特開 2024-155077 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155077

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/00 20060101AFI20241024BHJP

   G01B 21/24 20060101ALI20241024BHJP

   F01D 25/28 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

G01B21/00 A

G01B21/24

F01D25/28 D

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069483

(22)【出願日】2023-04-20

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-02-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(74)【代理人】

【識別番号】100198029

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 力

(72)【発明者】

【氏名】石村 立太郎

(72)【発明者】

【氏名】村上 雅規

【テーマコード（参考）】

2F069

【Ｆターム（参考）】

2F069AA04

2F069AA13

2F069BB08

2F069GG07

2F069NN26

(57)【要約】

【課題】軸受の芯位置を精度良く算出する。
【解決手段】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。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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8】

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。

【請求項9】

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10】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６８７１０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【発明の効果】

【0011】

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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、蒸気タービンユニットの概略構成を示す模式図であって、各ロータの上下方向における相対位置関係を示す図である。

【図2】図２は、蒸気タービンユニットの概略構成を示す模式図であって、各ロータの左右方向における相対位置関係を示す図である。

【図3】図３は、互いに隣接するカップリング間の上下方向における芯差及び面開き量を示す模式図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態による計測点位置取得工程を説明するための図であって、軸受の下半部を示す斜視図である。

【図5】図５は、図４に示す軸受の軸方向における一側に位置する計測点を拡大して示す模式図である。

【図6】図６は、図４に示す軸受の軸方向における他側に位置する計測点を拡大して示す模式図である。

【図7】図７は、第１の実施の形態による軸芯位置算出工程を説明するための図であって、軸受の下半部を示す斜視図である。

【図8】図８は、第１の実施の形態による蒸気タービンユニットの複数の軸受を示す斜視図である。

【図9】図９は、カップリング芯差算出工程及びカップリング面開き量算出工程を説明するための図であって、蒸気タービンユニットの概略構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、図９に示す各軸受の計画状態及び現在状態の位置座標を示す模式図である。

【図11】図１１は、図１０に示す各軸受の位置座標を後方側の２つの軸受を基準とした相対座標に変換した状態を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態による計測点位置取得工程を説明するための図であって、軸受を示す斜視図である。

【図13】図１３は、図１２に示す軸受の軸方向における一側に位置する計測点を示す模式図である。

【図14】図１４は、図１２に示す軸受の軸方向における他側に位置する計測点を示す模式図である。

【図15】図１５は、第２の実施の形態による軸芯位置算出工程を説明するための図であって、軸受を示す斜視図である。

【図16】図１６は、第２の実施の形態による蒸気タービンユニットの複数の軸受を示す斜視図である。

【図17】図１７は、第３の実施の形態による軸芯位置算出工程を説明するための図であって、軸受及びタービンを軸方向に沿って見た模式図である。

【図18】図１８は、第４の実施の形態による軸芯位置算出工程を説明するための図であって、軸受を軸方向に沿って見た模式図である。

【図19】図１９は、第５の実施の形態による軸芯位置算出工程を説明するための図であって、軸受の沈下が発生した状態を示す模式図である。

【図20】図２０は、図１９に示す軸受の沈下が発生した状態を拡大して示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

（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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

（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。

【0111】

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。

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【0115】

（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。

【0116】

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。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

（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。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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。

【0125】

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。

【0126】

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。

【0127】

上述した各実施の形態は、適宜組み合わされてもよい。

【0128】

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。

【0129】

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。

【符号の説明】

【0130】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】