、軸受
の移動を抑止するために下端部に形成された突起とソー
ルプレート上の対向位置に形成された抑止突起との間隙
量をキー部材により調整することで上記軸受外輪の支持
位置を逐次変更し、ロータのアライメントを修正するよ
うにしたので、タービンの運転中に容易にアライメント
変化に対応した調整ができ、運転中に軸受レベル、基礎
台等が変化してもタービンを停止することなくアライメ
ントを修正し、軸受のアライメントを適正状態にするこ
とができる。

また、軸受支持部を鉛直方向に伸縮自在な第１のアク
チュエータと、ロータ軸線方向に直角な平面内を横方向
に伸縮可能な第２のアクチュエータとで支持し、軸受外
輪の支持位置と軸受状態とを検出手段で検知し、上記検
出手段からの状態信号とあらかじめ設定された基準位置
及び軸受状態の設定値信号とを比較してアライメント修
正量を算出し、この演算結果をもとに上記第１のアクチ
ュエータと第２のアクチュエータとを作動するための作
動信号を出力できるような演算部とを備えたので、運転
中の軸受のアライメント変化を具体的に検知でき、上記
所定の演算部を介してアライメントを運転中に自動的に
適正状態に修正することができる。

（実施例）以下本発明による蒸気タービンの軸受支持装置の一実
施例を添付図面を参照して説明する。

第25図において説明した低圧タービンの構造と同様の
タービン構造を例にあげ、第１図の全体縦断面図を参照
して以下の説明を行う。

なお、従来の構造と同一のものについての図中符号は
従来例の第25図に付したものと同一のものを付して、そ
の説明を省略する。

また、本実施例では本発明をパッド軸受に適用した例
について説明するが、基本的には軸受の形式により制限
を受けるものではなく、どの形式の軸受に対しても適用
可能である。

第２図は第１図のII−II矢視を示しており、ロータ56
は軸受外輪上半1Aと軸受外輪下半1Bとにより挟持されて
いる。この軸受外輪上半1Aと軸受外輪下半1Bとは従来例
と同様に水平面を境界として２分割構造となっており、
上記軸受外輪上半1Aは軸受外輪上下半締付けボルト２に
より軸受外輪下半1Bの上面に固着されている。この軸受
外輪下半1Bは断面形状が略Ｔ字形をなし、その両肩部３
はソールプレート４上に立設された直方体状の軸受外輪
下半支持部５に載置されている。このとき、上記軸受外
輪下半1Bと軸受外輪下半支持部５との間には上下方向の
アライメントを設定するためのキーブロック６が介在し
ており、さらに上下方向のアライメントを調整するため
に第１のアクチュエータ７が介装されている。この第１
のアクチュエータ７を作動させることにより上記軸受の
上下方向のレベルを随時、変化させることができる。

このとき、隣接する軸受間にも相対的なレベル差によ
るアライメントの変化が生じるので、隣接したアクチュ
エータ７、７を連動して操作することで上記軸受のロー
タ軸方向に関する上下方向の相対位置も調整することが
できる。

なお、アライメントの調整は上記第１のアクチュエー
タ７をタービン運転中に作動させ、適当な厚さのキーブ
ロック６を挿入して行うので、一時的にアクチュエータ
７を作動させるだけでタービンの運転を中断することな
く適正なアライメント状態を設定できる。

次に横方向のアライメント変化に対する調整について
説明する。第２図において、ソールプレート４上に立設
されたブロック８の上部の内側側面には横方向のアライ
メント変化を調整するための第２のアクチュエータ９が
装着されている。この第２のアクチュエータ９のロッド
を伸縮させることにより上記軸受外輪下半1Bを横方向に
所定量移動させることができる。そして、この移動によ
り生じた隙間を調整するためにＬ字形をなすセンタキー
10が用られている。すなわち、このセンタキー10はソー
ルプレート４側に設置されるソールプレートセンタキー
用突起11と軸受側センタキー用突起12の間の間隙を調整
して上記軸受の横方向位置を規制する役割を果たしてい
る。

また、軸受の軸方向固定には横方向固定用のソールプ
レート側突起13と軸方向固定用軸受側突起14の間に同様
にしてキー15を挿着するようになっている。

次に、各キーの固定方法について説明する。

第３図は第２図のIII−III線矢視を、第４図は第３図
のIV−IV線断面を、第５図は上下方向アライメント設定
用のキーブロック６を示しており、上下方向アライメン
ト調整装置としての第１のアクチュエータ７と上記キー
ブロック６とは軸受外輪下半1Bと軸受外輪下半支持部５
との間に挟在し、このキーブロック６には、ホールドダ
ウンボルト用孔16が穿設され、さらにホールドダウンボ
ルト17が嵌着されている。このホールドダウンボルト17
は上記軸受外輪下半支持部５の浮き上がりを防止するた
めのもので、通常の運転状態ではほとんど外力は作用し
ない。

また、上記キーブロック６は所定のアライメント（軸
受レベル）を保持するために所定厚さに加工されてお
り、これを運転中に変更する場合は上記ホールドダウン
ボルト17をゆるめ、上下方向に上記第１のアクチュエー
タ７を作動させ、生じた間隙に所定厚のキーブロック６
を挿入すれば良い。

第６図は第２図のVI−VI線矢視を、第７図にセンタキ
ー10を示している。このセンタキー10はＬ字形をなし、
上面の中央位置にはボルト孔10aが穿設されており、軸
受側センタキー用突起12とソールプレートセンタキー用
突起11との間に挿入された状態で固定ボルト18で締付け
固定されるようになっている。

また、このセンタキー10は上記軸受の横方向の位置を
規定しているので、軸受位置を運転中に変更する場合は
センタキー10の固定ボルト18をゆるめ、横方向の第２の
アクチュエータ９を作動させ、上記センタキー10を所定
厚さのものに差替えるようになっている。

第８図は第２図のVIII−VIII線矢視を、第９図は第８
図のIX−IX線矢視を示しており、上記軸方向を固定する
ためのキー15は軸方向固定用軸受側突起14と軸方向固定
用ソールプレート側突起13との間に装着され、これによ
り軸受の軸方向の位置が固定されるようになっている。

次に基礎台と各支持ブロック、固定用突起の支持方法
について述べる。

第10図は本発明によるの軸受外輪下半支持部５をソー
ルプレート４及び基礎台19へ固着する方法を示したもの
である。上記ソールプレート４は上記基礎台19へ次のよ
うな方法で取着されている。すなわち上記基礎台19は鉄
筋コンクリートで構築されるので、コンクリートが所定
レベルまで打設された後、上端面の不均一部を除去整形
し、その上面に上記ソールプレート４を敷設するように
なっている。上記除去整形部はチッピング部20と呼ば
れ、このチッピング作業前にあらかじめ上記基礎台19の
所定位置には上記ソールプレート４を固定するための基
礎ボルト21が埋設されている。またこの基礎ボルト21の
外周にはスリーブ22が嵌挿され、その底面にはつば状の
プレート23が固着されている。これらによりコンクリー
トとの付着力が基礎ボルト21の固定に有効に作用し、堅
固な固着が実現する。

また、上記チッピング部20の整形の完了後に上記ソー
ルプレート４はプラグ24などでレベルを調整し、その後
上記ソールプレート４と基礎台19との間隙の一部に再度
コンクリート25でグラウト充填し、上記基礎ボルト21の
締付けにより上記ソールプレート４を基礎台19上に密着
固定させる。

このとき、上記ソールプレート４にあらかじめソール
プレートセンタキー用突起11、軸受外輪下半支持部５、
ブロック８、軸方向固定用ソールプレート側突起13など
を溶接等により固着することが好ましい。

また、第10図には軸受外輪下半支持部とソールプレー
トの固定方法のみを示したが、上述の他のブロックの固
定についても同様である。

しかしながら、本固定方法ではソールプレートへの溶
接量が多いので、溶接ひずみのおそれがあり、また、溶
接作業も現場溶接となり、運転中に少量の変形がソール
プレート４に発生し、アライメント変化を起こす可能性
もある。

そこで、変形例として以下のものが考えられる。第11
図はベースプレート26を上記基礎台19に直接埋設した状
態を示しており、このベースプレート26に軸受外輪下半
支持部５等のブロックを直接固定するようになってい
る。

なお、第11図には軸受外輪下半支持部と基礎台の固定
方法のみを示したが、上述の他のブロックの固定も同様
に行える。本変形例によれば各ブロックはソールプレー
トの変形に影響されないので、アライメントの変化要因
も減じることができる。上述のようにアライメントの変
化を減ずることで、軸受の安定性は著しく向上する。

ここで、軸受の安定性を判定する方法について説明す
る。

第12図はこの軸受の安定性を説明した安定限界線図で
ある。同図の横軸はゾンマフェルト数（S₀）と呼ばれる
無次元数で軸受の安定性判別を表すのに使用され、以下
により定義される。

S₀＝（C/R）^２×（Pm/μω）ここに、Ｃは軸受半径間隙、Ｒは軸受半径、Pmは軸受
面圧、μは潤滑油粘度、ωは回転数である。これに対
し、縦軸は速度比と呼ばれる無次元数で以下により定義
される。

速度比＝ω／ω_ｃここに、ω_ｃは危険速度である。

第12図において、安定限界線27の内側は安定領域28、
外側は安定領域29を示しており、たとえばタービンの正
常運転状態を設計点での運転状態とすると、上記軸受は
着目点30Aが安定限界の外側にあるように設計される。
よって、アライメントの変化により軸受のレベルが非常
に下がると軸受のロータ荷重もしくは蒸気力の分担が小
さくなり、面圧が減少し、上記ゾンマフェルト数が小さ
くなるために荷重変化があった場合の運転状態に運転状
態が移行する。この移行が急激な場合は上記着目点30B
は安定限界の内部に入り不安定振動が発生する。この不
安定振動の発生は上下方向のアライメント変化のみでな
く、横方向のアライメント変化でも生じる可能性があ
る。

すなわち、同図中の破線31は横方向のアライメント変
化により軸芯位置が横方向にずれた場合の安定限界線を
示している。このときゾンマフェルト数の変化は小さい
が、上記安定限界線31が設計点での安定限界から軸芯位
置が横方向にずれた場合の安定限界へと移動し、不安定
領域が広がる。このように、上下方向のみでなく横方向
のアライメント変化も軸受にとっては重要である。

ところで、このアライメントの変化を計測する方法の
うち最も直接的な方法はタービン運転中の軸芯位置を計
測する方法である。第13図はロータ回転数とロータ軸芯
の位置の関係を示した図である。

たとえば、楕円軸受においてタービン停止時の軸芯位
置32に対し回転数が上昇すると、回転方向に対し、油膜
圧力分布33が形成されタービン運転中の軸芯位置は同図
に示したような回転時軸芯位置34に持ち上げられる。こ
のようにこのタービン運転中の軸芯位置34はアライメン
トの変化が大きい場合には正規の位置からずれるので、
容易に検知することができる。

次に、上述の軸受の安定性に着目し、上記発明と同一
の目的を達成するような他の発明の実施例について説明
する。

第14図は上記発明の一実施例を示した図である。

第14図において、上記軸受外輪下半1Bの上下方向およ
び横方向の支持はキーを介しないで、上下方向に伸縮す
る第１のアクチュエータ７と、横方向に伸縮する第２の
アクチュエータ９とによって直接支持されるようになっ
ている。

また、アライメント変化を検知するための手段として
微少な間隙を計測するギャップセンサのような軸芯測定
装置35とロードセル等の荷重測定装置36とが備えられて
いる。後者では油圧ジャッキを使用した場合に、その油
圧値により荷重を検知することも可能である。

また、この他にアライメント変化を検知する手段とし
ては、隣接する軸受支持部同士の相対的レベル差を検知
したり、基礎台のベンチマークを計測することもでき
る。いずれにしてもこれらのアライメント変化要因を検
知し、これらの信号を演算手段を介して上下方向の第１
のアクチュエータ７と横方向の第２のアクチュエータ９
とにフィードバックすることにより適正な運転状態を維
持することができる。

このうち隣接する軸受支持部同士の相対的なレベル差
を検知する手段については第15図を参照して説明する。

第15図は本発明による軸受支持装置の水平部付近を示
した斜視図である。アライメント変化は常にある軸受の
レベルの上下方向、もしくは横方向の変化によって発生
するため隣接する軸受には相対的なレベル差が発生す
る。本図の例では軸受外輪下半1Bの水平部と隣接する軸
受の軸受台63Aの水平部をまたぐようにビーム37を架設
し、このビームに軸受レベル測定装置38を装着してい
る。この実施例では各隣接した軸受支持部の相対的なレ
ベル差を検知できるのと併せてアライメント変化も検知
することができる。上記軸受レベル測定装置38について
は例えば電気レベル計等の既存の技術を使用することが
できる。

上述の発明に対応する制御手段の構成例を第16図乃至
第19図を参照して説明する。

検知方法としては以下に示した直接的な手段から間接
的な手段までの４種類の制御手段について説明する。

（１）軸芯位置の変化の検知による制御（２）軸受荷重の変化の検知による制御（３）隣接する軸受レベルの変化の検知による制御（４）基礎台のベンチマークの変化の検知による制御第16図は軸芯位置の変化を検知して自動的に軸受位置
を適正状態に戻す制御手段の構成を示しており、上記軸
芯測定装置35からの信号S1は軸芯演算部39にて処理さ
れ、軸芯の位置が求まる。さらにこの結果はアライメン
ト修正量演算部40に送られる。

このとき、軸受温度もしくは軸受潤滑油温度信号S2と
周波数分析装置41を経た軸振動もしくは軸受台振動信号
S3も上記アライメント修正量演算部40に送られる。

上記信号S1,S2,S3はすべてアライメント修正量演算部
40に送られるので、各情報相互の関係からアライメント
修正を行うことができる。

すなわち、ある程度のアライメント変化が検知されて
もそれが軸振動もしくは軸受温度に重大な影響を与える
ものでなければ軸受支持位置を修正する必要はない。

また、軸受支持位置の修正を行う場合にはその軸受の
軸振動と軸受温度に与える影響のみでなく隣接する他の
軸受に与える影響も加味して決定する必要があるので、
上述の情報の集約が有用となる。

なお、ミニコンを使用したアライメント修正量演算部
の他に記憶部を設け、ロータの自然撓み、軸受の荷重、
軸振動の代表例、基礎台の変化から予想されるアライメ
ント変化量などの各種のデータを記憶させることで、多
面的な情報による演算が可能となる。

上述のアライメント修正量演算部40によりアライメン
トの修正が必要な場合はアライメント変更信号S4が油圧
発生装置42に送られ、上下方向にアライメントを変化さ
せるアクチュエータ７と横方向にアライメントを変化さ
せるアクチュエータ９とにより自動的にアライメントの
修正が実施され安定した運転状態を実現できる。

他の制御手段の基本的構成は共通しているので、特徴
的な点について述べる。

第17図は軸受荷重を検知して制御するようにした実施
例である。この制御手段においても上記荷重測定装置36
からの軸受荷重信号S5は軸受荷重演算部43を経て上記ア
ライメント修正量演算部40に送られる。また周波数分析
装置41を経た軸振動もしくは軸受台の振動信号S3と、軸
受温度もしくは軸受潤滑油温度信号S2も同様である。

第18図は上記軸受レベル測定装置38からの軸受レベル
測定信号S6を検知して制御するようにした実施例であ
る。この軸受レベル測定信号S6は軸受レベル演算部44を
経てアライメント修正量演算部40に送られ、軸振動もし
くは軸受台の振動信号S3及び軸受温度もしくは軸受潤滑
油温度信号S2と合せて修正の要否が判断される。

第19図は基礎台19上のベンチマーク64からのベンチマ
ーク測定信号S7を検知して制御するようにした実施例で
ある。このベンチマーク測定信号S7もベンチマーク演算
部45を経てアライメント修正量演算部40に送られるよう
になっている。

上述の制御系を組み合わせることによりさらに精密な
制御系を構成することも可能である。

〔発明の効果〕

軸受外輪下半をアクチュエータと差替自在なキーブロ
ックとを介して軸受支持部上に支持し、軸受の移動を抑
止するために下端部に形成された突起とソールプレート
上の対向位置に形成された抑止突起との間隙量をキー部
材により調整することで上記軸受外輪下半の支持位置を
逐次変更し、ロータのアライメントを修正するようにし
たので、タービンの運転中に容易にアライメント変化に
対応した調整ができ、運転中に軸受レベル、基礎台等が
変化してもタービンを停止することなくアライメントを
修正し、軸受のアライメントを適正状態にすることがで
き、常に安定した運転状態を実現できる。

また、軸受支持部の上下方向と横方向をアライメント
調整装置で支持し、軸受外輪下半の支持位置と軸受状態
とを検出手段で検知し、上記検出手段からの測定結果と
軸受温度、軸受潤滑油温度信号、軸振動もしくは軸受第
振動によりアライメント修正量を演算し、この演算結果
を基にアクチュエータを作動させるようにしたので、運
転中の軸受に関するアライメント変化情報を具体的に検
知でき、上記所定の演算部を介してアライメントを運転
中に自動的に適正状態に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による蒸気タービン軸受支持装置の一
実施例を示した縦断面図、第２図は第１図のII−II線矢視正面図、第３図は第２図のIII−III線矢視平面図、第４図は第３図のIV−IV線横断面図、第５図は本発明によるキーブロックの一実施例を示した
斜視図、第６図は第２図のVI−VI線矢視平面図、第７図は本発明によるセンタキーの一実施例を示した斜
視図、第８図は第２図のVIII−VIII線矢視側面図、第９図は第８図のIX−IX線矢視平面図、第10図は本発明による支持ブロックとソールプレートの
支持手段の一実施例を示した横断面図、第11図は第10図の他の実施例を示した横断面図、第12図はゾンマフェルト数と速度比とから求めた軸受の
安定限界線図、第13図はロータ軸の回転に伴う軸芯の移動状態を示した
模式図、第14図は本発明による軸芯測定装置と荷重測定装置の配
置例を示した軸受支持装置の正面図、第15図は本発明による軸受レベル測定装置の配置例を示
した軸受支持装置の斜視図、第16図乃至第19図は、本発明による軸受支持装置の軸受
状態の検知制御手段の構成例を示した概略構成図、第20図は従来の蒸気タービンの概略機器構成図、第21図は第20図に示した蒸気タービンのロータセンタリ
ング時のアライメント状態を示した模式図、第22図は第20図に示した蒸気タービンのロータの運転時
の理想的なアライメント状態を示した模式図、第23図は基礎台とベンチマークの位置関係を示した斜視
図、第24図はベンチマーク計測によるベンチマーク位置と相
対レベルの関係の一例を示した関係図、第25図は従来の蒸気タービンの軸受支持装置の一例を示
した縦断面図、第26図は第25図の（26）−（26）線横断面図、第27図は第26図の（27）−（27）線縦断面図である。１……軸受外輪、４……ソールプレート、５……軸受外
輪下半支持部、６……キーブロック、７……第１のアク
チュエータ、８……ブロック、９……第２のアクチュエ
ータ、10……センタキー、11……ソールプレートセンタ
キー用突起、12……軸受側センタキー用突起、13……軸
方向固定用ソールプレート側突起13、14……軸方向固定
用軸受側突起、15……キー、17……ホールドダウンボル
ト、18……固定ボルト、19……基礎台、21……基礎ボル
ト、35……軸芯測定装置、36……荷重測定装置、37……
ビーム、38……軸受レベル測定装置、39……軸芯演算
部、40……アライメント修正量演算部、42……油圧発生
装置、43……軸受荷重演算部、44……軸受レベル演算
部、45……ベンチマーク演算部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のタービンが１軸に配列され、各タ
ービンのロータが上下半２分割の軸受外輪により担持さ
れ、この軸受外輪の下半分がさらに基礎台に設置される
ソールプレート上に立設された軸受外輪下半支持部で支
持されるようにした蒸気タービンの軸受支持装置におい
て、上記軸受外輪下半と軸受外輪下半支持部間に配設さ
れ鉛直方向に伸縮自在な第１のアクチュエータ、及び差
し替え自在な鉛直方向のアライメントを設定するキーブ
ロックとからなり、上記軸受外輪を軸受外輪下半支持部
上に支持する第１のアライメント調整装置と、上記ソー
ルプレート上に立設されたブロックと軸受外輪下半との
間に配設され、ロータ軸線に直交する横方向に伸縮可能
な第２のアクチュエータ、及び軸受外輪下半に設置され
る軸受側センターキー用突起とソールプレートに設置さ
れたソールプレートセンターキー用突起間に介挿される
差替自在な横方向のアライメントを設定するセンサーキ
ー部材とからなる第２のアライメント調整装置とを有
し、鉛直方向と横方向に軸受外輪の支持位置を逐次変更
し、ロータのアライメントを修正するようにしたことを
特徴とする上記タービンの軸受支持装置。
【請求項２】複数個のタービンが１軸に配列され、各タ
ービンのロータが上下半２分割の軸受外輪により担持さ
れ、この軸受外輪の下半分がさらに基礎台に設置される
ソールプレート上に立設された軸受外輪下半支持部で支
持されるようにした蒸気タービンの軸受支持装置におい
て、上記軸受外輪下半と軸受外輪下半支持部間に配設さ
れ鉛直方向に伸縮自在な第１のアクチュエータと、ソー
ルプレート上に立設されたブロックと軸受外輪下半との
間に配設され、ロータ軸線に直交する横方向に伸縮可能
な第２のアクチュエータと、軸芯測定、軸受荷重測定、
隣接する軸受支持部同士の相対レベル差の測定、もしく
は基礎台のベンチマークの測定等により両アクチュエー
タに支持された軸受外輪の支持位置と軸受の状態を感知
する検出手段と、この検出手段からの測定結果と軸受温
度、軸受潤滑油温度信号、軸振動もしくは軸受台振動に
よりアライメント修正量を演算し、この結果を基に上記
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動
させるための作動信号を出力するアライメント修正量演
算部とを有することを特徴とする蒸気タービン軸受支持
装置。