JP7427830B1 - ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 - Google Patents
ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7427830B1 JP7427830B1 JP2023069483A JP2023069483A JP7427830B1 JP 7427830 B1 JP7427830 B1 JP 7427830B1 JP 2023069483 A JP2023069483 A JP 2023069483A JP 2023069483 A JP2023069483 A JP 2023069483A JP 7427830 B1 JP7427830 B1 JP 7427830B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- rotor
- coordinates
- center
- measurement point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 193
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 23
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 25
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 102220242569 rs372735676 Human genes 0.000 description 2
- 101100280820 Mus musculus Gfus gene Proteins 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 102220098950 rs150951102 Human genes 0.000 description 1
- 102220328617 rs1555694660 Human genes 0.000 description 1
- 102220107837 rs2268147 Human genes 0.000 description 1
- 102220038810 rs34080459 Human genes 0.000 description 1
- 102220109864 rs747810875 Human genes 0.000 description 1
- 102220169910 rs886047979 Human genes 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施の形態は、ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法に関する。
蒸気タービンユニットは、複数のロータがカップリングを介して連結されて構成される機器である。各ロータの位置関係をロータアライメントと呼び、このロータアライメントの状態を計画状態にするために、ロータを支持する各軸受の位置を調整している。これは軸受の荷重分担を計画値にするためであり、機器の安定運転の重要な調整項目の一つである。
一般的なロータアライメントの計測方法では、互いに隣接するカップリング間の左右方向及び上下方向における芯差及び面開き量を計画値にするために、芯差及び面開き量をロータを回転させながら直接計測するセンタリング計測という作業が実施される。このセンタリング計測で計画値外れが発生した場合、ロータ吊り出し及び軸受分解による軸受調整コマ部のシム調整等が実施される。さらに、調整後に、軸受調整コマ部と軸受台との間の当たり確認及び調整、軸受組立、ロータ吊り込み、再度のセンタリング計測も実施される。
このような作業負荷を軽減するために、ロータ取り付け前にロータアライメントの評価を行う計測評価方法が知られている。この計測評価方法では、まず、機器にロータが取り付けられていない状態で、レーザー光あるいはピアノ線で設定した通り芯を基準線として、各軸受台に設置された軸受の芯位置を計測する。次に、その軸受の芯位置の計画値からの乖離量を算出する。そして、その見積データからカップリング間の左右方向及び上下方向の芯差及び面開き量を算出する。
しかしながら、この計測評価方法では、レーザー光あるいはピアノ線で設定した通り芯を基準線として軸受の芯位置を計測しており、軸受の芯位置を取得するために基準線の設定を要する。この基準線を設定するレーザー光あるいはピアノ線は粉塵、風等の外部環境の影響を受けやすく、また、基準線と軸受との相対位置での計測となるため、計測装置の設置方法等によって計測値にばらつきが生じ得る。このため、軸受の芯位置の計測精度の確保に課題があった。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、軸受の芯位置を精度良く算出することができるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法を提供することを目的とする。
実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法は、複数のロータがカップリングを介して連結されて構成される蒸気タービンユニットの、ロータを支持する軸受の芯位置を算出する方法である。ロータ軸受芯位置算出方法は、蒸気タービンユニットにロータが取り付けられていない状態で、三次元計測装置により、軸受上の複数の計測点をそれぞれ計測して、計測点の各々の三次元座標上の位置座標を取得する計測点位置取得工程と、計測点位置取得工程で取得された計測点の各々の位置座標に基づいて、軸受の芯位置の三次元座標上の位置座標を算出する軸受芯位置算出工程と、を備える。
また、実施の形態によるロータアライメント計測評価方法は、上述したロータ軸受芯位置算出方法を用いて、軸受の各々の芯位置の位置座標を算出するロータ軸受芯位置算出工程と、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング間の軸方向に沿って見たときの左右方向及び上下方向における芯差を算出するカップリング芯差算出工程と、を備える。
また、実施の形態によるロータアライメント計測評価方法は、上述したロータ軸受芯位置算出方法を用いて、軸受の各々の芯位置の位置座標を算出するロータ軸受芯位置算出工程と、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング間の軸方向に沿って見たときの左右方向及び上下方向における面開き量を算出するカップリング面開き量算出工程と、を備える。
本発明によれば、軸受の芯位置を精度良く算出することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
(第1の実施の形態)
図1~図11を参照して、第1の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
図1~図11を参照して、第1の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
まず、図1~図3を用いて、蒸気タービンユニットについて説明する。
図1及び図2に示すように、蒸気タービンユニット1は、複数のロータ2がカップリング3を介して連結されて構成されている。蒸気タービンユニット1は、複数のロータ2と、カップリング3と、複数の軸受10と、を備えている。ロータ2は、例えば、火力発電所及び原子力発電所に用いる蒸気タービンのタービンロータである。
図1及び図2に示す例においては、蒸気タービンユニット1は、2つのロータ2を備えている。各ロータ2の両側にカップリング3が設けられている。2つのロータ2は、カップリング3を介して連結されている。軸受10は、ロータ2を支持している。各ロータ2は、それぞれ2つの軸受10により回転可能に支持されている。このため、蒸気タービンユニット1は、4つの軸受10を備えている。軸受10は、不図示の軸受台により支持されている。
図1は、各ロータ2の上下方向(鉛直方向)における相対位置関係を示している。図2は、各ロータ2の左右方向(水平方向)における相対位置関係を示している。各ロータ2の位置関係をロータアライメントと呼ぶ。図1及び図2に示すように、各ロータ2は、基礎の不同沈下等の影響により、上下方向及び左右方向において基準線5に対して傾いて配置され得る。ここで、基準線5は、水平面に平行な仮想線である。
図3は、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における芯差7及び面開き量8を示している。図3に示すように、芯差7とは、互いに隣接するカップリング3の芯(最外面における中心点)間のずれ量である。面開き量8とは、互いに隣接するカップリング3の外面間の最大開き量である。
蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付ける際、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における芯差7及び面開き量8を計画値にすることが求められる。本実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法は、各ロータ2を支持する軸受10の芯位置を精度良く算出することにより、これらの芯差7及び面開き量8の評価を可能にする。
続いて、図4~図10を用いて、本実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法について説明する。
本実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法は、計測点位置取得工程と、軸受芯位置算出工程と、を備えている。
まず、計測点位置取得工程が実施される。計測点位置取得工程においては、蒸気タービンユニット1にロータ2が取り付けられていない状態で、三次元計測装置により、軸受10上の複数の計測点をそれぞれ計測して、計測点の各々の三次元座標上の位置座標を取得する。三次元計測装置は、例えばレーザートラッカである。
本実施の形態においては、軸受10は、下半部11と上半部とに分割されるパッド軸受である。すなわち、軸受10は、下半部11と、下半部11上に位置する上半部(不図示)と、を含んでいる。図4に示すように、軸受10の下半部11は、第1水平継手面12と、第2水平継手面13と、内周面14と、第1エッジ部15と、第2エッジ部16と、を含んでいる。
第1水平継手面12は、左右方向における一側(図4における左側)に位置している。第2水平継手面13は、左右方向における他側(図4における右側)に位置している。第1水平継手面12及び第2水平継手面13は、上半部と対向する平面部分である。
本明細書において、左右方向とは、軸方向に沿って見たときの左右方向を意味する。上下方向は、鉛直方向(重力方向)を意味する。なお、軸方向とは、ロータ2の回転軸線に沿う方向であるが、上述したように、ロータ2は基準線5に対して傾いて配置され得るため、厳密に言えば、ロータ2の傾き次第で軸方向は異なる方向になり得る。しかしながら、本明細書においては、軸方向は、厳密な意味での軸方向であることは要さず、概ねロータ2の回転軸線に沿う方向を指し示す概念として用いている。
内周面14は、左右方向における第1水平継手面12と第2水平継手面13との間に位置している。内周面14は、軸方向に沿って見たときに半円形状(下半分)を有している。
第1エッジ部15は、第1水平継手面12と内周面14との間に位置している。すなわち、第1水平継手面12の左右方向における他側(図4における右側)の縁部と内周面14の左右方向における一側(図4における左側)の縁部とにより、第1エッジ部15が形成されている。
第2エッジ部16は、第2水平継手面13と内周面14との間に位置している。すなわち、第2水平継手面13の左右方向における一側(図4における左側)の縁部と内周面14の左右方向における他側(図4における右側)の縁部とにより、第2エッジ部16が形成されている。
本実施の形態による計測点位置取得工程においては、蒸気タービンユニット1にロータ2が取り付けられておらず、かつ軸受10に上半部が取り付けられていない状態で、三次元計測装置による測定を行う。
図4に示す例においては、8点の計測点をそれぞれ計測して、各計測点の位置座標を取得する。例えば、三次元計測装置としてレーザートラッカを用いる場合、各計測点上にレーザートラッカのリフレクタ18を設置して計測を行い、各リフレクタ18の設置位置(軸受10とリフレクタ18との接触位置)の三次元座標を取得してもよい。
図4に示す例においては、計測点は、軸受10の軸方向における一側(図4における手前側)及び他側(図4における奥側)にそれぞれ4点位置している。より具体的には、軸受10の軸方向における一側に、計測点P1、計測点P2、計測点P3、計測点P4の4点の計測点が位置している。また、軸受10の軸方向における他側に、計測点P5、計測点P6、計測点P7、計測点P8の4点の計測点が位置している。
計測点P1、P5は、第1水平継手面12上に位置している。計測点P1、P5は、内周面14の側に位置していてもよい。すなわち、計測点P1、P5は、第1水平継手面12上の左右方向における他側(図4における右側)に位置していてもよい。換言すると、計測点P1、P5は、内周面14の近くに位置していてもよい。
計測点P2、P6は、内周面14上の第1水平継手面12の側に位置している。すなわち、計測点P2、P6は、内周面14上の左右方向における一側(図4における左側)に位置している。換言すると、計測点P2、P6は、第1水平継手面12の近くに位置している。
計測点P3、P7は、第2水平継手面13上に位置している。計測点P3、P7は、内周面14の側に位置していてもよい。すなわち、計測点P3、P7は、第2水平継手面13上の左右方向における一側(図4における左側)に位置していてもよい。換言すると、計測点P3、P7は、内周面14の近くに位置していてもよい。
計測点P4、P8は、内周面14上の第2水平継手面13の側に位置している。すなわち、計測点P4、P8は、内周面14上の左右方向における他側(図4における右側)に位置している。換言すると、計測点P4、P8は、第2水平継手面13の近くに位置している。
三次元座標を取得するに際し、まずは三次元座標系を設定する。すなわち、X軸、Y軸、Z軸及び原点を定義する。軸受10の軸方向における一側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置と、軸受10の軸方向における他側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置とを結ぶ直線に沿う方向をX軸とする。三次元計測装置で絶対水平と定義した基準面に直交する方向をZ軸とする。X軸及びZ軸の両方に直交する方向をY軸とする。また、軸受10の軸方向における一側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置を原点とする。
本実施の形態による計測点位置取得工程においては、まず、図4及び図5に示すように、三次元測定装置により、軸受10の軸方向における一側に位置する計測点P1、P2、P3、P4をそれぞれ計測して、各計測点の三次元座標上の位置座標を取得する。図5に示すように、取得した計測点P1のX座標、Y座標、Z座標をそれぞれP1(X1、Y1、Z1)と表す。同様に、計測点P2、P3、P4についても、それぞれP2(X2、Y2、Z2)、P3(X3、Y3、Z3)、P4(X4、Y4、Z4)と表す。
同様に、図4及び図6に示すように、三次元測定装置により、軸受10の軸方向における他側に位置する計測点P5、P6、P7、P8をそれぞれ計測して、各計測点の三次元座標上の位置座標を取得する。図6に示すように、取得した計測点P5のX座標、Y座標、Z座標をそれぞれP5(X5、Y5、Z5)と表す。同様に、計測点P6、P7、P8についても、それぞれP6(X6、Y6、Z6)、P7(X7、Y7、Z7)、P8(X8、Y8、Z8)と表す。
計測点位置取得工程の後、軸受芯位置算出工程が実施される。軸受芯位置算出工程においては、計測点位置取得工程で取得された計測点の各々の位置座標に基づいて、軸受10の芯位置の三次元座標上の位置座標を算出する。
本実施の形態による軸受芯位置算出工程においては、まず、計測点位置取得工程で取得された計測点P1~P8の各々の位置座標に基づいて、軸受10の軸方向における一側及び他側において、第1エッジ部15及び第2エッジ部16の三次元座標上の位置座標をそれぞれ算出する。
図5に示すように、軸受10の軸方向における一側での第1エッジ部15の三次元座標上の位置座標をP9(X9、Y9、Z9)と表す。このとき、X9はX1とX2の平均値、すなわち、X9=(X1+X2)/2で算出することができる。また、Y9=Y2と算出することができる。また、Z9=Z1と算出することができる。このように、計測点P1、P2の位置座標P1(X1、Y1、Z1)、P2(X2、Y2、Z2)に基づいて、軸受10の軸方向における一側において、第1エッジ部15の位置座標P9(X9、Y9、Z9)を算出することができる。
また、図5に示すように、軸受10の軸方向における一側での第2エッジ部16の三次元座標上の位置座標をP10(X10、Y10、Z10)と表す。このとき、X10はX3とX4の平均値、すなわち、X10=(X3+X4)/2で算出することができる。また、Y10=Y4と算出することができる。また、Z10=Z3と算出することができる。このように、計測点P3、P4の位置座標P3(X3、Y3、Z3)、P4(X4、Y4、Z4)に基づいて、軸受10の軸方向における一側において、第2エッジ部16の位置座標P10(X10、Y10、Z10)を算出することができる。
また、図6に示すように、軸受10の軸方向における他側での第1エッジ部15の三次元座標上の位置座標をP11(X11、Y11、Z11)と表す。このとき、X11はX5とX6の平均値、すなわち、X11=(X5+X6)/2で算出することができる。また、Y11=Y6と算出することができる。また、Z11=Z5と算出することができる。このように、計測点P5、P6の位置座標P5(X5、Y5、Z5)、P6(X6、Y6、Z6)に基づいて、軸受10の軸方向における他側において、第1エッジ部15の位置座標P11(X11、Y11、Z11)を算出することができる。
また、図6に示すように、軸受10の軸方向における他側での第2エッジ部16の三次元座標上の位置座標をP12(X12、Y12、Z12)と表す。このとき、X12はX7とX8の平均値、すなわち、X12=(X7+X8)/2で算出することができる。また、Y12=Y8と算出することができる。また、Z12=Z7と算出することができる。このように、計測点P7、P8の位置座標P7(X7、Y7、Z7)、P8(X8、Y8、Z8)に基づいて、軸受10の軸方向における他側において、第2エッジ部16の位置座標P12(X12、Y12、Z12)を算出することができる。
次に、算出した第1エッジ部15及び第2エッジ部16の各々の位置座標の平均値から、軸受10の芯位置P15の位置座標を算出する。
図7に示すように、軸受10の軸方向における一側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置P13の三次元座標上の位置座標をP13(X13、Y13、Z13)と表す。この中央位置P13は、軸受10の軸方向における一側での芯位置ということもできる。この中央位置P13の位置座標P13(X13、Y13、Z13)は、第1エッジ部15の位置座標P9(X9、Y9、Z9)と第2エッジ部16の位置座標P10(X10、Y10、Z10)の平均値から算出することができる。すなわち、X13=(X9+X10)/2、Y13=(Y9+Y10)/2、Z13=(Z9+Z10)/2でそれぞれ算出することができる。
また、図7に示すように、軸受10の軸方向における他側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置P14の三次元座標上の位置座標をP14(X14、Y14、Z14)と表す。この中央位置P14は、軸受10の軸方向における他側での芯位置ということもできる。この中央位置P14の位置座標P14(X14、Y14、Z14)は、第1エッジ部15の位置座標P11(X11、Y11、Z11)と第2エッジ部16の位置座標P12(X12、Y12、Z12)の平均値から算出することができる。すなわち、X14=(X11+X12)/2、Y14=(Y11+Y12)/2、Z14=(Z11+Z12)/2でそれぞれ算出することができる。
図7に示すように、軸受10の芯位置P15は、軸受10の軸方向における一側での中央位置P13と軸受10の軸方向における他側での中央位置P14との間の中央位置で表すことができる。このことにより、軸受10がX軸、Y軸、Z軸のそれぞれに対して傾いている場合であっても、傾きによる影響を極力排除した形で軸受10の芯位置P15を定めることができる。
図7に示すように、軸受10の芯位置P15の三次元座標上の位置座標をP15(X15、Y15、Z15)と表す。このとき、軸受10の芯位置P15の位置座標P15(X15、Y15、Z15)は、中央位置P13の位置座標P13(X13、Y13、Z13)と中央位置P14のP14(X14、Y14、Z14)の平均値から算出することができる。すなわち、X15=(X13+X14)/2、Y15=(Y13+Y14)/2、Z15=(Z13+Z14)/2でそれぞれ算出することができる。
上記式より、X15=(X9+X10+X11+X12)/4、Y15=(Y9+Y10+Y11+Y12)/4、Z15=(Z9+Z10+Z11+Z12)/4とそれぞれ算出することができる。すなわち、第1エッジ部15及び第2エッジ部16の各々の位置座標P9(X9、Y9、Z9)、P10(X10、Y10、Z10)、P11(X11、Y11、Z11)、P12(X12、Y12、Z12)の平均値から、軸受10の芯位置P15の位置座標P15(X15、Y15、Z15)を算出することができる。
上述したように、蒸気タービンユニット1は、複数の軸受10を備えている。図8に示す例においては、蒸気タービンユニット1は、4つの軸受10a、10b、10c、10dを備えている。上述した計測点位置取得工程及び軸受芯位置算出工程は、これらの軸受10a、10b、10c、10dの各々に対して実施される。ここで、各軸受10a、10b、10c、10dに対して同一の三次元座標系を設定する。原点は、例えば、最も前方側(図8における手前側)に位置する軸受10の軸方向における一側での第1エッジ部15と第2エッジ部16との間の中央位置に設定してもよい。
これにより、図8に示すように、軸受10a、10b、10c、10dの各々の芯位置P15a、P15b、P15c、P15dの三次元座標上の位置座標をそれぞれ算出することができる。このため、複数の軸受10a、10b、10c、10dの芯位置P15a、P15b、P15c、P15dの分布の評価が可能となる。すなわち、ロータアライメントの評価が可能となる。
次に、図9~図11を用いて、本実施の形態によるロータアライメント計測評価方法について説明する。
本実施の形態によるロータアライメント計測評価方法は、ロータ軸受芯位置算出工程と、カップリング芯差算出工程と、カップリング面開き量算出工程と、を備えている。
まず、ロータ軸受芯位置算出工程が実施される。ロータ軸受芯位置算出工程においては、上述したロータ軸受芯位置算出方法を用いて、蒸気タービンユニット1の軸受10の各々の芯位置P15の三次元座標上の位置座標を算出する。
ロータ軸受芯位置算出工程の後、カップリング芯差算出工程が実施される。カップリング芯差算出工程においては、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における芯差を算出する。
図9~図11に示す例においては、蒸気タービンユニット1は、4つの軸受10a、10b、10c、10dを備えている。図10に示すように、計画オフセット状態(計画状態)となる各軸受10a、10b、10c、10dの芯位置の位置座標を、それぞれ10a(a1、a2、a3)、10b(b1、b2、b3)、10c(c1、c2、c3)、10d(d1、d2、d3)と表す。
また、上述したロータ軸受芯位置算出方法を用いて算出した各軸受10a、10b、10c、10dの芯位置の位置座標を、それぞれ10a(e1、e2、e3)、10b(f1、f2、f3)、10c(g1、g2、g3)、10d(h1、h2、h3)と表す。ここで、これらの芯位置の位置座標は、経年的に位置変化が進行し、計画値から乖離した現在オフセット状態(現在状態)である。
また、図9に示すように、X軸方向における軸受10aと軸受10bとの間の距離を距離dx1と表す。X軸方向における軸受10bとカップリング3との間の距離を距離dx2と表す。X軸方向におけるカップリング3と軸受10cとの間の距離を距離dx3と表す。X軸方向における軸受10cと軸受10dとの間の距離を距離dx4と表す。
まず、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における芯差の算出方法について説明する。計画状態の位置座標と現在状態の位置座標を同じ条件で評価するため、両座標共に任意の2つの芯位置の位置座標を基準高さ位置として相対座標を算出する。ここでは、計画状態の位置座標と現在状態の位置座標の両方を、後方側の軸受10c、10dを基準高さ位置(ゼロ)とした相対座標に変換して、カップリング3間の芯差を算出する。
この場合、図11に示すように、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の計画状態の位置座標は、それぞれ10a(a1’、a2’、a3’)、10b(b1’、b2’、b3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。同様に、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の現在状態の位置座標は、それぞれ10a(e1’、e2’、e3’)、10b(f1’、f2’、f3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。
ここで、軸受10aの計画状態と現在状態との間の上下方向(Z軸方向)の乖離量は、a3’-e3’と算出することができる。また、軸受10bの計画状態と現在状態との間の上下方向(Z軸方向)の乖離量は、b3’-f3’と算出することができる。
この乖離量と距離dx1、dx2、dx3、dx4から、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を算出することで、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における芯差を算出することができる。より具体的には、軸受10aと軸受10bとの間で計画値からの乖離量の傾きを求めることで、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を比例計算により算出することができる。計算式としては、芯差=(dx1+dx2)×(b3’-f3’-a3’+e3’)/dx1+a3’-e3’+計画値で表すことができる。
次に、互いに隣接するカップリング3間の左右方向における芯差の算出方法について説明する。計画状態の位置座標と現在状態の位置座標を同じ条件で評価するため、両座標共に任意の2つの芯位置の位置座標を基準左右方向位置として相対座標を算出する。ここでは、計画状態の位置座標と現在状態の位置座標の両方を、後方側の軸受10c、10dを基準左右位置(ゼロ)とした相対座標に変換して、カップリング3間の芯差を算出する。
この場合も、図11に示すように、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の計画状態の位置座標は、それぞれ10a(a1’、a2’、a3’)、10b(b1’、b2’、b3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。同様に、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の現在状態の位置座標は、それぞれ10a(e1’、e2’、e3’)、10b(f1’、f2’、f3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。
ここで、軸受10aの計画状態と現在状態との間の左右方向(Y軸方向)の乖離量は、a2’-e2’と算出することができる。また、軸受10bの計画状態と現在状態との間の左右方向(Y軸方向)の乖離量は、b2’-f2’と算出することができる。
この乖離量と距離dx1、dx2、dx3、dx4から、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を算出することで、互いに隣接するカップリング3間の左右方向における芯差を算出することができる。より具体的には、軸受10aと軸受10bとの間で計画値からの乖離量の傾きを求めることで、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を比例計算により算出することができる。計算式としては、芯差=(dx1+dx2)×(b2’-f2’-a2’+e2’)/dx1+a2’-e2’+計画値で表すことができる。
このようにして、カップリング芯差算出工程において、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における芯差を算出することができる。
また、ロータ軸受芯位置算出工程の後、カップリング面開き量算出工程が実施される。カップリング面開き量算出工程においては、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における面開き量を算出する。
上述したロータ軸受芯位置算出工程と同様に、計画オフセット状態(計画状態)となる各軸受10a、10b、10c、10dの芯位置の位置座標を、それぞれ10a(a1、a2、a3)、10b(b1、b2、b3)、10c(c1、c2、c3)、10d(d1、d2、d3)と表す。
また、上述したロータ軸受芯位置算出方法を用いて算出した各軸受の芯位置の位置座標を、それぞれ10a(e1、e2、e3)、10b(f1、f2、f3)、10c(g1、g2、g3)、10d(h1、h2、h3)と表す。これらの芯位置の位置座標は、経年的に位置変化が進行し、計画値から乖離した現在オフセット状態(現在状態)である。
また、図9に示すように、X軸方向における軸受10aと軸受10bとの間の距離を距離dx1と表す。X軸方向における軸受10bとカップリング3との間の距離を距離dx2と表す。X軸方向におけるカップリング3と軸受10cとの間の距離を距離dx3と表す。X軸方向における軸受10cと軸受10dとの間の距離を距離dx4と表す。
まず、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における面開き量の算出方法について説明する。計画状態の位置座標と現在状態の位置座標を同じ条件で評価するため、両座標共に任意の2つの芯位置の位置座標を基準高さ位置として相対座標を算出する。ここでは、計画状態の位置座標と現在状態の位置座標の両方を、後方側の軸受10c、10dを基準高さ位置(ゼロ)とした相対座標に変換して、カップリング3間の面開き量を算出する。
この場合、図11に示すように、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の計画状態の位置座標は、それぞれ10a(a1’、a2’、a3’)、10b(b1’、b2’、b3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。同様に、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の現在状態の位置座標は、それぞれ10a(e1’、e2’、e3’)、10b(f1’、f2’、f3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。
ここで、軸受10aの計画状態と現在状態との間の上下方向(Z軸方向)の乖離量は、a3’-e3’と算出することができる。また、軸受10bの計画状態と現在状態との間の上下方向(Z軸方向)の乖離量は、b3’-f3’と算出することができる。
この乖離量と距離dx1、dx2、dx3、dx4とカップリング3の外径から、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における面開き量を算出することができる。より具体的には、軸受10aと軸受10bとの間で計画値からの乖離量の傾きを求めることで、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を比例計算により算出することができる。そして、カップリング3の位置でのカップリング3の傾きとカップリング3の外径から、カップリング3の外周部の位置座標を算出することができる。カップリング3の外周部の位置座標と隣接するカップリング3の位置座標との差から、互いに隣接するカップリング3間の上下方向における面開き量を算出することができる。
次に、互いに隣接するカップリング3間の左右方向における面開き量の算出方法について説明する。計画状態の位置座標と現在状態の位置座標を同じ条件で評価するため、両座標共に任意の2つの芯位置の位置座標を基準左右方向位置として相対座標を算出する。ここでは、計画状態の位置座標と現在状態の位置座標の両方を、後方側の軸受10c、10dを基準左右位置(ゼロ)とした相対座標に変換して、カップリング3間の面開き量を算出する。
この場合も、図11に示すように、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の計画状態の位置座標は、それぞれ10a(a1’、a2’、a3’)、10b(b1’、b2’、b3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。同様に、軸受10a、10b、10c、10dの座標変換後の現在状態の位置座標は、それぞれ10a(e1’、e2’、e3’)、10b(f1’、f2’、f3’)、10c(0、0、0)、10d(0、0、0)で表される。
ここで、軸受10aの計画状態と現在状態との間の左右方向(Y軸方向)の乖離量は、a2’-e2’と算出することができる。また、軸受10bの計画状態と現在状態との間の左右方向(Y軸方向)の乖離量は、b2’-f2’と算出することができる。
この乖離量と距離dx1、dx2、dx3、dx4とカップリング3の外径から、互いに隣接するカップリング3間の左右方向における面開き量を算出することができる。より具体的には、軸受10aと軸受10bとの間で計画値からの乖離量の傾きを求めることで、カップリング3の位置での計画値からの乖離量を比例計算により算出することができる。そして、カップリング3の位置でのカップリング3の傾きとカップリング3の外径から、カップリング3の外周部の位置座標を算出することができる。カップリング3の外周部の位置座標と隣接するカップリング3の位置座標との差から、互いに隣接するカップリング3間の左右方向における面開き量を算出することができる。
このようにして、カップリング面開き量算出工程において、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における面開き量を算出することができる。
このように本実施の形態によれば、ロータ軸受芯位置算出方法は、三次元計測装置により、軸受10上の複数の計測点をそれぞれ計測して、各計測点の三次元座標上の位置座標を取得する計測点位置取得工程と、各計測点の位置座標に基づいて、軸受10の芯位置P15の三次元座標上の位置座標を算出する軸受芯位置算出工程と、を備えている。本実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法によれば、ロータ取り付け前にロータアライメントの評価を行うために軸受10の芯位置P15を算出する際の計測において、計測精度に影響を与えると考えられるレーザー光あるいはピアノ線による基準線の設定を不要にすることができる。このため、軸受10の芯位置P15を精度良く算出することができる。また、汎用性のある三次元計測装置を用いた計測及び算出方法であるため、専門技術者を要することなく、軸受10の芯位置P15を容易に算出することができる。
また、本実施の形態によれば、計測点位置取得工程において、三次元計測装置により、軸受10の軸方向における一側及び他側において、第1水平継手面12上に位置する計測点P1、P5と、内周面14上の第1水平継手面12の側に位置する計測点P2、P6と、第2水平継手面13上に位置する計測点P3、P7と、内周面14上の第2水平継手面13の側に位置する計測点P4、P8とをそれぞれ計測して、各計測点P1~P8の位置座標を取得する。そして、軸受芯位置算出工程において、各計測点P1~P8の位置座標に基づいて、軸受10の軸方向における一側及び他側において、第1エッジ部15及び第2エッジ部16の三次元座標上の位置座標P13、P14をそれぞれ算出し、第1エッジ部15及び第2エッジ部16の各々の位置座標P13、P14の平均値から、軸受10の芯位置P15の位置座標を算出する。このような計測及び算出方法を採用することにより、軸受10が下半部11と上半部とに分割されるパッド軸受である場合に、軸受10の芯位置P15を精度良く算出することができる。
また、本実施の形態によれば、軸受10a、10b、10c、10dの各々に対して計測点位置取得工程及び軸受芯位置算出工程を行うことにより、軸受10a、10b、10c、10dの各々の芯位置P15a、P15b、P15c、P15dの位置座標を算出する。このことにより、複数の軸受10a、10b、10c、10dの芯位置P15a、P15b、P15c、P15dの分布の評価が可能となる。すなわち、ロータアライメントの評価が可能となる。
また、本実施の形態によれば、ロータ軸受芯位置算出方法は、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における芯差を算出するカップリング芯差算出工程を備えている。このことにより、ロータ2を取り付ける前に、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における芯差の評価及び調整を行うことができる。このため、ロータアライメント調整のための作業負荷を軽減することができる。
また、本実施の形態によれば、ロータ軸受芯位置算出方法は、ロータ軸受芯位置算出工程で算出された位置座標に基づいて、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における面開き量を算出するカップリング面開き量算出工程を備えている。このことにより、ロータ2を取り付ける前に、互いに隣接するカップリング3間の左右方向及び上下方向における面開き量の評価及び調整を行うことができる。このため、ロータアライメント調整のための作業負荷を軽減することができる。
(第2の実施の形態)
次に、図12~図16を参照して、第2の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
次に、図12~図16を参照して、第2の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
図12~図16に示す第2の実施の形態においては、計測点位置取得工程において、三次元計測装置により、軸受の軸方向における一側及び他側において、内周面上に位置する少なくとも三点の計測点をそれぞれ計測して、計測点の各々の前記位置座標を取得し、軸受芯位置算出工程において、計測点位置取得工程で取得された計測点の各々の位置座標に基づいて、軸受の軸方向における一側及び他側において、内周面の中心座標をそれぞれ算出し、中心座標の平均値から、軸受の芯位置の位置座標を算出する点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。
本実施の形態においては、図12に示すように、軸受20は、軸方向に沿って見たときに円形状を有する内周面24を含んでいる。軸受20は、軸方向に沿って見たときに楕円形状を有する内周面24を含む楕円軸受であってもよい。軸受20は、軸受外輪21と、軸受外輪21の内側に位置する軸受内輪(不図示)と、を含んでいてもよい。内周面24は、軸受外輪21の内周面であってもよい。軸受外輪21は、下半部22と、下半部22上に位置する上半部23と、を含んでいてもよい。
本実施の形態による計測点位置取得工程においては、蒸気タービンユニット1にロータ2が取り付けられていない状態で、三次元計測装置による測定を行う。図12に示すように、軸受20に軸受内輪(不図示)が取り付けられていない状態で、三次元計測装置による測定を行ってもよい。なお、図12に示すように、軸受外輪21の下半部22及び上半部23の両方が取り付けられている状態で測定を行ってもよいが、軸受外輪21の下半部22及び上半部23のいずれかが取り付けられていない状態で測定を行ってもよい。
本実施の形態による計測点位置取得工程においては、三次元計測装置により、軸受20の軸方向における一側及び他側において、内周面24上に位置する少なくとも三点の計測点をそれぞれ計測して、計測点の各々の位置座標を取得する。
図12に示す例においては、12点の計測点をそれぞれ計測して、各計測点の位置座標を取得する。例えば、三次元計測装置としてレーザートラッカを用いる場合、各計測点上にレーザートラッカのリフレクタ18を設置して計測を行い、各リフレクタ18の中心位置の三次元座標を取得してもよい。
図12に示す例においては、計測点は、軸受20の軸方向における一側(図12における手前側)及び他側(図12における奥側)にそれぞれ6点位置している。より具体的には、軸受20の軸方向における一側に、計測点P21、計測点P22、計測点P23、計測点P24、計測点P25、計測点P26の6点の計測点が位置している。また、軸受20の軸方向における他側に、計測点P27、計測点P28、計測点P29、計測点P30、計測点P31、計測点P32の6点の計測点が位置している。
計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26は、軸受20の軸方向における一側において、内周面24上に位置している。図12に示すように、各計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26は、軸受20の上半部23の内周面24に位置していてもよい。また、各計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26は、上半部23の内周面24上で等間隔に並んでいてもよい。
計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32は、軸受20の軸方向における他側において、内周面24上に位置している。図12に示すように、各計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32は、軸受20の上半部23の内周面24に位置していてもよい。また、各計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32は、上半部23の内周面24上で等間隔に並んでいてもよい。また、軸方向に沿って見たときに、各計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32は、それぞれ計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26と同じ位置に配置されていてもよい。
三次元座標を取得するに際し、まずは三次元座標系を設定する。すなわち、X軸、Y軸、Z軸及び原点を定義する。軸受20の軸方向における一側での内周面24の中心位置と、軸受20の軸方向における他側での内周面24の中心位置とを結ぶ直線に沿う方向をX軸とする。三次元計測装置で絶対水平と定義した基準面に直交する方向をZ軸とする。X軸及びZ軸の両方に直交する方向をY軸とする。また、軸受20の軸方向における一側での内周面24の中心位置を原点とする。
本実施の形態による計測点位置取得工程においては、まず、図12及び図13に示すように、三次元測定装置により、軸受20の軸方向における一側に位置する計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26をそれぞれ計測して、各計測点の三次元座標上の位置座標を取得する。図13に示すように、取得した計測点P21のX座標、Y座標、Z座標をそれぞれP21(X21、Y21、Z21)と表す。同様に、計測点P22、P23、P24、P25、P26についても、それぞれP22(X22、Y22、Z22)、P23(X23、Y23、Z23)、P24(X24、Y24、Z24)、P25(X25、Y25、Z25)、P26(X26、Y26、Z26)と表す。
同様に、図12及び図14に示すように、三次元測定装置により、軸受20の軸方向における他側に位置する計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32をそれぞれ計測して、各計測点の三次元座標上の位置座標を取得する。図14に示すように、取得した計測点P27のX座標、Y座標、Z座標をそれぞれP27(X27、Y27、Z27)と表す。同様に、計測点P28、P29、P30、P31、P32についても、それぞれP28(X28、Y28、Z28)、P29(X29、Y29、Z29)、P30(X30、Y30、Z30)、P31(X31、Y31、Z31)、P32(X32、Y32、Z32)と表す。
計測点位置取得工程の後、軸受芯位置算出工程が実施される。本実施の形態による計測点位置取得工程においては、まず、計測点位置取得工程で取得された計測点P21~P32の各々の位置座標に基づいて、軸受20の軸方向における一側及び他側において、内周面24の中心座標をそれぞれ算出する。
図13に示すように、軸受20の軸方向における一側での内周面24の中心座標をP33(X33、Y33、Z33)と表す。このとき、計測点P21、P22、P23、P24、P25、P26を通る真円25を作成し、その真円25の中心座標を算出することにより、軸受20の軸方向における一側において、内周面24の中心座標P33(X33、Y33、Z33)を算出することができる。
また、図14に示すように、軸受20の軸方向における他側での内周面24の中心座標をP34(X34、Y34、Z34)と表す。このとき、計測点P27、P28、P29、P30、P31、P32を通る真円26を作成し、その真円26の中心座標を算出することにより、軸受20の軸方向における他側において、内周面24の中心座標P34(X34、Y34、Z34)を算出することができる。
次に、算出した中心座標P33、P34の平均値から、軸受20の芯位置P25の三次元座標上の位置座標を算出する。
図15に示すように、軸受20の芯位置P35の三次元座標上の位置座標をP35(X35、Y35、Z35)と表す。このとき、軸受20の芯位置P35の位置座標P35(X35、Y35、Z35)は、軸受20の軸方向における一側での内周面24の中心座標P33(X33、Y33、Z33)と軸受20の軸方向における他側での内周面24の中心座標P34(X34、Y34、Z34)との平均値から算出することができる。すなわち、X35=(X33+X34)/2、Y35=(Y33+Y34)/2、Z35=(Z33+Z34)/2でそれぞれ算出することができる。
なお、図12~図15に示す例においては、12点の計測点をそれぞれ計測しているが、このことに限られることはなく、計測点の数は任意である。すなわち、本実施の形態においては、軸受20の軸方向における一側及び他側において計測点を通る真円25、26を作成することにより、内周面24の中心座標P33、P34を算出している。このため、軸受20の軸方向における一側及び他側において、真円25、26を作成可能なように、内周面24上に少なくとも三点の計測点がそれぞれ位置していればよい。尤も、計測点が多いほど真円25、26の精度が向上することから、軸受20の芯位置P35の算出精度向上の観点からは、可能な限り多くの計測点を計測することが好ましい。
図16に示す例においては、蒸気タービンユニット1は、4つの軸受20a、20b、20c、20dを備えている。上述した計測点位置取得工程及び軸受芯位置算出工程は、これらの軸受20a、20b、20c、20dの各々に対して実施される。ここで、各軸受20a、20b、20c、20dに対して同一の三次元座標系を設定する。原点は、例えば、最も前方側(図16における手前側)に位置する軸受20の軸方向における一側での内周面24の中心位置に設定する。
これにより、図16に示すように、軸受20a、20b、20c、20dの各々の芯位置P25a、P25b、P25c、P25dの位置座標をそれぞれ算出することができる。このため、複数の軸受20a、20b、20c、20dの芯位置P25a、P25b、P25c、P25dの分布の評価が可能となる。すなわち、ロータアライメントの評価が可能となる。
本実施の形態においても、ロータ取り付け前にロータアライメントの評価を行うために軸受10の芯位置P35を算出する際の計測において、計測精度に影響を与えると考えられるレーザー光あるいはピアノ線による基準線の設定を不要にすることができる。このため、軸受10の芯位置P35を精度良く算出することができる。また、汎用性のある三次元計測装置を用いた計測及び算出方法であるため、専門技術者を要することなく、軸受10の芯位置P35を容易に算出することができる。
また、本実施の形態によれば、計測点位置取得工程において、三次元計測装置により、軸受20の軸方向における一側及び他側において、内周面24上に位置する少なくとも三点の計測点P21~P32をそれぞれ計測して、各計測点の位置座標を取得する。そして、軸受芯位置算出工程において、各計測点P21~P32の位置座標に基づいて、軸受20の軸方向における一側及び他側において、内周面24の中心座標をそれぞれ算出し、中心座標の平均値から、軸受20の芯位置P35の位置座標を算出する。このような計測及び算出方法を採用することにより、軸受20が軸方向に沿って見たときに円形状を有する内周面24を含んでいる場合に、軸受20の芯位置P35を精度良く算出することができる。
(第3の実施の形態)
次に、図17を参照して、第3の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
次に、図17を参照して、第3の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
図17に示す第3の実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受の内径とロータの外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置の位置座標を補正する点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。
図17に示すように、ロータ2の外径と軸受10の内径とを比較すると、ロータ2と軸受10との間にロータジャーナル部を冷却する潤滑油が供給されることから、ロータ2と軸受10との間には、計画時に上下方向の軸受間隙Uが設けられる。このため、ロータ2の芯位置2cと軸受10の芯位置P15との間には上下方向にずれが生じる。より具体的には、上下方向における軸受10の内径とロータ2の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向にずれが生じる。
そこで、本実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受10の内径とロータ2の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置P15の位置座標を補正する。より具体的には、上述した軸受芯位置算出工程において、軸受10の芯位置P15の位置座標を算出した後、その芯位置P15の位置座標のZ軸成分から上下方向の軸間間隙Uの2分の1に相当する距離を減算する。すなわち、補正後の芯位置P15の位置座標をP15’(X15’、Y15’、Z15’)としたとき、Z15’=Z15-U/2と補正する。
このように本実施の形態によれば、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受10の内径とロータ2の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置P15の位置座標を補正する。このことにより、軸受10の芯位置P15の位置座標を、ロータ2の芯位置2cの位置座標に近づけることができる。このため、ロータ取り付け前のロータアライメントの評価及び調整をより高精度に行うことができる。
(第4の実施の形態)
次に、図18を参照して、第4の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
次に、図18を参照して、第4の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
図18に示す第4の実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受外輪の内径と軸受内輪の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置の位置座標を補正する点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。
本実施の形態においては、軸受40は、軸受外輪41と軸受内輪42とに分割された分割構造を有している。すなわち、図18に示すように、軸受40は、軸受外輪41と、軸受外輪41の内側に位置する軸受内輪42と、を含んでいる。
図18に示すように、軸受外輪41と軸受内輪42との間には、上下方向の球面間隙Vが設けられる。このため、軸受外輪41の芯位置P41と軸受内輪42の芯位置P42との間には上下方向にずれが生じる。ロータ2の芯位置2cの位置座標は、軸受外輪41の芯位置P41よりも軸受内輪42の芯位置P42の位置座標に近い。しかしながら、例えば上述した第2の実施形態のように、軸受40の芯位置P40の位置座標を軸受外輪41の芯位置P41の位置座標として算出した場合、ロータ2の芯位置2cと軸受40の芯位置P40との間には上下方向にずれが生じる。より具体的には、上下方向における軸受外輪41の内径と軸受内輪42の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向にずれが生じる。
そこで、本実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受外輪41の内径と軸受内輪42の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置P40の位置座標を補正する。より具体的には、上述した軸受芯位置算出工程において、軸受40の芯位置P40(軸受外輪41の芯位置P41)の位置座標を算出した後、その芯位置P40の位置座標のZ軸成分から上下方向の球面間隙Vの2分の1に相当する距離を減算する。すなわち、補正前の芯位置P40の位置座標をP40(X40、Y40、Z40)、補正後の芯位置P40’の位置座標をP40’(X40’、Y40’、Z40’)としたとき、Z40’=Z40-V/2と補正する。
このように本実施の形態によれば、軸受芯位置算出工程において、上下方向における軸受外輪41の内径と軸受内輪42の外径との差の2分の1に相当する距離分、上下方向における芯位置P40の位置座標を補正する。このことにより、軸受40の芯位置P40の位置座標を、ロータ2の芯位置2cの位置座標に近づけることができる。このため、ロータ取り付け前のロータアライメントの評価及び調整をより高精度に行うことができる。
(第5の実施の形態)
次に、図19及び図20を参照して、第5の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
次に、図19及び図20を参照して、第5の実施の形態によるロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法について説明する。
図19及び図20に示す第5の実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、蒸気タービンユニットにロータを取り付けた際の軸受の沈下量に相当する距離分、上下方向における芯位置の位置座標を補正する点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。
図19及び図20に示すように、軸受10が溶接構造タービン51の軸受台52(軸受コーン部)に支持される構成において、蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付けた際、ロータ2の荷重により軸受台52が変形し、軸受10の沈下が発生し得る。軸受10の芯位置P15は、蒸気タービンユニット1にロータ2が取り付けられていない状態、すなわちロータ2の荷重が作用していない状態での計測結果から算出される。このため、算出した軸受10の芯位置P15と実際のロータ2の芯位置2cとの間には上下方向にずれが生じる。より具体的には、蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付けた際の軸受10の沈下量Wに相当する距離分、上下方向にずれが生じる。
そこで、本実施の形態においては、軸受芯位置算出工程において、蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付けた際の軸受10の沈下量Wに相当する距離分、上下方向における芯位置P15の位置座標を補正する。より具体的には、上述した軸受芯位置算出工程において、軸受10の芯位置P15の位置座標を算出した後、その芯位置P15の位置座標のZ軸成分から軸受10の沈下量Wに相当する距離を減算する。すなわち、補正後の芯位置P15の位置座標をP15’(X15’、Y15’、Z15’)としたとき、Z15’=Z15-Wと補正する。
なお、軸受10の沈下量Wは、類似機における軸受の沈下量の実績から、あるいは実際に蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付けた際に発生する軸受10の沈下量を測定することにより取得することができる。
このように本実施の形態によれば、軸受芯位置算出工程において、蒸気タービンユニット1にロータ2を取り付けた際の軸受10の沈下量Wに相当する距離分、上下方向における芯位置P15の位置座標を補正する。このことにより、軸受10の芯位置P15の位置座標を、ロータ2の芯位置2cの位置座標に近づけることができる。このため、ロータ取り付け前のロータアライメントの評価及び調整をより高精度に行うことができる。
上述した各実施の形態は、適宜組み合わされてもよい。
以上述べた実施の形態によれば、軸受の芯位置を精度良く算出することができる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1:蒸気タービンユニット、2:ロータ、3:カップリング、10、10a、10b、10c、10d:軸受、11:下半部、12:第1水平継手面、13:第2水平継手面、14:内周面、15:第1エッジ部、16:第2エッジ部、20:軸受、24:内周面、40:軸受、41:軸受外輪、42:軸受内輪、P1~P8:測定点、P15、P15a、P15b、P15c、P15d:芯位置、P21~P32:測定点、P35、P35a、P35b、P35c、P35d:芯位置、P40:芯位置、U:軸受間隙、V:球面間隙、W:沈下量
Claims (10)
- 複数のロータがカップリングを介して連結されて構成される蒸気タービンユニットの、前記ロータを支持する軸受の芯位置を算出するロータ軸受芯位置算出方法であって、
前記蒸気タービンユニットに前記ロータが取り付けられていない状態で、三次元計測装置により、前記軸受上の複数の計測点をそれぞれ計測して、前記計測点の各々の三次元座標上の位置座標を取得する計測点位置取得工程と、
前記計測点位置取得工程で取得された前記計測点の各々の前記位置座標に基づいて、前記軸受の前記芯位置の三次元座標上の位置座標を算出する軸受芯位置算出工程と、を備える、ロータ軸受芯位置算出方法。 - 前記軸受は、下半部と、前記下半部上に位置する上半部と、を含み、
前記下半部は、軸方向に沿って見たときの左右方向における一側に位置する第1水平継手面と、前記左右方向における他側に位置する第2水平継手面と、前記左右方向における前記第1水平継手面と前記第2水平継手面との間に位置する内周面と、前記第1水平継手面と前記内周面との間に位置する第1エッジ部と、前記第2水平継手面と前記内周面との間に位置する第2エッジ部と、を含み、
前記計測点位置取得工程において、前記蒸気タービンユニットに前記ロータが取り付けられておらず、かつ前記軸受に前記上半部が取り付けられていない状態で、前記三次元計測装置により、前記軸受の前記軸方向における一側及び他側において、前記第1水平継手面上に位置する計測点と、前記内周面上の前記第1水平継手面の側に位置する計測点と、前記第2水平継手面上に位置する計測点と、前記内周面上の前記第2水平継手面の側に位置する計測点とをそれぞれ計測して、前記計測点の各々の前記位置座標を取得し、
前記軸受芯位置算出工程において、前記計測点位置取得工程で取得された前記計測点の各々の前記位置座標に基づいて、前記軸受の前記軸方向における一側及び他側において、前記第1エッジ部及び前記第2エッジ部の三次元座標上の位置座標をそれぞれ算出し、前記第1エッジ部及び前記第2エッジ部の各々の前記位置座標の平均値から、前記軸受の前記芯位置の前記位置座標を算出する、請求項1に記載のロータ軸受芯位置算出方法。 - 前記軸受は、軸方向に沿って見たときに円形状を有する内周面を含み、
前記計測点位置取得工程において、前記三次元計測装置により、前記軸受の前記軸方向における一側及び他側において、前記内周面上に位置する少なくとも三点の計測点をそれぞれ計測して、前記計測点の各々の前記位置座標を取得し、
前記軸受芯位置算出工程において、前記計測点位置取得工程で取得された前記計測点の各々の前記位置座標に基づいて、前記軸受の前記軸方向における一側及び他側において、前記内周面の中心座標をそれぞれ算出し、前記中心座標の平均値から、前記軸受の前記芯位置の前記位置座標を算出する、請求項1に記載のロータ軸受芯位置算出方法。 - 前記軸受芯位置算出工程において、上下方向における前記軸受の内径と前記ロータの外径との差の2分の1に相当する距離分、前記上下方向における前記芯位置の前記位置座標を補正する、請求項1に記載のロータ軸受芯位置算出方法。
- 前記軸受は、軸受外輪と、前記軸受外輪の内側に位置する軸受内輪と、を含み、
前記軸受芯位置算出工程において、上下方向における前記軸受外輪の内径と前記軸受内輪の外径との差の2分の1に相当する距離分、前記上下方向における前記芯位置の前記位置座標を補正する、請求項1に記載のロータ軸受芯位置算出方法。 - 前記軸受芯位置算出工程において、前記蒸気タービンユニットに前記ロータを取り付けた際の前記軸受の沈下量に相当する距離分、上下方向における前記芯位置の前記位置座標を補正する、請求項1に記載のロータ軸受芯位置算出方法。
- 前記蒸気タービンユニットは、複数の前記軸受を備え、
前記軸受の各々に対して前記計測点位置取得工程及び前記軸受芯位置算出工程を行うことにより、前記軸受の各々の前記芯位置の前記位置座標を算出する、請求項1~6のいずれか一項に記載のロータ軸受芯位置算出方法。 - 請求項7に記載のロータ軸受芯位置算出方法を用いて、前記軸受の各々の前記芯位置の前記位置座標を算出するロータ軸受芯位置算出工程と、
前記ロータ軸受芯位置算出工程で算出された前記位置座標に基づいて、互いに隣接する前記カップリング間の軸方向に沿って見たときの左右方向及び上下方向における芯差を算出するカップリング芯差算出工程と、を備える、ロータアライメント計測評価方法。 - 前記ロータ軸受芯位置算出工程で算出された前記位置座標に基づいて、互いに隣接する前記カップリング間の前記左右方向及び前記上下方向における面開き量を算出するカップリング面開き量算出工程を備える、請求項8に記載のロータアライメント計測評価方法。
- 請求項7に記載のロータ軸受芯位置算出方法を用いて、前記軸受の各々の前記芯位置の前記位置座標を算出するロータ軸受芯位置算出工程と、
前記ロータ軸受芯位置算出工程で算出された前記位置座標に基づいて、互いに隣接する前記カップリング間の軸方向に沿って見たときの左右方向及び上下方向における面開き量を算出するカップリング面開き量算出工程と、を備える、ロータアライメント計測評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023069483A JP7427830B1 (ja) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023069483A JP7427830B1 (ja) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7427830B1 true JP7427830B1 (ja) | 2024-02-05 |
Family
ID=89771054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023069483A Active JP7427830B1 (ja) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7427830B1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491553A (en) | 1994-06-01 | 1996-02-13 | Phillips Kiln Service Company Of Canada, Ltd. | Triple laser rotary kiln alignment system |
US20120290258A1 (en) | 2009-11-11 | 2012-11-15 | Andritz Oy | Method for measuring and aligning a rotary cylindrical apparatus |
JP2020180802A (ja) | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 株式会社東芝 | アライメント評価システム、アライメント評価方法および回転体システム |
JP2022191685A (ja) | 2021-06-16 | 2022-12-28 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | センターガイドピンの設計方法、センターガイドピンの製造方法、及び回転機械の組立方法 |
-
2023
- 2023-04-20 JP JP2023069483A patent/JP7427830B1/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491553A (en) | 1994-06-01 | 1996-02-13 | Phillips Kiln Service Company Of Canada, Ltd. | Triple laser rotary kiln alignment system |
US20120290258A1 (en) | 2009-11-11 | 2012-11-15 | Andritz Oy | Method for measuring and aligning a rotary cylindrical apparatus |
JP2020180802A (ja) | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 株式会社東芝 | アライメント評価システム、アライメント評価方法および回転体システム |
JP2022191685A (ja) | 2021-06-16 | 2022-12-28 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | センターガイドピンの設計方法、センターガイドピンの製造方法、及び回転機械の組立方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108253906B (zh) | 一种桥壳圆度圆柱度检测装置工件轴线定位误差补偿方法 | |
US10101235B2 (en) | Method to determine the unbalance of a rotor | |
CN108000522B (zh) | 一种基于单机器人对工件偏移后误差检测补偿方法 | |
US8219353B2 (en) | Absolute diameter measurement arm | |
FI122500B (fi) | Menetelmä ja laitteisto pyörivän sylinterimäisen laitteen mittaamiseksi ja linjaamiseksi | |
CN110553570B (zh) | 一种双百分表四点径向校正联轴器对中的方法 | |
JP5787631B2 (ja) | 軸受試験装置 | |
CN109184819B (zh) | 一种激光跟踪测量***测量汽轮机径向通流间隙的方法 | |
JP7427830B1 (ja) | ロータ軸受芯位置算出方法及びロータアライメント計測評価方法 | |
JP4094425B2 (ja) | 蒸気タービンのハーフシェルを位置合わせする方法 | |
RU2694142C1 (ru) | Способ балансировки ротора в одной плоскости коррекции | |
JP2023507051A (ja) | タービンケーシングにおける部品位置合わせのための方法及びシステム、並びに関連するタービンケーシング | |
US7966865B2 (en) | Method for balancing radical projections detached from a rotating assembly | |
JPH0894305A (ja) | 軸継手芯出し装置 | |
CN114646426A (zh) | 一种非对称曲轴双补偿自动平衡去重的方法 | |
CN112307426A (zh) | 转动轴线的确定方法及*** | |
JP3803237B2 (ja) | 鋼構造体構成部材の製作システムおよび該システム用仮組立シミュレーション装置 | |
CN117150826A (zh) | 适用于同步推拼***的油缸推力精确分配方法及*** | |
JP4085616B2 (ja) | 内面形状計測方法及びその装置 | |
CN106799558A (zh) | 一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺 | |
JPH07292702A (ja) | 構造物の不同沈下修正量測定方法及び測定装置 | |
JP7292945B2 (ja) | アライメント評価システム、アライメント評価方法および回転体システム | |
JP2023020613A (ja) | 立軸水車発電の機据付け工法 | |
JP6871092B2 (ja) | ロータアライメント計測評価方法および演算装置 | |
JP2008211874A (ja) | 軸心位置設定装置及び軸心位置設定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240124 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7427830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |