專利名稱：渦輪機(jī)用底板及發(fā)電廠設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將蒸汽渦輪機(jī)等固定在基座上時(shí)使用的渦輪機(jī)用底板，以及應(yīng)用該底板的發(fā)電廠設(shè)備(発電プラント機(jī)器)。
背景技術(shù)：
被使用在大容量發(fā)電設(shè)備中的蒸汽渦輪機(jī)，為了應(yīng)對(duì)蒸汽的膨脹、溫度變化及體積變化等，一般具有分為高壓部、中壓部、低壓部的各部分的分割結(jié)構(gòu)。這樣的渦輪機(jī)中，因?yàn)閺膲毫Α囟鹊妮^高一側(cè)起，排列著高壓渦輪機(jī)、中壓渦輪機(jī)、低壓渦輪機(jī)，最后排列發(fā)電機(jī)。
另外，從節(jié)省資源和地球環(huán)境協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)出發(fā)，也組合燃?xì)鉁u輪機(jī)(ガスタ一ビ ン)與所述蒸汽渦輪機(jī)，進(jìn)行減少排出的二氧化碳量的復(fù)合循環(huán)發(fā)電。
單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備是一種性能及運(yùn)轉(zhuǎn)性優(yōu)秀的發(fā)電設(shè)備，最近，隨著燃?xì)鉁u輪機(jī)的大容量化，以進(jìn)一步提高效率為目標(biāo)，蒸汽渦輪機(jī)也開(kāi)始高溫化、再熱化、大容量化。


圖1是表示容量比較小，蒸汽渦輪機(jī)為非再熱并且主蒸汽溫度低的現(xiàn)有的單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備的軸結(jié)構(gòu)例子的示意圖。直接連結(jié)到壓縮機(jī)1上的燃?xì)鉁u輪機(jī)2通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)3被結(jié)合到發(fā)電機(jī)4上，在該發(fā)電機(jī)4上介由隔膜聯(lián)軸節(jié)5被連結(jié)著蒸汽渦輪機(jī)6。此外，在壓縮機(jī)1及蒸汽渦輪機(jī)6的外側(cè)設(shè)置推力軸承7。
但是，這樣的設(shè)備中，通過(guò)隔膜聯(lián)軸節(jié)5吸收軸向的延伸，因此，可以在每個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)上設(shè)有推力軸承7，作為軸系，燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)不會(huì)相互影響，可以作為獨(dú)立的軸進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造。而且，蒸汽渦輪機(jī)由于容量比較小而小型化，低壓蒸汽渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的離心力小，并且，主蒸汽溫度也不高，由此，作為蒸汽渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子可以以相同規(guī)格的一個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行制造。
另一方面，為了提高復(fù)合循環(huán)設(shè)備的熱效率，正在謀求燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)的大容量化及蒸汽渦輪機(jī)的再熱化、高溫化。作為大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備提出了如圖2所示的軸結(jié)構(gòu)。
即，隨著蒸汽渦輪機(jī)的大容量化，圖1中使用的隔膜聯(lián)軸節(jié)5由于傳達(dá)容量而變得十分長(zhǎng)大，在實(shí)際應(yīng)用中具有噪音、風(fēng)損(windloss)等諸多問(wèn)題，大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)及發(fā)電機(jī)如圖2所示，通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)3被連結(jié)。
從而，這樣的設(shè)備中，因?yàn)椴荒芪蛰S的熱延伸，推力軸承7只能位于燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)1的軸部一個(gè)地方。此外，為了使蒸汽渦輪機(jī)的靜止部和旋轉(zhuǎn)部上產(chǎn)生的延伸差最小，形成了蒸汽渦輪機(jī)6設(shè)置在接近推力軸承7的燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)1和發(fā)電機(jī)4之間的軸結(jié)構(gòu)。
此外，蒸汽渦輪機(jī)6被分離為高壓渦輪機(jī)6a、中壓渦輪機(jī)6b及低壓渦輪機(jī)6c，從中壓渦輪機(jī)6b排出的排氣介由氣筒連接管8被連接。
圖3是表示所述大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備用蒸汽渦輪機(jī)的一個(gè)例子的剖視圖。在該圖中，雖被連接到燃?xì)鉁u輪機(jī)一側(cè)，但圖中的左側(cè)成為所謂的高壓渦輪機(jī)側(cè)。
這樣的燃?xì)鉁u輪機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)介由接地墊片和底板被固定在基礎(chǔ)混凝土上。例如，圖3中所示的蒸汽渦輪機(jī)6中，將接地墊片10固定在由混凝土等制成的基座9上，在該接地墊片10上設(shè)置蒸汽渦輪機(jī)的軸承座11和被固定的底板12。
接地墊片10和底板12被設(shè)置成可以在某種程度上相互滑動(dòng)，通過(guò)熱膨脹引起的反作用力或者燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力，抑制了旋轉(zhuǎn)軸的同軸性變化，以及振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。
然而，從能源的有效利用、經(jīng)濟(jì)性等觀點(diǎn)出發(fā)，燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)的大容量化及蒸汽渦輪機(jī)的再熱化、高溫化進(jìn)一步在提高。由于這樣的燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)的大容量化及蒸汽渦輪機(jī)的再熱化、高溫化等，旋轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度和重量增大，施加在支撐各種渦輪機(jī)的底板上的重量也在增加。另外，因?yàn)槭剐D(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的同軸性發(fā)生改變，則產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪音。
尤其，在單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，壓縮機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)被結(jié)合，因?yàn)樾D(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，輕微的同軸性變化就會(huì)導(dǎo)致劇烈的振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。大容量的單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，會(huì)產(chǎn)生更劇烈的振動(dòng)和噪音。
在現(xiàn)有的這種底板的表面上設(shè)置油槽注入潤(rùn)滑油，使接地墊片和底板可以順利滑動(dòng)，減輕了底板上的負(fù)擔(dān)。
但是，在同軸性變化導(dǎo)致的影響較大的單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備，尤其是大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，謀求進(jìn)一步順利滑動(dòng)，并減輕負(fù)擔(dān)。
另外，潤(rùn)滑脂等的潤(rùn)滑油在高溫中使用時(shí)會(huì)固化并失去潤(rùn)滑功能，因此不能長(zhǎng)期維持底板的順利滑動(dòng)，必須每一定時(shí)期除去固化的潤(rùn)滑油并注入新的潤(rùn)滑油。因此，需要極多的勞力和維護(hù)管理費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)現(xiàn)與接地墊片之間的順利滑動(dòng)，可以有效抑制熱膨脹等引起的反作用力及燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)軸的同軸性(alignment)變化，并抑制振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生，并且可以省去潤(rùn)滑油注入等的定期維護(hù)，可以減少維護(hù)、管理費(fèi)用的渦輪機(jī)用底板。
即，本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板，被設(shè)置在基座上設(shè)置的接地墊片和渦輪機(jī)支撐部之間，其特征在于，具備被設(shè)置在所述渦輪機(jī)的支撐部一側(cè)的由金屬材料制成的底板主體，和，在所述底板主體的接地墊片一側(cè)的表面上形成的由自潤(rùn)滑性材料制成滑動(dòng)構(gòu)件。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種使用渦輪機(jī)用底板的發(fā)電廠設(shè)備。該渦輪機(jī)用底板作為用于將渦輪機(jī)支撐在基座上的底板，具有上述良好的滑動(dòng)性。
即，本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備，其是具有被設(shè)置在基座上的接地墊片，和介由底板被設(shè)置在該接地墊片上的渦輪機(jī)的發(fā)電廠設(shè)備，其特征在于，作為底板使用的是本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示用于說(shuō)明現(xiàn)有單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備的軸結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表示用于說(shuō)明現(xiàn)有大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備的軸結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是表示用于說(shuō)明現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4是表示用于說(shuō)明本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板的剖視圖；圖5是表示用于說(shuō)明設(shè)有槽的底板主體的外觀圖；圖6是表示用于說(shuō)明在設(shè)有槽的底板主體上形成滑動(dòng)構(gòu)件的渦輪機(jī)用底板的剖視圖；圖7是表示用于說(shuō)明在金屬板上形成孔的多孔質(zhì)層的俯視圖；圖8是表示用于說(shuō)明結(jié)合圖7的多孔質(zhì)層的底板主體的剖視圖；圖9是表示用于說(shuō)明在金屬板上形成孔的多孔質(zhì)層的其他實(shí)施例的俯視圖；圖10是表示用于說(shuō)明結(jié)合圖9的多孔質(zhì)層的底板主體的剖視圖；圖11是表示形成由鋼絲繩制成的多孔質(zhì)層的底板主體的剖視圖；
圖12是表示形成由球形構(gòu)件制成的多孔質(zhì)層的底板主體的剖視圖；圖13是表示發(fā)電廠設(shè)備的安裝部分的剖視圖。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
渦輪機(jī)用底板圖4表示了本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板20。底板20主要具有底板主體20a和滑動(dòng)構(gòu)件20b。
底板主體20a由金屬材料制成，只要是具有預(yù)定的強(qiáng)度等的材料的話，其材質(zhì)并沒(méi)有特別的限制，可以使用與現(xiàn)有的金屬制底板相同的材料，例如可以使用由AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)American Iron andSteel Institute)1045、AISI4130等制成的材料。
滑動(dòng)構(gòu)件20b由具有自潤(rùn)滑性的材料制成。構(gòu)成滑動(dòng)構(gòu)件20b的材料是具有自潤(rùn)滑性的有機(jī)材料或者無(wú)機(jī)材料或者由該等材料復(fù)合成的復(fù)合材料。
這里，自潤(rùn)滑性材料是表示了低摩擦性與耐磨損性的材料。作為滑動(dòng)構(gòu)件20b的材料使用具有自潤(rùn)滑性的材料是為了，使底板設(shè)置在被固定在基座上的接地墊片上，并能相對(duì)該接地墊片滑動(dòng)地被使用。
即，通過(guò)在底板的與接地墊片相接的一側(cè)上設(shè)置由具有自潤(rùn)滑性的材料制成的滑動(dòng)構(gòu)件，可以使底板與接地墊片平滑地滑動(dòng)。
另外，通過(guò)使用自潤(rùn)滑性材料，目前為止，底板與接地墊片之間不需要注入潤(rùn)滑油，可以大幅度減少維護(hù)等的工作。
被用在滑動(dòng)構(gòu)件上的具有自潤(rùn)滑性的材料最好是和與滑動(dòng)構(gòu)件相接觸的接地墊片之間的摩擦系數(shù)在0.30以下的材料。通過(guò)具有這樣的摩擦系數(shù)的材料，底板與接地墊片的滑動(dòng)可以變得順滑，可以有效抑制由旋轉(zhuǎn)軸的熱膨脹導(dǎo)致的反作用力和燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力，旋轉(zhuǎn)軸的同軸性的變化以及振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。摩擦系數(shù)在0.20以下則更好。
作為被使用在滑動(dòng)構(gòu)件中的具有自潤(rùn)滑性的無(wú)機(jī)材料，可以列舉金屬材料或者陶瓷材料。作為被使用在滑動(dòng)構(gòu)件中的具有自潤(rùn)滑性金屬材料可以列舉例如銅或者銅合金，作為具有自潤(rùn)滑性的陶瓷材料可以列舉例如碳、石墨、MoS2、BN、SiC、TiC、AlN及TiN等陶瓷材料。這些材料可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。
另外，作為被使用在滑動(dòng)構(gòu)件中的具有自潤(rùn)滑性的有機(jī)材料可以列舉例如具有自潤(rùn)滑性的樹(shù)脂材料。作為這樣的具有自潤(rùn)滑性的樹(shù)脂材料，可以列舉例如四氟乙烯(ethylene tetrafluoride)、四氟乙烯·全氟烷氧基乙烯(ethylene tetrafluoride perfluoro alkoxy ethylene)、聚醚醚酮(polyether ether ketone)、聚酰亞胺(polyimide)等低摩擦樹(shù)脂材料，這些材料可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。
被用于本發(fā)明的具有自潤(rùn)滑性材料的壓縮彈性模量(E)最好在500MPa以上。通過(guò)使用壓縮彈性模量(E)在500MPa以上的具有自潤(rùn)滑性的材料，可以抑制由燃?xì)鉁u輪機(jī)或者蒸汽渦輪機(jī)等的重量導(dǎo)致的變形，并且可以有效抑制旋轉(zhuǎn)軸的同軸性變化和由其導(dǎo)致的振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。
構(gòu)成滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料可以由具有自潤(rùn)滑性的材料單獨(dú)制成，也可以是使具有自潤(rùn)滑性的材料中含有強(qiáng)化用充填材料的材料(復(fù)合材料)。作為強(qiáng)化用充填材料，可以列舉玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維或者陶瓷纖維或者由該等材料制成的粒子等。
在使用纖維狀的強(qiáng)化用填充材料的情況下，其平均直徑最好在0.05μm～100μm的范圍內(nèi)。平均直徑不到0.05μm的情況下，則制造過(guò)程中的成品率很低，材料成本變高。平均直徑超過(guò)100μm的情況下，不能得到良好的分散狀態(tài)，不能充分利用樹(shù)脂材料(復(fù)合材料)的特性。平均直徑的較好范圍是0.1μm～50μm，更好的范圍是1μm～10μm，另外，長(zhǎng)寬比(aspect ratio)是1以上，尤其長(zhǎng)寬比是10～100的情況下，纖維長(zhǎng)度最好是10μm～100μm。
強(qiáng)化用充填材料的含有率在5～50重量％的范圍內(nèi)可以根據(jù)要求特性進(jìn)行合理的設(shè)定。含有率不足5重量％，則不能充分體現(xiàn)強(qiáng)化用充填材料的效果，另外超過(guò)50重量％時(shí)，即使含有強(qiáng)化用充填材料，也不能達(dá)到預(yù)期的在此以上的效果，同時(shí)，材料(復(fù)合材料)本身的制造也會(huì)變得困難。強(qiáng)化用充填材料的含有率較好的范圍是5～30重量％，更好的范圍是10～20重量％。
滑動(dòng)構(gòu)件最好是，根據(jù)底板的負(fù)載表面壓力(σ)和構(gòu)成滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(E)以及滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(t)，由下面的公式算出的滑動(dòng)構(gòu)件的壓縮彈性變形量(Δt)在0.1mm以下的構(gòu)件。
換言之，考慮到底板的負(fù)載表面壓力(σ)和構(gòu)成滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(E)等，最好滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(t)是使滑動(dòng)構(gòu)件的壓縮彈性變形量(Δt)在0.1mm以下。
Δt＝ε×tε＝σ/EΔt滑動(dòng)構(gòu)件的壓縮彈性變形量(mm)t滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(mm)ε應(yīng)變?chǔ)邑?fù)載表面壓力(MPa)E具有自潤(rùn)滑性材料的壓縮彈性模量(MPa)而且，滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(t)是，在后述的底板主體上形成槽、多孔質(zhì)層等的材料中，除去填充在該等槽、多孔質(zhì)層中的自潤(rùn)滑性材料部分的厚度以后的厚度。
底板主體與滑動(dòng)構(gòu)件可以通過(guò)，例如化學(xué)粘結(jié)、機(jī)械固定或者介由中間層的結(jié)合工序進(jìn)行結(jié)合。作為化學(xué)粘結(jié)，可以列舉例如使用粘結(jié)劑的結(jié)合方法。這種情況下，底板主體和滑動(dòng)構(gòu)件分別形成，并通過(guò)粘結(jié)劑將其結(jié)合從而一體化。
另外，作為形成滑動(dòng)構(gòu)件的其他方法，可以列舉將具有自潤(rùn)滑性的材料在底板主體的表面上通過(guò)涂敷、噴涂、壓縮成形或者射出成形而低溫層疊、成形，進(jìn)而將其加熱進(jìn)行融接處理的方法、或者將自潤(rùn)滑性材料在底板主體的表面上應(yīng)用熔融噴射、鍍覆(涂層)(lining)、壓縮成形、射出成形從而通過(guò)熱成形工序形成的方法。該等形成方法最好根據(jù)適合構(gòu)成滑動(dòng)構(gòu)件的自潤(rùn)滑性材料進(jìn)行合理選擇并應(yīng)用。
然后，對(duì)本發(fā)明的其它實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是表示在底板主體20a的形成滑動(dòng)構(gòu)件的面一側(cè)形成槽21的示意圖。例如，槽21可以在與滑動(dòng)構(gòu)件連接的面一側(cè)平行地形成多個(gè)，并且隨著接近表面，槽21的寬度逐漸變窄。
在這樣的底板主體20a中，融化的自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料流入槽21中，同時(shí)，形成底板主體20a的槽的面全體被自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料覆蓋從而形成滑動(dòng)構(gòu)件，如圖6所示，可以制造滑動(dòng)構(gòu)件20b的一部分被填充到底板主體20a中的結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)用底板20。
底板20被用于被施加了較大負(fù)載的狀態(tài)下，相對(duì)接地墊片滑動(dòng)，因此，底板主體20a與滑動(dòng)構(gòu)件20b之間容易產(chǎn)生剝離或者錯(cuò)位。另外，底板20被用于固定蒸汽渦輪機(jī)等高溫機(jī)器，因此，底板主體20a與滑動(dòng)構(gòu)件20b之間容易因?yàn)闊崤蛎浀牟町惗饎冸x。
在底板主體20a上形成槽21，在該槽21中填充了滑動(dòng)構(gòu)件20b的一部分從而形成滑動(dòng)構(gòu)件20b，由此，通過(guò)楔形效果可以抑制底板主體20a與滑動(dòng)構(gòu)件20b之間的錯(cuò)位或者剝離。
另外，本發(fā)明中，代替形成上述那樣的槽，也可以在底板主體的表面上形成用于底板主體與滑動(dòng)構(gòu)件的穩(wěn)固固定的多孔質(zhì)層，并在該多孔質(zhì)層上形成滑動(dòng)構(gòu)件也可以。下面，關(guān)于該多孔質(zhì)層列舉了幾個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
首先，就利用板狀金屬板的多孔質(zhì)層進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是表示在板狀的金屬板22上呈60°交錯(cuò)狀地形成圓形的孔部22a、22b的多孔質(zhì)層的俯視圖。圖的近側(cè)是形成滑動(dòng)構(gòu)件的面，圖的內(nèi)側(cè)是與底板主體結(jié)合的面。圖中用實(shí)線表示的孔部22a表示了形成滑動(dòng)構(gòu)件的面一側(cè)的孔部，用虛線表示的孔部22b表示與底板主體結(jié)合一側(cè)的面的孔部。這樣的孔部最好是形成為形成滑動(dòng)構(gòu)件的面一側(cè)的孔徑比底板主體一側(cè)的孔的直徑小。
圖8是表示圖7中所示的板狀的金屬板(多孔質(zhì)層)22與底板主體20a相結(jié)合的情況下的剖面(圖7中，AA’剖面)。多孔質(zhì)層上形成的孔部，在形成滑動(dòng)構(gòu)件的面一側(cè)孔徑較小，底板主體20a一側(cè)孔徑較大。在這樣的多孔質(zhì)層的孔部中填充自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料的至少一部分，同時(shí)，多孔質(zhì)層的表面也由自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料覆蓋，并形成滑動(dòng)構(gòu)件，由此，通過(guò)楔形效果可以防止滑動(dòng)構(gòu)件從底板主體20a上剝離或者產(chǎn)生錯(cuò)位。
該多孔質(zhì)層例如可以加工一片板狀的金屬板而形成，或者也可以準(zhǔn)備兩片板狀金屬板，使一個(gè)金屬板的孔部的孔徑小，而使另一個(gè)金屬板的孔部的孔徑大，并且各孔部的中心一致地結(jié)合制造。
多孔質(zhì)層的形成，除了如圖7所示的孔部的大小在深度方向上變化以外，也可以如圖9所示，使用形成孔部的兩片金屬板23、24，設(shè)置在一側(cè)的金屬板23的孔部23a的中心位于另一側(cè)的金屬板24的孔部24a以外的金屬板部分，例如相當(dāng)于三角形設(shè)置的三個(gè)孔部24a的中心位置的金屬板部分上。
這種情況下的多孔質(zhì)層剖面成為圖10所示的剖面，與圖8所示的多孔質(zhì)層同樣，通過(guò)楔形效果可以防止滑動(dòng)構(gòu)件從底板主體20a上剝離或者產(chǎn)生錯(cuò)位。
作為本發(fā)明的多孔質(zhì)層，還可以列舉所述以外的其他，例如利用鋼絲繩或者球形構(gòu)件的多孔質(zhì)層。
圖11是表示在底板主體20a形成滑動(dòng)構(gòu)件的面一側(cè)上通過(guò)金屬等制成的鋼絲繩25形成多孔質(zhì)層26的情況的一個(gè)實(shí)施例。鋼絲繩25被結(jié)合到底板主體20a上，同時(shí)，各鋼絲繩25被相互結(jié)合。各鋼絲繩25之間形成空間，因而，在該部分上填充自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料的至少一部分，并且由該鋼絲繩25制成的多孔質(zhì)層26的表面由自潤(rùn)滑性樹(shù)脂材料覆蓋從而形成滑動(dòng)構(gòu)件，由此，通過(guò)楔形效果可以牢固地固定滑動(dòng)構(gòu)件，并防止滑動(dòng)構(gòu)件與底板主體的錯(cuò)位或者剝離。
另外，圖12是表示在底板主體20a形成滑動(dòng)構(gòu)件的面上設(shè)置多個(gè)由金屬等制成的球形構(gòu)件27并形成多孔質(zhì)層28的情況下的一個(gè)實(shí)施例。球形構(gòu)件27被結(jié)合到底板主體20a上的同時(shí)，各球形構(gòu)件27被相互結(jié)合。
這些球形構(gòu)件可以被規(guī)則地排列，也可以被無(wú)規(guī)則地設(shè)置，另外，可以是僅僅一層，也可以使用多層。這樣，可以在球形構(gòu)件與球形構(gòu)件之間形成空間，與上述的由鋼絲繩制成的多孔質(zhì)層同樣，通過(guò)楔形效果，可以防止底板主體與滑動(dòng)構(gòu)件的錯(cuò)位或者剝離。
而且，在所述實(shí)施例中，雖然揭示了使用作為自潤(rùn)滑性材料的樹(shù)脂材料的結(jié)構(gòu)，其他自潤(rùn)滑性材料也可以適用于所述的結(jié)構(gòu)，最好是對(duì)應(yīng)自潤(rùn)滑性材料的特性從所述結(jié)構(gòu)中合理選擇使用。
發(fā)電廠設(shè)備本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備是使用上述的渦輪機(jī)用底板作為將燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)設(shè)置到基座上時(shí)使用的底板的機(jī)器。
關(guān)于本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有特別限制，可以適用于現(xiàn)有使用中的各種發(fā)電廠設(shè)備中。作為這樣的機(jī)器，可以列舉例如在蒸汽渦輪機(jī)上結(jié)合發(fā)電機(jī)所構(gòu)成的、或者在燃?xì)鉁u輪機(jī)上結(jié)合著蒸汽渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備等。
作為單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備，可以列舉例如圖1所示的容量比較小，蒸汽渦輪機(jī)是非再熱并且主蒸汽溫度低的單軸型復(fù)合循環(huán)發(fā)電機(jī)。該圖中，在壓縮機(jī)1上被串聯(lián)連接的燃?xì)鉁u輪機(jī)2通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)3被結(jié)合到發(fā)電機(jī)4上，在該發(fā)電機(jī)4上介由隔膜聯(lián)軸節(jié)5連結(jié)著蒸汽渦輪機(jī)6。此外，壓縮機(jī)1及蒸汽渦輪機(jī)6的外側(cè)設(shè)置有推力軸承7。此外，作為被用于將該壓縮機(jī)1和蒸汽渦輪機(jī)6固定在基座上的底板，可以使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板。
另外，為了提高熱效率，大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備被用來(lái)實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪機(jī)及蒸汽渦輪機(jī)的大容量化，及蒸汽渦輪機(jī)的再熱化、高溫化。作為大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備，列舉了例如具有圖2所示結(jié)構(gòu)的設(shè)備。
圖2所示的大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，燃?xì)鉁u輪機(jī)2、蒸汽渦輪機(jī)6及發(fā)電機(jī)4通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)3被結(jié)合。從而，因?yàn)樵撛O(shè)備中不能吸收軸的熱延伸，推力軸承7只能位于燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)1的軸部一個(gè)地方。此外，為了使蒸汽渦輪機(jī)的靜止部和旋轉(zhuǎn)部上產(chǎn)生的延伸差最小，形成了蒸汽渦輪機(jī)6設(shè)置在接近推力軸承7的燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)1和發(fā)電機(jī)4之間的軸結(jié)構(gòu)。此外，作為被用于將該壓縮機(jī)1和蒸汽渦輪機(jī)6固定在基座上的底板，可以使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板。
圖3是表示圖2所示大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備用蒸汽渦輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。蒸汽渦輪機(jī)被分離為高壓渦輪機(jī)、中壓渦輪機(jī)及低壓渦輪機(jī)，從中壓渦輪機(jī)6b排出的排氣介由氣筒連接管被連接。該蒸汽渦輪機(jī)中由于大容量化而使低壓渦輪機(jī)大型化。
此外，被設(shè)置在蒸汽渦輪機(jī)兩側(cè)的軸承座(支撐部)11和被設(shè)置在中壓渦輪機(jī)與低壓渦輪機(jī)之間的軸承座(支撐部)11與被固定在基座9上的接地墊片10之間，可以設(shè)置、使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板。
本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板沒(méi)有必要用在全部的渦輪機(jī)安裝部分上，例如，可以僅僅在高壓渦輪機(jī)一側(cè)的軸承座11與基座9之間使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板，其他部分也可以使用現(xiàn)有的底板。本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備中，最好基于渦輪機(jī)的設(shè)置等，適當(dāng)選擇本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板的使用場(chǎng)所。
本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板用于單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備，尤其是用在大容量單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中的時(shí)候非常有效。在單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，壓縮機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)被結(jié)合，因?yàn)樾D(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，輕微的同軸性變化就會(huì)導(dǎo)致劇烈的振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。另外，在大容量的單軸型復(fù)合循環(huán)設(shè)備中，因?yàn)樾D(zhuǎn)軸具有重量，該振動(dòng)和噪音的影響則更大。從而，通過(guò)在該設(shè)備中使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板，可以有效抑制同軸性的變化，并抑制振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。
圖13是表示本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備的安裝部分的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。接地墊片10被固定在由混凝土等制成的基座9上。本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板20被可滑動(dòng)地設(shè)置該接地墊片10上，蒸汽渦輪機(jī)等的軸承座(支撐部)11被固定在該渦輪機(jī)用底板20上。
底板20具有底板主體20a和滑動(dòng)構(gòu)件20b，滑動(dòng)構(gòu)件20b被設(shè)置在接地墊片10一側(cè)，底板主體20a被設(shè)置在蒸汽渦輪機(jī)等的軸承座11一側(cè)。
接地墊片10和底板20通過(guò)基礎(chǔ)螺栓29被可滑動(dòng)地固定在基座9上。另外，底板20和接地墊片10通過(guò)調(diào)整螺絲30被定位。
本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備中，作為渦輪機(jī)用底板，除了上述的平板狀的滑動(dòng)構(gòu)件和底板主體的組合以外，還可以使用例如，如圖6所示，在具有槽的底板主體上形成滑動(dòng)構(gòu)件，如圖8所示，在具備由具有孔部的板狀構(gòu)件制成的多孔質(zhì)層的底板主體上形成滑動(dòng)構(gòu)件，如圖10所示，在具備由具有孔部的兩片板狀構(gòu)件制成的多孔質(zhì)層的底板主體上形成滑動(dòng)構(gòu)件，如圖11、圖12所示，在具有由鋼絲繩、球形構(gòu)件等制成的多孔質(zhì)層的底板主體上形成滑動(dòng)構(gòu)件等各種形態(tài)的渦輪機(jī)用底板。
本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備中，使用本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板作為被用于將渦輪機(jī)支撐在基座上的底板，由此，可以有效抑制熱膨脹等引起的反作用力及燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)軸的同軸性變化，并抑制振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生，同時(shí)，可以省去潤(rùn)滑油注入等定期的維護(hù)，可以減少維護(hù)、管理費(fèi)用。
實(shí)施例下面就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1作為底板主體，使用表面上形成槽的底板主體。底板主體是由AISI1045制成，厚度為100mm，寬度為400mm，長(zhǎng)度為800mm，另外，關(guān)于槽，是其深度為2mm，寬度為4mm，長(zhǎng)度為400mm的V型切口。
將該底板主體插入到模具中，填充含有10重量％碳纖維的四氟乙烯樹(shù)脂材料粉末，在49MPa(500kgf/cm2)壓力下沖壓成形，使樹(shù)脂材料粉末浸滲到底板主體的V型切口槽中，并在底板主體的表面上形成厚度2mm的樹(shù)脂層。
此后，將形成樹(shù)脂層的底板主體在400℃下加熱兩小時(shí)，將四氟乙烯樹(shù)脂進(jìn)行熔融處理。這樣，就制成了具有2mm厚的含有碳纖維的四氟乙烯樹(shù)脂類復(fù)合材料制成的滑動(dòng)構(gòu)件的渦輪機(jī)用底板。
然后，如圖13所示，在由混凝土制成的基座9上設(shè)置接地墊片10、所述渦輪機(jī)用底板20，并且設(shè)置蒸汽渦輪機(jī)的軸承座11。渦輪機(jī)用底板20的底板主體20a設(shè)置在蒸汽渦輪機(jī)的軸承座11側(cè)，滑動(dòng)構(gòu)件20b設(shè)置在接地墊片10一側(cè)。
渦輪機(jī)用底板20、接地墊片10通過(guò)埋設(shè)在基礎(chǔ)混凝土中的基礎(chǔ)螺栓29固定在基座9上，渦輪機(jī)用底板20的定位是通過(guò)接地墊片10和調(diào)整螺絲30進(jìn)行的。
這樣的裝置中，具有由自潤(rùn)滑性的低摩擦系數(shù)的四氟乙烯樹(shù)脂復(fù)合材料制成的滑動(dòng)構(gòu)件的渦輪機(jī)用底板不需要潤(rùn)滑油，并且可以通過(guò)熱膨脹等引起的反作用力以及燃?xì)鉁u輪機(jī)等的推力順利地移動(dòng)。
實(shí)施例2作為底板主體，使用矩形板狀的厚度為100mm，寬度為400mm，長(zhǎng)度為800mm，由AISI1045制成的底板主體。
在該底板主體的表面上形成使具有厚度1mm、孔徑3mm、間距5mm的交錯(cuò)貫穿孔的穿孔金屬板和厚度1mm、孔徑4mm、間距5mm的交錯(cuò)貫穿孔的穿孔金屬板的各穿孔金屬板的孔的中心一致地重疊，插置在底板主體的表面并在真空中擴(kuò)散結(jié)合從而在底板主體的表面上形成由兩片穿孔金屬板構(gòu)成的多孔質(zhì)中間層。
將所述底板主體插入模具中，填充含有10重量％玻璃纖維和5重量％石墨粉末以及10重量％四氟乙烯樹(shù)脂的聚酰亞胺樹(shù)脂粉末，在49MPa(500kgf/cm2)壓力下沖壓成形，使樹(shù)脂材料粉末浸滲到底板主體表面上形成的多孔質(zhì)中間層的空間內(nèi)，并在其上部形成厚度2mm的樹(shù)脂層。
此后，將形成樹(shù)脂層的底板主體在400℃下加熱兩小時(shí)，將四氟乙烯樹(shù)脂進(jìn)行熔融處理。這樣，就制成了由含有2mm厚的炭纖維的四氟乙烯樹(shù)脂類復(fù)合材料構(gòu)成的滑動(dòng)構(gòu)件，從而制作具有該滑動(dòng)構(gòu)件的渦輪機(jī)用底板。
然后，如圖13所示，在混凝土制成的基座9設(shè)置接地墊片10和所述渦輪機(jī)用底板20，并且設(shè)置蒸汽渦輪機(jī)的軸承座11。渦輪機(jī)用底板20的底板主體20a設(shè)置在蒸汽渦輪機(jī)的軸承座11一側(cè)，滑動(dòng)構(gòu)件20b設(shè)置在接地墊片10一側(cè)。
渦輪機(jī)用底板20、接地墊片10通過(guò)埋設(shè)在基礎(chǔ)混凝土中的基礎(chǔ)螺栓29固定在基座9上，渦輪機(jī)用底板20的定位是通過(guò)接地墊片10和調(diào)整螺絲30來(lái)進(jìn)行的。
在這樣的裝置中，具有由自潤(rùn)滑性的低摩擦系數(shù)四氟乙烯樹(shù)脂復(fù)合材料制成的滑動(dòng)構(gòu)件的渦輪機(jī)用底板不需要油潤(rùn)滑，并且可以使由熱膨脹等引起的反作用力以及其他來(lái)自燃?xì)鉁u輪機(jī)等的推力導(dǎo)致的移動(dòng)變得順滑。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的渦輪機(jī)用底板可以實(shí)現(xiàn)與發(fā)電廠設(shè)備的安裝部分上的接地墊片之間的順利滑動(dòng)，因而，可以有效抑制熱膨脹等引起的反作用力及燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)軸的同軸性變化，另外，由于具有自潤(rùn)滑性材料，可以省去潤(rùn)滑油注入等的定期維護(hù)。
本發(fā)明的發(fā)電廠設(shè)備，通過(guò)使用所述渦輪機(jī)用底板支撐發(fā)電廠設(shè)備，可以抑制發(fā)電廠設(shè)備的振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生，同時(shí)，可以減少發(fā)電廠設(shè)備的維護(hù)、管理費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)用底板，其被配置在基座上設(shè)置的接地墊片和渦輪機(jī)支撐部之間，其特征在于，所述底板具備被設(shè)置在所述渦輪機(jī)的支撐部一側(cè)的由金屬材料構(gòu)成的底板主體，和在所述底板主體的接地墊片一側(cè)的表面上形成的由具有自潤(rùn)滑性的材料構(gòu)成的滑動(dòng)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，構(gòu)成所述滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料是使所述滑動(dòng)構(gòu)件和所述接地墊片的摩擦系數(shù)在0.30以下的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，構(gòu)成所述滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料是有機(jī)材料或者無(wú)機(jī)材料或者是復(fù)合了這些材料的復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，根據(jù)所述底板的負(fù)載表面壓力(σ)和構(gòu)成所述滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(E)以及所述滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(t)，由下面的公式算出的滑動(dòng)構(gòu)件的壓縮彈性變形量(Δt)在0.1mm以下。Δt＝ε×tε＝σ/EΔt滑動(dòng)構(gòu)件的壓縮彈性變形量(mm)t滑動(dòng)構(gòu)件的厚度(mm)ε應(yīng)變?chǔ)邑?fù)載表面壓力(MPa)E具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(MPa)
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(E)在500MPa以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3～5中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述有機(jī)材料是由四氟乙烯、四氟乙烯·全氟烷氧基乙烯、聚醚醚酮或者聚酰亞胺構(gòu)成的低摩擦樹(shù)脂材料或者混合這些的合金式強(qiáng)化塑料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3～5中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述無(wú)機(jī)材料是由從碳、石墨、MoS2、BN、SiC、TiC、AlN及TiN中選取至少一種的陶瓷材料構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3～5中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述無(wú)機(jī)材料是由銅或者銅合金構(gòu)成的金屬材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述具有自潤(rùn)滑性的材料含有強(qiáng)化用填充材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述強(qiáng)化用填充材料在所述具有自潤(rùn)滑性的材料中的含量為5～50重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，所述強(qiáng)化用填充材料是由從玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維或者陶瓷纖維或者由這些材料構(gòu)成的粒子中選取至少一種而構(gòu)成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板，其特征在于，在所述底板主體的接地墊片一側(cè)的表面上形成多孔質(zhì)層，構(gòu)成所述滑動(dòng)構(gòu)件的具有自潤(rùn)滑性的材料覆蓋所述多孔質(zhì)層的表面部，并且，在其空間內(nèi)至少一部分被填充。
13.一種發(fā)電廠設(shè)備，具備被設(shè)置在基座上的接地墊片和介由底板被設(shè)置在所述接地墊片上的渦輪機(jī)，其特征在于，所述底板是權(quán)利要求1～12中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)用底板。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)現(xiàn)與接地墊片之間的順利滑動(dòng)，可以有效抑制熱膨脹等引起的反作用力及燃?xì)鉁u輪機(jī)的推力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)軸的同軸性變化，并抑制振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生，并且可以省去潤(rùn)滑油注入等的定期維護(hù)，從而可以減少維護(hù)、管理費(fèi)用的渦輪機(jī)用底板。該底板被設(shè)置在基座上設(shè)置的接地墊片和渦輪機(jī)支撐部之間，具備被設(shè)置在所述渦輪機(jī)的支撐部一側(cè)的由金屬材料制成的底板主體，和在所述底板主體的接地墊片一側(cè)的表面上形成的由自潤(rùn)滑性材料制成的滑動(dòng)構(gòu)件。
文檔編號(hào)F02C7/20GK1511220SQ02810420
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
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