旋转机械的凸缘位移量推定方法、用于执行该方法的程序以及执行该方法的装置与流程-k8凯发

本公开涉及对旋转机械中覆盖转子的外周的上半壳体和下半壳体的凸缘面上的位移量进行推定的凸缘位移量推定方法、用于执行该方法的程序以及执行该方法的装置。本技术基于2022年2月25日在日本技术的日本特愿2022-027443号主张优先权，将其内容援引于此。

背景技术：

1、蒸汽轮机等旋转机械具备：转子，能以沿水平方向延伸的轴线为中心旋转；壳体，覆盖转子的外周；以及隔膜等静止零件，配置于壳体内，装配于该壳体。壳体一般具有：上侧的上半壳体；下侧的下半壳体；以及多个螺栓，将上半壳体和下半壳体紧固。上半壳体具有形成有朝向下侧的上凸缘面的上凸缘。下半壳体具有下凸缘，该下凸缘形成有朝向上侧，在上下方向上与上凸缘面对置的下凸缘面。

2、在旋转机械的检查时，形成将上半壳体从下半壳体拆下的开放状态，对构成旋转机械的多个零件进行检查，并根据需要进行修理。蒸汽轮机等旋转机械中的壳体有时会因运转中的热量等的影响而产生蠕变变形等非弹性变形。因此，一旦进行了运转后的开放状态下的下半壳体和上半壳体从出厂时起就会严密地变形。当检查结束时，对多个零件进行组装。该组装的工序中包括使用多个螺栓将上半壳体紧固于下半壳体而形成紧固状态的工序。在使下半壳体和上半壳体从开放状态成为紧固状态的过程中，下半壳体和上半壳体进一步变形。

3、装配于壳体的静止零件与转子之间的径向的间隔需要控制在预先设定的容许尺寸的范围内。然而，当壳体从开放状态成为紧固状态从而下半壳体和上半壳体的形状改变时，有时装配于壳体的静止零件与转子之间的径向的间隔会改变，该间隔会脱离容许尺寸的范围。

4、因此，在以下的专利文献1中记载的技术中，在以下的过程中，对从开放状态成为紧固状态时的下半壳体和上半壳体的变形量进行推定。首先，获取与下半壳体和上半壳体的三维形状有关的有限元模型。接下来，通过实测获取开放状态下的下半壳体和上半壳体的三维形状数据。接着，使用实测三维形状数据对有限元模型进行校正，以使有限元模型符合实测三维形状数据。接着，使用表示开放状态的校正后的有限元模型来模拟紧固状态，生成表示紧固状态的有限元模型。然后，根据表示开放状态的有限元模型与表示紧固状态的有限元模型的差，来推定下半壳体和上半壳体中的规定部位的变形量。需要说明的是，下半壳体和上半壳体中的规定部位是指下半壳体的下凸缘面和上半壳体的上凸缘面。

5、即，在专利文献1中记载的技术中，使用表示开放状态的有限元模型来模拟紧固状态，根据在该模拟中获得的表示紧固状态的有限元模型，来推定下半壳体的下凸缘面和上半壳体的上凸缘面的位移量。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2019-070334号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在专利文献1中记载的技术中，使用表示开放状态的有限元模型来模拟紧固状态，因此，存在用于执行该模拟的计算负荷大的问题。因此，在专利文献1中记载的技术中，不仅准备期间延长，还存在凸缘面的位移量的推定成本增加的问题。

3、因此，本公开的目的在于，提供一种能通过在推定上半壳体和下半壳体的凸缘面的位移量时抑制计算负荷来缩短凸缘面的推定的准备期间，并且抑制其推定成本的技术。

4、技术方案

5、作为实现所述目的的一个方案的旋转机械的凸缘位移量推定方法应用于以下的旋转机械。

6、该旋转机械具备：转子，能以沿水平方向延伸的轴线为中心旋转；壳体，覆盖所述转子的外周；静止零件，配置于所述壳体内，装配于所述壳体；以及支架，从下侧支承所述壳体。所述壳体具有：上侧的上半壳体；下侧的下半壳体；以及多个螺栓，将所述上半壳体和所述下半壳体紧固。所述上半壳体具有形成有朝向下侧的上凸缘面的上凸缘。所述下半壳体具有：下凸缘，形成有朝向上侧且在上下方向上与所述上凸缘面对置的下凸缘面；以及第一被支承部和第二被支承部，所述第一被支承部和第二被支承部与所述下凸缘相连，由所述支架从下侧支承，在所述轴线延伸的轴线方向上相互分离。在所述上凸缘和所述下凸缘形成有沿上下方向贯通而能供所述多个螺栓分别插通的螺栓孔。所述第一被支承部的上表面和所述第二被支承部的上表面相对于所述下凸缘面在上下方向的位置偏移。

7、在以上的旋转机械的凸缘位移量推定方法中，执行以下工序：

8、实测坐标受理工序，受理在开放状态下的所述上凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据和所述下凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据，所述开放状态是指将所述旋转机械拆卸后未通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的状态；有效坐标掌握工序，使用所述下凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下第一位置、下第二位置以及下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上第一位置、上第二位置以及上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下第一位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与第一被支承部中的施加最大的载荷的第一代表位置一致的位置，该下第二位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二被支承部中的施加最大的载荷的第二代表位置一致的位置，该下对象位置是在所述下凸缘面中欲获得从所述开放状态成为通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的紧固状态时的上下方向的位移量的位置，该上第一位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第一代表位置一致的位置，该上第二位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二代表位置一致的位置，该上对象位置是在所述上凸缘面中水平方向的位置与所述下对象位置一致的位置；坐标变更工序，变更在所述有效坐标掌握工序中掌握的有效三维坐标数据，以使在所述有效坐标掌握工序中掌握的所述下第一位置的有效三维坐标数据与所述上第一位置的有效三维坐标数据一致，并且使在所述有效坐标掌握工序中掌握的所述下第二位置的有效三维坐标数据与所述上第二位置的有效三维坐标数据一致；以及位移量运算工序，基于所述坐标变更工序后的所述上对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置与所述坐标变更工序后的所述下对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置的差，来求出从所述开放状态成为所述紧固状态时的所述上对象位置和所述下对象位置的上下方向的位移量。所述有效坐标掌握工序包括：一次处理工序，使用所述下凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下缘第一位置、下缘第二位置以及所述下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上缘第一位置、上缘第二位置以及所述上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下缘第一位置表示在所述下凸缘面中与所述第一被支承部的边界的位置，该下缘第二位置表示在所述下凸缘面中与所述第二被支承部的边界的位置，该上缘第一位置是在所述上凸缘面中水平方向上的位置与所述下缘第一位置一致的位置，该上缘第二位置是在所述上凸缘面中水平方向上的位置与所述下缘第二位置一致的位置；以及二次处理工序，根据包括所述下缘第一位置和所述下缘第二位置的所述下凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述下第一位置和所述下第二位置处的有效三维坐标数据，根据包括所述上缘第一位置和所述上缘第二位置的所述上凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述上第一位置和所述上第二位置处的有效三维坐标数据。

9、在本方案中，基于在上凸缘面中欲获得壳体从开放状态成为紧固状态时的上下方向的位移量的上对象位置的上下方向的位置与在下凸缘面中欲获得壳体从开放状态成为紧固状态时的上下方向的位移量的下对象位置的上下方向的位置的差，来求出壳体从开放状态成为紧固状态时的上对象位置和下对象位置的上下方向的位移量。因此，在本方案中，即使不使用下半壳体和上半壳体的有限元模型来模拟下半壳体和上半壳体的变形，也能求出上对象位置u和下对象位置的上下方向的位移量。由此，在本方案中，能抑制求出位移量时的计算负荷。

10、在本方案中，在求出上对象位置和下对象位置的上下方向位移量时，需要开放状态时的以下4点的三维坐标数据。

11、a)在与下凸缘面相连的面中水平方向上的位置与第一被支承部中的施加最大的载荷的第一代表位置一致的下第一位置

12、b)在与下凸缘面相连的面中水平方向上的位置与第二被支承部中的施加最大的载荷的第二代表位置一致的下第二位置

13、c)在与上凸缘面相连的面中水平方向上的位置与所述第一代表位置一致的上第一位置

14、d)在与上凸缘面相连的面中水平方向上的位置与所述第二代表位置一致的上第二位置

15、在本方案中，通过执行一次处理工序和二次处理工序来推定以上4点的有效三维坐标数据。由此，在本方案中，即使假设在第一被支承部的上表面和第二被支承部的上表面相对于下凸缘面在上下方向的位置偏移而无法获取下第一位置、下第二位置、上第一位置以及上第二位置的实测三维坐标数据的情况下，也能求出上对象位置和下对象位置的上下方向dz的位移量。

16、作为实现所述目的的一个方案的旋转机械的凸缘位移量推定程序应用于以下的旋转机械。

17、该旋转机械具备：转子，能以沿水平方向延伸的轴线为中心旋转；壳体，覆盖所述转子的外周；静止零件，配置于所述壳体内，装配于所述壳体；以及支架，从下侧支承所述壳体。所述壳体具有：上侧的上半壳体；下侧的下半壳体；以及多个螺栓，将所述上半壳体和所述下半壳体紧固。所述上半壳体具有形成有朝向下侧的上凸缘面的上凸缘。所述下半壳体具有：下凸缘，形成有朝向上侧且在上下方向上与所述上凸缘面对置的下凸缘面；以及第一被支承部和第二被支承部，所述第一被支承部和第二被支承部与所述下凸缘相连，由所述支架从下侧支承，在所述轴线延伸的轴线方向上相互分离。在所述上凸缘和所述下凸缘形成有沿上下方向贯通而能供所述多个螺栓分别插通的螺栓孔。所述第一被支承部的上表面和所述第二被支承部的上表面相对于所述下凸缘面在上下方向的位置偏移。

18、旋转机械的凸缘位移量推定程序使计算机执行以下工序：

19、实测坐标受理工序，受理在开放状态下的所述上凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据和所述下凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据，所述开放状态是指将所述旋转机械拆卸后未通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的状态；有效坐标掌握工序，使用所述下凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下第一位置、下第二位置以及下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上第一位置、上第二位置以及上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下第一位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与第一被支承部中的施加最大的载荷的第一代表位置一致的位置，该下第二位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二被支承部中的施加最大的载荷的第二代表位置一致的位置，该下对象位置是在所述下凸缘面中欲获得从所述开放状态成为通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的紧固状态时的上下方向的位移量的位置，该上第一位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第一代表位置一致的位置，该上第二位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二代表位置一致的位置，该上对象位置是在所述上凸缘面中水平方向上的位置与所述下对象位置一致的位置；坐标变更工序，变更在所述有效坐标掌握工序中掌握的有效三维坐标数据，以使在所述有效坐标掌握工序中掌握的所述下第一位置的有效三维坐标数据与所述上第一位置的有效三维坐标数据一致，并且使在所述有效坐标掌握工序中掌握的所述下第二位置的有效三维坐标数据与所述上第二位置的有效三维坐标数据一致；以及位移量运算工序，基于所述坐标变更工序后的所述上对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置与所述坐标变更工序后的所述下对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置的差，来求出从所述开放状态成为所述紧固状态时的所述上对象位置和所述下对象位置的上下方向的位移量。所述有效坐标掌握工序包括以下工序：一次处理工序，使用所述下凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下缘第一位置、下缘第二位置以及所述下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上缘第一位置、上缘第二位置以及所述上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下缘第一位置表示在所述下凸缘面中与所述第一被支承部的边界的位置，该下缘第二位置表示在所述下凸缘面中与所述第二被支承部的边界的位置，该上缘第一位置是在所述上凸缘面中水平方向上的位置与所述下缘第一位置一致的位置，该上缘第二位置是在所述上凸缘面中水平方向上的位置与所述下缘第二位置一致的位置；以及二次处理工序，根据包括所述下缘第一位置和所述下缘第二位置的所述下凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述下第一位置和所述下第二位置处的有效三维坐标数据，根据包括所述上缘第一位置和所述上缘第二位置的所述上凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述上第一位置和所述上第二位置处的有效三维坐标数据。

20、在本方案中，通过使计算机执行该程序，能与凸缘位移量推定方法的一个方案同样地抑制求出位移量时的计算负荷。而且，在本方案中，通过使计算机执行该程序，与凸缘位移量推定方法的一个方案同样，即使假设在第一被支承部的上表面和第二被支承部的上表面相对于下凸缘面在上下方向的位置偏移而无法获取下第一位置、下第二位置、上第一位置以及上第二位置的实测三维坐标数据的情况下，也能求出上对象位置和下对象位置的上下方向的位移量。

21、作为用于实现所述目的的一个方案的旋转机械的凸缘位移量装置应用于以下的旋转机械。

22、该旋转机械具备：转子，能以沿水平方向延伸的轴线为中心旋转；壳体，覆盖所述转子的外周；静止零件，配置于所述壳体内，装配于所述壳体；以及支架，从下侧支承所述壳体。所述壳体具有：上侧的上半壳体；下侧的下半壳体；以及多个螺栓，将所述上半壳体和所述下半壳体紧固。所述上半壳体具有形成有朝向下侧的上凸缘面的上凸缘。所述下半壳体具有：下凸缘，形成有朝向上侧且在上下方向上与所述上凸缘面对置的下凸缘面；以及第一被支承部和第二被支承部，所述第一被支承部和第二被支承部与所述下凸缘相连，由所述支架从下侧支承，在所述轴线延伸的轴线方向上相互分离。在所述上凸缘和所述下凸缘形成有沿上下方向贯通而能供所述多个螺栓分别插通的螺栓孔。所述第一被支承部的上表面和所述第二被支承部的上表面相对于所述下凸缘面在上下方向的位置偏移。

23、以上的旋转机械的凸缘位移量推定装置具备：

24、实测坐标受理部，受理在开放状态下的所述上凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据和所述下凸缘面中的多个位置处的实测三维坐标数据，所述开放状态是指将所述旋转机械拆卸后未通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的状态；有效坐标掌握部，使用所述下凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下第一位置、下第二位置以及下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上第一位置、上第二位置以及上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下第一位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与第一被支承部中的施加最大的载荷的第一代表位置一致的位置，该下第二位置是在与所述下凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二被支承部中的施加最大的载荷的第二代表位置一致的位置，该下对象位置是在所述下凸缘面中欲获得从所述开放状态成为通过所述多个螺栓将所述上半壳体和所述下半壳体紧固的紧固状态时的上下方向的位移量的位置，该上第一位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第一代表位置一致的位置，该上第二位置是在与所述上凸缘面相连的虚拟面中水平方向上的位置与所述第二代表位置一致的位置，该上对象位置是在所述上凸缘面中水平方向的位置与所述下对象位置一致的位置；坐标变更部，变更通过所述有效坐标掌握部掌握的有效三维坐标数据，以使通过所述有效坐标掌握部掌握的所述下第一位置的有效三维坐标数据与所述上第一位置的有效三维坐标数据一致，并且使通过所述有效坐标掌握部掌握的所述下第二位置的有效三维坐标数据与所述上第二位置的有效三维坐标数据一致；以及位移量运算部，基于坐标变更后的所述上对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置与坐标变更后的所述下对象位置的有效三维坐标数据所示的上下方向的位置的差，来求出从所述开放状态成为所述紧固状态时的所述上对象位置和所述下对象位置的上下方向的位移量。所述有效坐标掌握部包括：一次处理部，使用所述下凸缘面l中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握下缘第一位置、下缘第二位置以及所述下对象位置处的有效三维坐标数据，并且使用所述上凸缘面中的多个位置处的所述实测三维坐标数据来掌握上缘第一位置、上缘第二位置以及所述上对象位置处的有效三维坐标数据，其中，该下缘第一位置表示在所述下凸缘面中与所述第一被支承部的边界的位置，该下缘第二位置表示在所述下凸缘面中与所述第二被支承部的边界的位置，该上缘第一位置是在与所述上凸缘面相连的面中水平方向上的位置与所述下缘第一位置一致的位置，该上缘第二位置是在与所述上凸缘面相连的面中水平方向上的位置与所述下缘第二位置一致的位置；以及所述上对象位置；以及二次处理部，根据包括所述下缘第一位置和所述下缘第二位置的所述下凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述下第一位置和所述下第二位置处的有效三维坐标数据，根据包括所述上缘第一位置和所述上缘第二位置的所述上凸缘面中的多个位置处的有效三维坐标数据的变化倾向来推定所述上第一位置和所述上第二位置处的有效三维坐标数据。

25、在本方案中，能与凸缘位移量推定方法的一个方案同样地抑制求出位移量时的计算负荷。而且，在本方案中，通过使计算机执行该程序，与凸缘位移量推定方法的一个方案同样，即使假设在第一被支承部的上表面和第二被支承部的上表面相对于下凸缘面在上下方向的位置偏移而无法获取下第一位置、下第二位置、上第一位置以及上第二位置的实测三维坐标数据的情况下，也能求出上对象位置和下对象位置的上下方向的位移量。

26、发明效果

27、在本公开的一个方案中，能抑制计算负荷并且推定上半壳体和下半壳体的凸缘面的位移量。因此，在本公开的一个方案中，能缩短凸缘面的推定的准备期间，并且抑制其推定成本。而且，在本公开的一个方案中，即使在第一被支承部的上表面和第二被支承部的上表面相对于下凸缘面在上下方向的位置偏移而无法获取下第一位置、下第二位置、上第一位置以及上第二位置的实测三维坐标数据的情况下，也能求出上对象位置和下对象位置的上下方向的位移量。