JP2005105867A - 潤滑油供給ポンプの駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】 非常用油ポンプの駆動装置として、非常用電源にＤＣバッテリを用いると、バッテリー容量の大型化及び始動時間の延長によるシステム油圧低下が問題となっている。これに対して本発明は、他の電気以外のエネルギーによる動力源を用いた駆動システムを提供することにある。
【解決手段】 発電設備の軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給ポンプの駆動システムにおいて、前記潤滑油を供給している油ポンプへの電源供給の異常又は、油ポンプ吐出圧力の低下を検出したとき、駆動源が電気以外の駆動手段により非常用油ポンプを駆動し、前記発電設備の軸受に潤滑油の供給を行なうことにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タービンの潤滑油供給系統に用いられる潤滑油供給ポンプの駆動システムに係わり、特に電源異常時は非常用油ポンプの駆動源として電気以外を用いる駆動手段により潤滑油供給ポンプを駆動する駆動システムに関する。

特開平８−３１２３０８号公報

図５に従来の潤滑油供給装置に係る系統構成の例を示す。発電プラントにおいては、タービン７ａ、７ｂ（Ｔａ、Ｔｂ）や発電機（Ｇ）８を軸受６ａ〜６ｄで支持し、これら軸受６ａ〜６ｄに潤滑油供給装置により油タンク５から潤滑油が循環供給される。配管５０は油の供給管であり、配管５２は潤滑油のもどり管である。潤滑油供給装置は、系統内の潤滑油全量を収容できる油タンク５と、潤滑油を加圧，送給する油ポンプ３および１８，さらに非常用油ポンプ１から構成されている例である。

油ポンプ３を駆動する駆動用電動機４、油ポンプ１８を駆動するための駆動用電動機１９と、軸受６ａ〜６ｄに供給する潤滑油の温度を調整する油冷却器１７などから構成されている。主油タンク５内に貯蔵された潤滑油は、主油ポンプ駆動用交流電動機４で駆動される主油ポンプ３により圧送され、圧力調整弁１６により各軸受供給油に適した油圧に調整される。圧力調整された潤滑油は、油冷却器１７により所要の温度に調整され、配管５０を経由してタービン７ａ、ｂ、の軸受６ａ、ｂ、および発電機８の軸受６ｃ、ｄ、に供給される。そして点線で示した戻り管５２により主油タンク５に戻される。

運転中の油ポンプ３に異常が発生した場合には、主油ポンプ（予備機）駆動用交流電動機１９により駆動される主油ポンプ（予備機）１８が起動され、潤滑油の供給が停止しないようにするシステムである。ＳＰ１，ＳＰ３，ＳＰ１８はそれぞれの油ポンプにおける油出力を表している。さらに、主油ポンプ３，主油ポンプ（予備機）１８が共に故障した場合、あるいは、これらポンプ駆動用電動機の電源が異常時（喪失した場合）にはタービン７ａ、ｂ、および発電機８を安全に停止させる目的で、直流電源で駆動されるモータ１５にて駆動する非常用油ポンプ１が起動する。そして、各軸受６ａ〜６ｄを保護するための、最低限必要な潤滑油を供給できるようにしている。

非常用油ポンプ１の駆動装置として、直流駆動モータ１５が備えられているが、ＤＣバッテリーを用意して、ＤＣ／ＤＣ変換してモータ１５に供給している。しかしながらバッテリーの容量増加および始動時間が大きくなることを防ぐため、非常用油ポンプ１の駆動装置としてインバータを介して電源を供給して、籠形誘導電動機を用いる方法が前記特許文献１に開示がある。また、非常用ポンプの電源として二次電池電源を用いると始動時間が大きい、高価であることから、直流電動機に代えて籠型誘導電動機を用いるというものである。

前記従来の技術において、非常用油ポンプは直流電源で駆動される電動機である。しかし、所内に備えられるバッテリーの容量を低減する目的で、始動最大電流値を２００〜３００％程度に、低く押さえられている。一方、大容量のタービン発電設備においては、潤滑油システム油量が増加するため、非常用油ポンプが大型化する。これらの要因により始動時間も長くなることから、潤滑油供給システム油圧の低下が問題となっている。

さらにタービン発電設備に於いては、非常用油ポンプ用の直流電源駆動電動機のために、ＤＣバッテリーシステムの容量の大部分を占めるため、非常用油ポンプの大型化によるＤＣバッテリー容量の大型化も問題となっている。

本発明はこれらの問題を解決し、直流電源以外の駆動源を有効に利用した潤滑油供給ポンプの駆動システムを提供することにある。

前記課題は以下の手段によって解決することができる。

発電設備の軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給ポンプの駆動システムにおいて、前記潤滑油を供給している油ポンプへの電源供給の異常を検出したとき、電気以外の駆動手段により非常用油ポンプを駆動し、前記発電設備の軸受に潤滑油の供給を行なうことにより、前記課題を解決することができる。

本発明による油供給システムによれば、非常用油ポンプの駆動装置を電気源以外とすることにより、ＤＣバッテリー容量の低減と、システム油圧の低下の防止を図ることが出来る信頼性の高いポンプ駆動システムが得られる。

発電設備の軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給ポンプの駆動システムにおいて、前記潤滑油を供給している油ポンプへの電源供給の異常を検出したとき、電気以外の駆動手段により非常用油ポンプを駆動し、前記発電設備の軸受に潤滑油の供給を行ない、前記発電設備が蒸気タービンによる発電設備のとき、非常用油ポンプを蒸気タービンにより駆動すること，また、前記発電設備が水車による発電設備のとき、非常用油ポンプを水車により駆動すること，また、非常用油ポンプを駆動する蒸気タービンあるいは水車は発電用と異なる蒸気タービンあるいは水車を用いる。
尚、電気以外の駆動手段としては、一般的に風車，水車，蒸気タービンなどがあげられる。これらは前記発電設備内の供給要素（水，空気，蒸気，油等）の優位差により選択が可能である。

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の一実施例を示す。図５に示した潤滑油の戻り配管５２や油冷却器１７等は省略し、非常用油ポンプ１、非常用油ポンプ駆動用のタービン２、油ポンプ３、油ポンプ駆動用交流電動機４、油ポンプ（予備機）１８、油ポンプ（予備機）駆動用交流電動機１９、を代表とする非常用油ポンプ駆動のシステムについて示している。この実施例では、油タンク５上の非常用油ポンプ１の駆動装置として、ボイラ９から供給される蒸気にて回転するタービン２を設置している。タービン２にはボイラ９から蒸気配管３２を介して蒸気が供給される。タービン２とボイラ９の間に止め弁１１，圧力・流量調整機構１０を設置している。止め弁１１は、コイル励磁により常時閉となる電磁弁や、空気作動弁，油圧駆動弁のように自動的に開閉する弁である。したがって、油ポンプ駆動用交流電動機４，油ポンプ（予備機）駆動用交流電動機１８の電源供給が断たれる（あるいは異常が検知される）と止め弁１１は開動作となる。

したがって、所内交流電源が正常の時は、常にコイルを励磁しておくなどの方法で止め弁１１は、閉状態を維持している。交流電動機の電源供給が断たれた場合（あるいは異常状態）では、蒸気の供給が行われ、圧力・流量調整機構１０は、圧力調整弁やオリフィスなどで構成され、タービン２に流れる蒸気が必要な圧力、流量となるように調整する。なお、圧力・流量調整機構１０は、非常用油ポンプ１が定格の回転速度Ｎ_Ｔを保つよう蒸気の圧力・流量を調整する。

所内交流電源の異常（喪失）あるいは交流電源駆動の油ポンプ３および予備機１８の異常時には、止め弁１１を開とし、蒸気をタービン２に導くことにより非常用油ポンプ１を駆動する。図２に示したＣＴＲ（制御装置）４０はマイコン等で構成することができるが、所内交流電源の異常（喪失）信号Ｓ１検出時あるいはポンプ３および予備機としてのポンプ１８の、吐出油圧が異常に下がったことが圧力スイッチ２０で検出されたときの異常信号Ｓ２検出時に、止め弁１１を開くように動作する。そして非常用油ポンプ１はタービン２によって駆動されることになる。また信号ＢＵは前記のように止め弁１１の開閉信号であるが、前記のような判断がなされたとき、止め弁１１を開とする信号である。

ステップ４０ａでは、まず所内電源が正常かどうかをチェックする。所内電源が正常であれば、信号Ｓ３により油ポンプ３を油ポンプ駆動用交流電動機４により駆動する。しかし、何らかの要因で油ポンプ３が異常状態になったことを、例えば圧力スイッチ２０の信号から判断されると、ステップ４０ｂの「Ｎ」となります。そしてステップ４０ｃでは、ＣＴＲ４０の信号Ｓ１８により予備機ポンプ１８の予備機駆動用交流電動機１９により、予備ポンプ１８を駆動します。起動したポンプ１８の正常動作していることを、例えば圧力スイッチ２０の信号から判断することができる。

しかしながら、ステップ４０ｄにおいて予備機ポンプ１８の異常を例えば信号２０から判断されると、ステップ４０ｅでは止め弁１１の開操作を行い、蒸気をタービン２に圧力流量調整機構１０を介して供給し、タービン２を駆動して非常用油ポンプ１を駆動します。そしてステップ４０ｆではポンプ１の回転速度Ｎ_Ｔを一定の値にする。

この場合の蒸気は、直流電動機の場合とは異なり、圧力・流量調整機構１０により一気に必要な流量・圧力を流すことができるため、始動時の駆動トルクの抑制が無くなり、従来の直流電源駆動方式よりも迅速な油ポンプ１の起動が可能となり、システム油圧の低下を防止することができる。また、非常用油ポンプの駆動装置を電気源以外としたことにより、非常用電源を用いなくても非常用油ポンプが起動できるため、ＤＣバッテリーの容量を低減できる効果がある。また、油ポンプ１の起動確認の試験を行なう場合は、止め弁１１を非励磁とすることにより、確認可能である。

図４に、本発明の他の実施例を示す。図４では、非常用油ポンプ１の駆動についてのみしめしたが、他は、図３と同じである。したがって、図３のフロー図においてもステップ４０ｅで蒸気タービン２に替えて、水車１２を駆動するところが違う。水源１３からの水により回転する発電用水車１４により発電する発電設備において、水車１２によって非常用油ポンプ１を駆動するようにしたシステムを表している。

軸受は６ｅ、６ｆ、６ｇである。水の圧力・流量調整機構１０Ｗおよび所内交流電源喪失あるいは交流電源駆動の油ポンプ異常時に開となる弁１１を備えている。そして、水源１３から水車１２に水配管３０を介して水流が供給される。そして、図４のシステムでも、図１に示した実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、所内電源が喪失した場合であっても、水車１２によって、非常用油ポンプ１を駆動することができる。水の圧力・流量調整機構１０Ｗは水車の回転数Ｎｗｔ、あるいは非常用ポンプ１の圧力・流量調整機構１０ａの信号を取り込んで水車１２の回転数を制御する。また同様に駆動源を油や空気とすることも可能である。

ＣＴＲ４０Ｗは水車１２を非常用油ポンプ１の駆動源として用いる場合の制御装置である。図１の場合と同様に、所内の交流電源電圧Ｓ１が正常かどうかをチェックし、異常時は非常用油ポンプ１の駆動源として水車１２を用いるかどうかを判断する。所内電源が断たれた場合、あるいは予備のポンプ自体に異常が発生したときに、水車１２の制御に入ることは、基本的には図２の処理フローと同じである。信号１１Ｗは水車用の制御弁であって、図１の弁１１に対応している。

本願発明は前記のように電気をポンプの駆動源としている電源システムにおいて、所内電源が異常の時には電気以外の動力源、水，油，空気，蒸気等を使用することによって、非常用油ポンプを駆動するので、信頼性の高いポンプの駆動源システムを構成することができ、潤滑油の供給を継続することができる効果がある。

非常用油ポンプの駆動源として、蒸気を用いた場合の実施例を示す図である。 止め弁１１の動作制御図である。 非常用油ポンプの駆動源として、水車を用いた場合の、本発明の他の実施例を示す図である。 非常用油ポンプの駆動源として、水を用いた場合の、本発明の他の実施例を示す図である。 従来の油供給装置を示す。

符号の説明

１…非常用油ポンプ，２…タービン，３…油ポンプ，４…油ポンプ駆動用交流電動機，５…主油タンク，６ａ〜６ｇ…軸受，７…発電用タービン，８…発電機，９…ボイラ，１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…圧力・流量調整機構，１１…電磁弁，１２…水車，１３…水源，１４…発電用水車，１５…非常用油ポンプ駆動用直流電動機，１６…圧力調整弁，１７…油冷却器，１８…油ポンプ（予備機），１９…油ポンプ（予備機）駆動用交流電動機、２０…圧力スイッチ、３０…水配管、３２…蒸気配管、４０…制御装置（ＣＴＲ）、４０Ｗ…制御装置（ＣＴＲ）、５０…油供給管、５２…油戻り配管

Claims (4)

1. 発電設備の軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給ポンプの駆動システムにおいて、前記潤滑油を供給している油ポンプへの電源供給の異常を検出したとき、駆動源が電気以外の駆動手段により非常用油ポンプを駆動し、前記発電設備の軸受に潤滑油の供給を行なうことを特徴とする潤滑油供給ポンプの駆動システム。
2. 請求項１において、非常用油ポンプの駆動源として、蒸気を用いることを特徴とする潤滑油供給ポンプの駆動システム。
3. 請求項１において、非常用油ポンプの駆動源として、水を用いることを特徴とする潤滑油供給ポンプの駆動システム。
4. 請求項１において、非常用油ポンプの駆動源として空気を用いることを特徴とする潤滑油供給ポンプの駆動システム。
   

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