JPH08149765A - 調芯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、原動機１の回転軸２を支持
する軸受３の位置が発電プラントの運転中に熱伸びによ
り変化し回転電機４の軸芯とに偏差が生じた場合におい
ても、この偏差を最小とするように回転電機４の軸受６
の位置を調整する事が可能な調芯装置を得る事にある。 【構成】 本発明の調芯装置は、回転電機の軸受６に設
けられ回転電機の回転軸５位置を調整する回転電機軸受
調整手段13と、原動機の回転軸２位置を検出する原動機
軸位置検出装置８と、回転電機の回転軸５位置を検出す
る回転電機軸位置検出装置９と、この回転電機軸位置検
出装置９および原動機軸位置検出装置８からの出力に基
づいて軸芯の偏差を演算しこの偏差が最小となるように
回転電機軸受調整手段13に動作指令を出力する演算装置
11とを備えた事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機およびこれに
直結される原動機の軸芯の偏差を調整する調芯装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントにおける回転電機、例えば
横軸形で用いられるタービン発電機の場合、発電機は通
常3000rpm あるいは3600rpm の様に高速回転状態で運転
される。この定格運転状態においては、軸受における振
動の降幅値は数十μｍ以上に抑える必要があり、また、
定各回転数に達する間に設定されている危険速度域にお
いては、軸受の振動値は数百μｍ以下に抑える必要があ
る。これは、回転子の固有振動値が危険速度の近傍で極
大となるため、特に注意する必要があるためである。こ
のため、回転電機と原動機、例えば蒸気タービンやガス
タービンの回転子は、運転状態に応じて過大な軸受振動
等の問題が起きないように、運転時の各軸受の軸芯位置
を適正なものとする必要がある。

【０００３】以下、図面を用いて回転電機を発電所の基
礎に接地する際について、従来の調芯方法を説明する。
図５は原動機および回転電機が直結された発電プラント
の一例を発電プラントの上部から示した構成図、図６
は、回転電機固定子枠の据え付けを示す要部拡大断面図
である。原動機１の回転軸である原動機軸２は、原動機
軸受３ａ，３ｂによりその両端を支持され、回転電機４
の回転軸である回転電機軸５は、図示しない回転電機軸
受により支持されるとともに、原動機軸２および回転電
機軸５は結合部７にてリジッドに連結されたスパンをな
している。原動機１および回転電機４の高さおよび水平
レベルを調整するには、基礎15に埋設された台床20と回
転電機固定子枠21に設けられる脚板18との間に適宜寸法
の隙間を設けておき、この隙間に枚数の薄板を積み重ね
たライナ22を介装し、ライナ22の積層厚さを加減する方
法が一般的である。

【０００４】すなわち、回転電機固定子を据え付けるた
め回転電機固定子枠21から突出した支持部23が設けら
れ、発電プラント停止中に原動機軸と回転電機軸の軸芯
の微調整を行うため、支持部23は、台床20からネジ部を
有する６ボルト24、支持台25およびジャッキ26を介して
支持される。そして薄板の抜き差しを行うために固定子
枠21を昇降させる治工具装着が装備されている。ただ
し、この治工具による据え付け調整を行う場合には、据
え付け調整作業を行う際に局所的に大きな曲げ応力が発
生する場合があり、また、局所的に大きな曲げ応力が発
生するのを避けようとすると、作業が非能率的になる等
の問題があった。この問題点を解消したものを図６に示
す。図６は従来の調芯手段の概要を示す回転電機の要部
拡大断面図であり、これによれば、回転電機の固定子枠
21の支持部23をジャッキ26で押し上げる事により、回転
電機の据え付け調整作業を容易にし、かつ据え付け時固
定子脚板18に局所的な曲げ応力が発生するのを防いでい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の調芯
手段は、あくまで回転電機の据え付け時の上下方向位置
の調整を容易にするものであり、発電プラントの運転に
伴う発生熱を考慮しての軸芯の調整をする事は出来なか
った。そのため、据え付け時に原動機および回転電機軸
芯を調整しても、発電プラントの運転に伴い発生する熱
による原動機あるいは回転電機の支持部材の熱膨張によ
って原動機と回転電機の軸受部の軸芯が変化し、その結
果、原動機と回転電機の回転子の軸受の面圧が不均一に
加わったり、回転子の固有振動値が変化する事により軸
振動が増大する事があった。

【０００６】回転電機の中でも特に蒸気タービンあるい
はガスタービンからなる原動機に直結されるタービン発
電機の場合には、発電プラントの運転時に原動機と回転
電機との温度差が大きく異なるため、発電プラント運転
時の原動機軸受の上下方向の熱伸びによる移動量と、回
転電機の軸受の熱伸びによる移動量の差が大きい。この
ため、原動機軸と回転電機軸がリジットに連結されてい
る場合には、原動機および回転電機の各軸受の受ける荷
重は、運転時と停止時で異なるものとなり、中でも原動
機の最も回転電機に近い位置にある軸受および回転電機
の原動機側の軸受の受ける荷重は運転時と停止時で大き
く異なるものとなる。

【０００７】特に近年は、ガスタービンの需要が高まっ
ており、ガスタービンの場合には蒸気タービンに比べ運
転時と停止時の温度差が大きい事から、運転時と停止時
の軸受の受ける荷重の差も多くなる。よって、運転時
に、原動機の軸受の移動量に合わせて回転電機の軸受の
位置を最適な位置に調整出来れば、各軸受の受ける荷重
の差を小さく出来、回転子の固有振動値の変化に起因す
る軸振動等の問題の発生を容易に防止出来る。

【０００８】本発明の目的は、原動機の回転軸を支持す
る軸受の位置が発電プラントの運転中に熱伸びにより変
化し回転電機の軸芯とに偏差が生じた場合においても、
この偏差を最小とするように回転電機の軸受の位置を調
整する事が可能な調芯装置を得る事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の調芯装置は、回
転電機の軸受に設けられ回転電機の回転軸位置を調整す
る回転電機軸受調整手段と、原動機の回転軸位置を検出
する原動機軸位置検出装置と、回転電機の回転軸位置を
検出する回転電機軸位置検出装置と、この回転電機軸位
置検出装置および原動機軸位置検出装置からの出力に基
づいて軸芯の偏差を演算しこの偏差が最小となるように
回転電機軸受調整手段に動作指令を出力する演算装置と
を備えた事を特徴とする。

【００１０】また、回転電機の固定子枠に設けられる脚
板位置を調整する脚板位置調整手段と、原動機の回転軸
位置を検出する原動機軸位置検出装置と、回転電機の回
転軸位置を検出する回転電機軸位置検出装置と、この回
転電機軸位置検出装置および原動機軸位置検出装置から
の出力に基づいて軸芯の偏差を演算しこの偏差が最小と
なるように脚板位置調整手段に動作指令を出力する演算
装置とを備えた事を特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の調芯装置は、原動機、特に蒸気タービ
ンやガスタービンの軸受が発電プラントの運転に伴い発
生する熱により軸受の支持部材が熱膨張により位置が変
化した場合においても、回転電機の軸受に設けられ回転
電機の回転軸位置を調整する回転電機軸受調整手段を設
け、原動機の回転軸位置を検出する原動機軸位置検出装
置と、回転電機の回転軸位置を検出する回転電機軸位置
検出装置とを設け、この回転電機軸位置検出装置および
原動機軸位置検出装置からの出力に基づいてそれぞれ回
転電機の回転軸の軸芯および原動機の回転軸の軸芯を演
算するとともにこれらの偏差を演算し、この偏差が最小
となるような回転電機軸受調整手段に動作指令を出力す
る演算装置を備えているので、発電プラントの運転中に
おいても回転電機および原動機間の軸芯の偏差による軸
振動を抑制する事が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る調芯装置の構成を示
す概念系統図である。図１において、原動機１の回転軸
である原動機軸２は、原動機軸受３ａ，３ｂによりその
両端を支持され、回転電機４の回転軸である回転電機軸
５は、回転電機軸受６ａ，６ｂにより支持されるととも
に、原動機軸２および回転電機軸５は結合部７にてリジ
ッドに連結されたスパンをなしている。また、原動機軸
受３ａ，３ｂの近傍には、発電プラントの運転に伴い原
動機２から発生する熱による原動機支持部材の熱膨張分
の原動機軸２の鉛直方向あるいは水平方向の移動量を検
出するための原動機軸位置検出装置８ａ，８ｂを設け
る。一方、回転電機軸受６ａ，６ｂの近傍には、回転電
機軸５の鉛直方向あるいは水平方向の移動量を検出する
ための回転電機軸位置検出装置９ａ，９ｂを設ける。こ
の回転電機軸位置検出装置９ａ，９ｂおよび原動機軸受
位置検出装置８ａ，８ｂにより検出された検出値はケー
ブル10により演算装置11に送られる。そして、演算装置
11による演算結果はケーブル12を介し、回転電機軸受６
ａ，６ｂの下部に設けた回転電機軸受調整手段13ａ，13
ｂに出力される。

【００１３】原動機軸受位置測定措置８ａ，８ｂは、単
位時間例えば毎分１回原動機軸受３ａ，３ｂの鉛直方向
の位置ｔａ，ｔｂを、一方、回転電機軸受位置測定装置
９ａ，９ｂは、回転電機軸受６ａ，６ｂの鉛直方向の位
置ｇａ，ｇｂをサンプリングする。こうして得られた測
定値は、ケーブル10を介し演算装置11に単位時間毎に送
られる。演算装置11においては、得られた検出値から原
動機軸２および回転電機軸４の軸芯を個別に算出し、こ
れらの軸芯の偏差が最小とする回転電機軸４の軸芯の調
整量ｄａ，ｄｂを演算する。すなわち、まず、原動機軸
受３ａ，３ｂの鉛直方向のサンプリング値ｔａ，ｔｂに
より、サンプルされる毎に原動機軸２の軸芯を演算し、
この軸芯と同一となるべき回転電機軸受６ａ，６ｂの鉛
直方向の位置（最適位置）ｙａ，ｙｂを演算する。そし
て、回転電機軸受６ａ，６ｂの鉛直方向のサンプリング
値ｇａ，ｇｂとの偏差を求め、これらを調整量ｄａ，ｄ
ｂとする。

【００１４】こうして得られた調整量ｄａ，ｄｂに基づ
く動作指令をケーブル12を介して回転電機軸受調整手段
13に送信する。この回転電機軸受調整手段13として、物
理的に調整量ｄａ，ｄｂを最小とすると油圧装置や、図
２に示す電熱線14を用いる方法がある。すなわち図２
は、回転電機を据え付ける基礎15に支持部材として、電
熱線14が巻き付けられた鋼柱16を介して支えられる回転
電機軸受６の概況を示す回転電機軸受調整手段13の正面
図である。ここで用いられる電熱線14に供給する電力
は、演算装置11内で演算された調整量ｄに基づいた動作
指令が送信される事になる。

【００１５】このような動作指令を受けた回転電機軸受
調整手段13により回転電機軸受の上下方向位置が調整さ
れるとにより、原動機軸２の軸芯と回転電機軸４の軸芯
に偏差が最小となるので、発電プラントの運転中におい
ても回転子軸芯の調整が可能となる。

【００１６】以下本発明の第二の実施例を図面を参照し
て説明する。図３は本発明の一実施例に係る調芯装置の
構成を示す概念系統図である。図３において、原動機１
の回転軸である原動機軸２は、原動機軸受３ａ，３ｂに
よりその両端を支持され、回転電機４の回転軸である回
転電機軸５は、回転電機軸受６ａ，６ｂにより支持され
るとともに、原動機軸２および回転電機軸５は結合部７
にてリジッドに連結されたスパンをなしている。また、
原動機軸受３ａ，３ｂの近傍には、発電プラントの運転
に伴い原動機２から発生する熱による原動機支持部材の
熱膨張分の原動機軸２の鉛直方向あるいは水平方向の移
動量を検出するための原動機軸位置検出装置８ａ，８ｂ
を設ける。同様に、回転電機軸５の位置を、検出するた
めの回転電機軸位置検出装置を設ける。

【００１７】そして、この回転電機軸位置検出装置およ
び原動機軸受位置検出装置８ａ，８ｂにより検出された
検出値はケーブル10により演算装置11に送られる。演算
装置11による演算結果に基づく動作指令は、ケーブル16
を介し、回転電機４の固定子枠に設けられた脚板17ａ，
17ｂの下部に設けられた脚板位置調整手段18ａ，18ｂに
出力される。

【００１８】原動機軸受位置測定措置８ａ，８ｂは、単
位時間例えば毎分１回原動機軸受３ａ，３ｂの鉛直方向
の位置ｔａ，ｔｂを、一方、回転電機軸受位置測定装置
は、回転電機軸の鉛直方向の位置をサンプリングする。
こうして得られた測定値は、ケーブル10を介し演算装置
11に単位時間毎に送られる。演算装置11においては、得
られた検出値から原動機軸２および回転電機軸４の軸芯
を個別に算出し、これらの軸芯の偏差が最小とする回転
電機軸４の軸芯の調整量ｄａ，ｄｂを演算する。すなわ
ち、まず、原動機軸受３ａ，３ｂの鉛直方向のサンプリ
ング値ｔａ，ｔｂにより、サンプルされる毎に原動機軸
２の軸芯を演算し、この軸芯と同一となるべき回転電機
軸受の鉛直方向の位置（最適位置）ｙａ，ｙｂを演算す
る。そして、回転電機軸受の鉛直方向のサンプリング値
ｇａ，ｇｂとの偏差を求め、これらを調整量ｄａ，ｄｂ
とする。

【００１９】こうして得られた調整量ｄａ，ｄｂに基づ
く動作指令をケーブル16を介して脚板位置調整手段18
ａ，18ｂに出力する。この脚板位置調整手段18ａ，18ｂ
として、物理的に調整量ｄａ，ｄｂを最小とする油圧装
置や、図４に示す電熱線14を用いる方法がある。すなわ
ち図４は、回転電機を据え付ける基礎15に支持部材とし
て、電熱線14が巻き付けられた鋼柱16を介して支えられ
る脚板18の概況を示す脚板位置調整手段19の正面図であ
る。ここで用いられる電熱線14に供給する電力は、演算
装置11内で演算された調整量ｄに基づいた動作指令が送
信される事になる。

【００２０】その他の実施例として、原動機軸受を支持
する支持部材の鋼柱に伝熱性に優れたパイプを巻き付
け、このパイプに演算装置の演算結果に基づく供給量の
冷媒を循環させ、原動機軸側の軸芯を調整する事も考え
らる。

【００２１】このような動作指令を受けた回転電機軸受
調整手段13により回転電機軸受の上下方向位置が調整さ
れる事により、原動機軸２の軸芯と回転電機軸４の軸芯
の偏差が最小とする事が出来るので、発電プラントの運
転中においても回転子軸芯の調整が可能となる。

【００２２】また、回転電機軸の上下方向の位置を常に
最適に保つ事により、軸受荷重は常に最適設計に近い状
態に保たれ、軸受の油膜圧の不安定振動の発生を低減す
る事が出来る。

【００２３】

【発明の効果】本発明の軸芯調芯装置によれば、回転電
機の軸受の上下方向位置が原動機の軸受の上下方向の位
置に合わせて最適な位置に設定される事により、軸振動
の問題が生じる可能性を減ずる事が出来る。また、回転
電機の据え付け作業時においても、本発明の調芯装置を
有する回転電機の場合には、据え付け時には微小な芯出
し作業を行う必要がなくなり、作業を簡略化する事が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る調芯装置の構成を示す
概念系統図。

【図２】本発明の一実施例に係る調芯装置に用いられる
回転電機軸受調整手段の正面図。

【図３】本発明の一実施例に係る調芯装置の構成を示す
概念系統図。

【図４】本発明の一実施例に係る調芯装置に用いられる
脚板位置調整手段の正面図。

【図５】従来の原動機および回転電機が直結された発電
プラントの一例を発電プラントの上部から示した構成
図。

【図６】回転電機固定子枠の据え付けを示す要部拡大断
面図。

【符号の説明】

１…原動機、２…原動機軸、３，３ａ，３ｂ…原動機軸
受、４…回転電機、５…回転電機軸、６，６ａ，６ｂ…
回転電機軸受、７…結合部、８，８ａ，８ｂ…原動機軸
受位置検出装置、９，９ａ，９ｂ…回転電機軸受位置検
出装置 10,12,17…ケーブル、11…演算装置、13…回転電機軸受
調整手段、14…電熱線 15…基礎、16…鋼柱、18，18ａ，18ｂ…脚板、19ａ，19
ｂ…脚板位置調整手段 20…台床、21…回転電機固定子枠、22…ライナ、23…支
持部、24…６ボルト、25…支持台、26…ジャッキ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機と、この回転電機に直結される
   原動機とを有する発電プラントの運転に際し前記原動機
   からの熱により生じる前記回転電機の回転軸の軸芯およ
   び前記原動機の回転軸の軸芯間の偏差を調整する調芯装
   置において、前記回転電機の軸受に設けられ前記回転電
   機の回転軸位置を調整する回転電機軸受調整手段と、前
   記原動機の回転軸位置を検出する原動機軸位置検出装置
   と、前記回転電機の回転軸位置を検出する回転電機軸位
   置検出装置と、この回転電機軸位置検出装置および前記
   原動機軸位置検出装置からの出力に基づいて前記偏差を
   演算しこの偏差が最小となるように前記回転電機軸受調
   整手段に動作指令を出力する演算装置とを備えたことを
   特徴とする調芯装置。
2. 【請求項２】 回転電機と、この回転電機に直結される
   原動機とを有する発電プラントの運転に際し前記原動機
   からの熱により生じる前記回転電機の回転軸の軸芯およ
   び前記原動機の回転軸の軸芯間の偏差を調整する調芯装
   置において、前記回転電機の固体子枠に設けられる脚板
   位置を調整する脚板位置調整手段と、前記原動機の回転
   軸位置を検出する原動機軸位置検出装置と、前記回転電
   機の回転軸位置を検出する回転電機軸位置検出装置と、
   この回転電機軸位置検出装置および前記原動機軸位置検
   出装置からの出力に基づいて前記偏差を演算しこの偏差
   が最小となるように前記脚板位置調整手段に動作指令を
   出力する演算装置とを備えた事を特徴とする調芯装置。