なぜ発電用タービンの方向は大半が横向きなのか

質問

ガスにしろ蒸気にしろ発電用のタービンは横置きが大半みたいですが、

どうしてでしょう？
勘や常識ではなく、きちんとした根拠、
「縦置きではこの部分がｘｘｘなってしまう」、
「横置きだとこの部分がｘｘｘできる」
といった決定的なメリット、デメリットがあれば知りたいのですが。

タービンは詳しくありませんけど、
軸受なんかは縦の方が良さそうには思いますけど、まあ水力でもプロペラ横置きはありますし。
保守作業がし易すそうに見える、くらいしか思いつきません。
そんなところでしょうか？

回答No.4

teppou · ベストアンサー

元機械屋です。知っていることを簡潔に。
　発電機は、動力源と発電機を高い精度で軸芯を合わせ、ずれなどが起きないように設置しなければなりません。
　蒸気タービン発電機は、1500RPM～3600RPM で回転します。発電機の回転部分には巻線が施されており、周速の上限があるため、直径寸法を抑えなければなりません。そのために長くなります。
　蒸気タービンも効率を上げるために、多段になっていますので、やはり長くなります。
　タービン建屋と発電機建屋が別棟になっているものさえあります。
　と言うわけで、横型が通常なのです。
　水力発電機に縦型があるのは、まず回転数が違います。数百RPM です。発電機の極数も多く、直径が大きくなります。
　また、縦型のものはフランシス水車が多く、この水車の直径は、大きいものは大人の背丈の数倍もあり（寸法を調べてみましたが分かりませんでした）縦型にして、水車の上に発電機を設置した方が、製作しやすいということだと思います。
　水力発電でも比較的小型のものは、横型もたくさんあります。
　ガスタービン発電機は、よく知りません。
　何にせよ、精密で重量のある機械を縦に設置するには、保持構造が強大になり、元機械屋としては、なぜ横型が多いのかという疑問に興味をひかれました。
　機械は横型が普通で、水力発電機の縦型が例外的だと思います。

お礼

なるほど、確かに水力は鉄機械で
発電機まで含めるととてつもない重さになりますが、
界磁鉄心も突極型で長さ寸法は短いんですよね。
モーメントは大きいと思いますが速度も遅い。

汽力のタービンは円筒型で細く、
発電機も界磁鉄心はそんなに重くもなくモーメントも小さい(だろう)し、

結局、設置と経済性ということみたいですね。
あとは保守コストなんかがあるかもしれませんけど。

参考になりましたありがとうございました。

回答No.3

noname#222312

軸のぶれや微振動を抑えるためのモーター設置の常識です。
まして巨大なタービン用のモーターを立てて設置するメリットもないし、反対にとんでもなくデメリットだらけだというのはちょっと調べれば解るはずです。
とてもここではその理由を書ききれないのでご自分で調べて見る事をお勧めします。
ちなみに何でもいいから立てて設置してあるモーターをひとつでも探してみればいいんじゃない？

補足

自分で調べれて分かれば、聞いていません。
ちょっと調べれば解るはずというなら、簡単に説明できると思います。
もしそうならご説明頂きたいのですが。
自分で調べろとか常識とか並べる手間程度で説明できないのなら
それはそれなりの内容ってことじゃないでしょうか。

＞立てて設置してあるモーターをひとつでも探してみればいいんじゃない？

それを探して有れば有った無ければ無かった、それでどういうことが分かるのでしょう？
どうして横にしているかどれもこれも説明がしてあれば別ですけど。

ちなみにこのように私はこのように質問させて頂いております。

＞「縦置きではこの部分がｘｘｘなってしまう」、
＞「横置きだとこの部分がｘｘｘできる」
＞といった決定的なメリット、デメリットがあれば知りたいのですが。

お答え頂く気が無いのであればもう結構です。

回答No.2

Mokuzo100nenn

基本的に軸受は軸が水平の方が構造が簡単で、コストも安くなります。

回転軸を垂直にすると、回転部の重量を支える構造と軸をぶれない様に拘束する軸受構造が別々に必要になりますが、軸が水平であれば回転部の重量を支えながら軸をぶれないように拘束する構造が簡単にできます。

補足

＞回転軸を垂直にすると、回転部の重量を支える構造と軸をぶれない様に拘束する軸受構造が別々に必要になりますが、軸が水平であれば回転部の重量を支えながら軸をぶれないように拘束する構造が簡単にできます。

そうですか。
水平を支えるというのはちょっと考えると重力の視点からは対称ではないので、
何かと回転数と翼の共振周波数の整数倍がどうとか問題になるみたいなので不利にはならないのかな？とか色々考えていました。
まあでもたぶんそれが大きいんでしょうね。

実は水力発電では垂直軸の水車も珍しくないんです。
もちろん物凄いスラストベアリングも横ぶれを抑えるベアリングも必要です。
でもなぜか廃れないんですね。

そういうのもあって汽力やガスタービンはどうなのかなと思って
聞いてみました。

回答No.1

kohichiro

設置のときに楽だからです。
縦置きだったら、本体をを垂直にして軸穴へはめ込む作業になります。非常に不安定な作業ですし、縦方向に大きな移動スペースが必要です（天井が高くなる）。
横置きにすれば、前後で保持して軸穴(半割り）にはめこむことになります。移動スペースと設置精度は各段に小さくて済みます。スラスト（軸方向）の負荷が少なくて済みます（上記では回転部全体の重量がかかります）。
義兄がＭ重工の大型発電機据付の専門でした。

補足

そうですか、設置も設置工事も重要な要素ですね。

たぶん大規模保守にも利いてくるかもしれませんね、足場とか？
ブレード交換？するかしないか知りませんけど。

ありがとうございます。とても参考になりました。