JP2011174427A - 発電プラントの軸受用潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンの開放点検を効率的に実施することが可能な発電プラントの軸受用潤滑油供給装置を提供する。
【解決手段】本発明に関わる発電プラントの軸受用潤滑油供給装置は、ガスタービン１、発電機１７、および蒸気タービン２、３を備えるコンバインドサイクルの発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐであって、ガスタービン１および蒸気タービン２、３のタービンロータを支承する軸受４、５、６、２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａにそれぞれ潤滑油を供給する潤滑油供給系統１０、１０Ｔと、ガスタービン１の開放点検を行う場合にガスタービン１の軸受４、５、６への潤滑油供給系統に配置されガスタービン１の軸受４、５、６への潤滑油の供給を阻止する閉止部材２８、２９とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電プラントにおける発電用の蒸気タービン、ガスタービン等に使用される軸受用潤滑油供給装置に関する。

従来、ガスタービン、発電機、蒸気タービン等を備え、共通の潤滑油タンク付油ポンプからガスタービンと蒸気タービンに潤滑油が供給されているコンバインドサイクル発電プラントにおいて、発電プラント停止後にガスタービンの車室メタル温度(ガスタービンを囲うケーシングの温度)は、運転停止後のターニング運転の自然冷却により、ロータの湾曲のおそれがなくなるターニング運転停止可能温度となり、また、間もなく軸受けの金属の劣化のおそれがない潤滑油を供給する油ポンプの停止可能温度となる。

一方、蒸気タービンの車室メタル温度(蒸気タービンを囲うケーシングの温度)は、ターニング運転停止可能温度となるが、高温の蒸気等の関係で直ぐには油ポンプ停止可能の温度にはならないため、蒸気タービンの車室メタル温度が油ポンプ停止可能の温度になるまで低下するのを待つか、或いは、蒸気タービン強制冷却装置にて蒸気タービンの車室メタル温度を油ポンプが停止可能な温度まで低下させている。
なお、本願に係る先行技術文献として、下記の特許文献１〜４がある。

特開２００７−１４６８１１号公報 特開平０６−１５９５８８号公報 特開平０２−０５５８０７号公報 特開平０１−１３８３０５号公報

ところで、上述のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービンの開放点検を効率的に実施するためには、油ポンプを止める必要があるが、蒸気タービンの車室メタル温度が潤滑油を供給する油ポンプの停止可能温度にならないため、ガスタービンの開放点検を効率的に実施できないという問題がある。
そこで、ガスタービンの開放点検を迅速に行うために、蒸気タービン強制冷却装置を用いるが、新たにコストアップを招来するという問題が生じる。
本発明は上記実状に鑑み、ガスタービンの開放点検を効率的に実施することが可能な発電プラントの軸受用潤滑油供給装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明に関わる発電プラントの軸受用潤滑油供給装置は、ガスタービン、発電機、および蒸気タービンを備えるコンバインドサイクルの発電プラントの軸受用潤滑油供給装置であって、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンのタービンロータを支承する軸受にそれぞれ潤滑油を供給する潤滑油供給系統と、前記ガスタービンの開放点検を行う場合に前記ガスタービンの軸受への潤滑油供給系統に配置され前記ガスタービンの軸受への潤滑油の供給を阻止する閉止部材とを備えている。

本発明によれば、ガスタービンの開放点検を効率的に実施することが可能な発電プラントの軸受用潤滑油供給装置を実現できる。

本発明に関わる実施形態のコンバインドサイクル発電プラントの軸受用潤滑油供給装置を示す概念的構成図である。 実施形態のガスタービンを含む軸受用潤滑油供給装置を制御する制御装置を示すブロック図である。 (ａ)は、図１に示す第１軸受給油オリフィス廻りの配管の構成を示した図であり、(ｂ)は、配管に取り付けられる第１軸受給油オリフィスの正面図および右側面図であり、(ｃ)は、配管の第１軸受給油オリフィスと交換して配管に取り付けられる閉止板の正面図および右側面図である。 実施形態の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置のジャッキングオイルポンプの起動許可ロジック図である。 実施形態の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置のターニング運転起動許可ロジック図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のコンバインドサイクル発電(複合火力発電)プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐを示す概念的構成図である。
実施形態のコンバインドサイクル発電プラント(以下、発電プラントと称す)は、ガスタービン１を用いて発電機１７で発電した後、その排熱を利用して作った蒸気により蒸気タービン(２、３)を回転させ、発電機１７で発電するプラントであり、以下詳述する軸受用潤滑油供給装置Ｐは、特にガスタービン１の開放点検の効率化を図ったものである。

実施形態の発電プラントは、液体燃料の高圧な燃焼ガスの衝撃力を回転羽根に受けて回転運動を生じるガスタービン１と、後記の復水器(図示せず)の水からガスタービン１の排熱等を用いて高温高圧の蒸気を生成する排熱回収ボイラ(図示せず)と、排熱回収ボイラからの高温高圧の蒸気の衝撃力を回転羽根に受けて回転運動を生じる高圧蒸気タービン３と、高圧蒸気タービン３から排出される中低圧蒸気の衝撃力を回転羽根に受けて回転運動を生じる中低圧蒸気タービン２と、ガスタービン１、高圧・中低圧蒸気タービン３、２のそれぞれの回転運動による磁界と導線との相対運動により起電力を誘起させる発電機１７と、中低圧蒸気タービン２から排出される蒸気を水に戻す復水器とを備えている。

ガスタービン１は、第１軸受４と第２軸受５で軸が支持(支承)されるとともに、第１スラスト軸受６で軸方向に働くスラストが支えられている。
中低圧蒸気タービン２は、第３軸受２ａと第４軸受２ｂで軸が支持されるとともに、第２スラスト軸受２ｓで軸方向に働くスラストが支えられている。また、高圧蒸気タービン３は、第４軸受２ｂと第５軸受３ａとで軸が支持されるとともに、第２スラスト軸受２ｓで軸方向に働くスラストが支えられている。

図１に示す発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐは、潤滑油を貯留する潤滑油タンク１０Ｔと、潤滑油をガスタービン１の軸受(４、５、６)および高圧・中低圧蒸気タービン３、２の軸受(２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)に送油する主油オイルポンプ１０とを備えている。本発電プラントは、ガスタービン１と中低圧・高圧蒸気タービン２、３とが、共通の潤滑油タンク(１０Ｔ)付の主油オイルポンプ１０からそれぞれの軸受(４、５、６、２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)に潤滑油が供給される一軸発電プラントである。
なお、図１において、潤滑油タンク１０Ｔの主油オイルポンプ１０からの太実線は、主油オイルポンプ１０による潤滑油の送油のラインを示しており、ガスタービン１の軸受(４、５、６)と中低圧・高圧蒸気タービン２、３の軸受(２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)から潤滑油タンク１０Ｔに続く細実線は、それぞれの軸受(４、５、６)、軸受(２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)から潤滑油タンク１０Ｔへの排油のラインを示している。

潤滑油タンク１０Ｔの主油オイルポンプ１０から軸受(４、５、６、２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)までの送油のラインには、発電プラントの運転によって高温になった軸受(４、５、６、２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)の循環によって高温となった潤滑油を冷却するための主油冷却器１２と、循環により潤滑油に混入した異物を濾し取るための潤滑油フィルタ１３とを備えている。
また、発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐは、潤滑油タンク１０Ｔから軸受(４、５、２ａ)までの配管にジャッキングオイルポンプ１１が接続されており、ジャッキングオイルポンプ１１は、ガスタービン１の起動または停止時にロータの回転摩擦を減らすため、第１軸受４、第２軸受５にジャッキングオイルとなる潤滑油を注油するとともに、中低圧蒸気タービン２の起動または停止時にロータの回転摩擦を減らすため、第３軸受２ａにジャッキングオイルの潤滑油を注油している。

図１において、ジャッキングオイルポンプ１１に接続される潤滑油タンク１０Ｔの配管から、ジャッキングオイルポンプ１１を介してのガスタービン１の第１軸受４、第２軸受５までの送油のラインおよび中低圧蒸気タービン２の第３軸受２ａまでの送油のラインは、太破線で示している。
ここで、高圧蒸気タービン３については、ロータの重量がガスタービン１、中低圧蒸気タービン２に比較して小さく軸荷重が小さいため、ジャッキングオイルポンプ１１によるジャッキングオイルは供給していない。
なお、高圧蒸気タービン３の軸受(２ｂ、３ａ)にジャッキングオイルポンプ１１によるジャッキングオイルを供給するように構成してもよい。

＜圧力検出器２０、２１、７Ａ、７Ｂ＞
次に、発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐに設けられる潤滑油の圧力を検出する圧力検出器２０、２１、７Ａ、７Ｂについて説明する。
軸受用潤滑油供給装置Ｐには、潤滑油タンク１０Ｔからの潤滑油の供給配管に圧力検出器２０が設けられ、該圧力検出器２０は、潤滑油タンク１０Ｔから送られる潤滑油の圧力を検出する。また、ジャッキングオイルポンプ１１の出口には圧力検出器２１が設けられ、該圧力検出器２１は、ジャッキングオイルポンプ１１の出口の潤滑油の圧力を検出している。

また、ガスタービン１の第１軸受４に供給される潤滑油の流量を制限する第１軸受給油オリフィス８の下流側には、圧力検出器７Ａが設けられ、該圧力検出器７Ａは、第１軸受給油オリフィス８下流での潤滑油の圧力を検出している。また、第２軸受５、第１スラスト軸受６に供給される潤滑油の流量を制限する第２軸受給油オリフィス９の下流側には、圧力検出器７Ｂが設けられ、該圧力検出器７Ｂは、第２軸受給油オリフィス９下流での潤滑油の圧力を検出している。
圧力検出器２０、２１、７Ａ、７Ｂは、例えば潤滑油の圧力によって生じるダイアフラムの機械的変位をリンク、電磁石等を用いて電気信号として取り出す圧力センサ等が使用されるが、限定されないのは勿論であり、適宜任意の圧力検出器を選択できる。

＜温度計ｔ１、ｔ２、ｔ３＞
次に、発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐに設けられるガスタービン１の車室メタル温度および中低・高圧蒸気タービン２、３の車室メタル温度をそれぞれ検出する温度計ｔ１、ｔ２、ｔ３について説明する。
ガスタービン１の外郭を形成するケーシング１ｃには、ガスタービン１の車室メタル温度(ケーシング１ｃの温度)を測定するための温度計ｔ１が設けられている。

また、中低圧蒸気タービン２の外郭を形成するケーシング２ｃには、中低圧蒸気タービン２の車室メタル温度(ケーシング２ｃの温度)を測定するための温度計ｔ２が設けられており、同様に、高圧蒸気タービン３の外郭を形成するケーシング３ｃには、高圧蒸気タービン３の車室メタル温度(ケーシング３ｃの温度)を測定するための温度計ｔ３が設けられている。
温度計ｔ１、ｔ２、ｔ３は、例えば、ゼーベック効果の熱起電力で温度を検知する熱電対を使用した接触式温度センサが用いられるが、限定されない。

＜軸受用潤滑油供給装置Ｐの制御装置１４＞
次に、発電プラントのガスタービン１を含む軸受用潤滑油供給装置Ｐを制御する制御装置１４について説明する。
図２は、ガスタービン１を含む軸受用潤滑油供給装置Ｐを制御する制御装置１４を示すブロック図である。
制御装置１４は、第１軸受給油オリフィス８の下流での圧力を検出する圧力検出器７Ａ、第２軸受給油オリフィス９の下流での圧力を検出する圧力検出器７Ｂ、軸受に供給される潤滑油の圧力を検出する圧力検出器２０、およびジャッキングオイルポンプ１１の出口での潤滑油の圧力を検出する圧力検出器２１の検出値に基づき、ガスタービン１の回転、停止や、主油オイルポンプ１０、ジャッキングオイルポンプ１１の稼動、停止等を制御している。
なお、制御装置１４は、コンピュータ、回路等の公知の手段で実現できる。

また、発電プラントは、制御装置１４以外に、中低圧・高圧蒸気タービン２、３を制御する制御装置(図示せず)、発電プラントＰの共通の制御装置(図示せず)等が設けられている。
ここで、これらの制御装置の態様は、例示したものに限定されず、１つの制御装置で構成してもよいし、または、任意の複数の制御装置で構成してもよいし、制御装置の態様は、適宜選択可能である。

＜第１、第２軸受給油オリフィス８、９廻りの配管の構成＞
次に、図１に示すガスタービン１の第１軸受４に潤滑油を供給する第１軸受給油オリフィス８廻りの配管８Ａ、８Ｂの構成と、ガスタービン１の第２軸受５、第１スラスト軸受６に潤滑油を供給する第２軸受給油オリフィス９廻りの配管９Ａ、９Ｂの構成について詳細に説明する。
なお、第１軸受給油オリフィス８廻りの配管８Ａ、８Ｂの構成と、第２軸受給油オリフィス９廻りの配管９Ａ、９Ｂの構成とは、同様な構成であるから、第１軸受給油オリフィス８廻りの配管８Ａ、８Ｂの構成について説明し、第２軸受給油オリフィス９廻りの配管９Ａ、９Ｂの構成については、説明を省略する。

図３(ａ)は、図１に示す第１軸受給油オリフィス８廻りの配管８Ａ、８Ｂの構成を示した図であり、図３(ｂ)は、配管８Ａ、８Ｂに取り付けられる第１軸受給油オリフィス８の正面図および右側面図であり、図３(ｃ)は、配管８Ａ、８Ｂの第１軸受給油オリフィス８と交換して配管８Ａ、８Ｂに取り付けられる閉止板２８の正面図および右側面図である。なお、図３(ａ)における矢印は、第１軸受４への潤滑油の供給の流れの向きを示している。

図１に示す配管８Ａ、８Ｂに取り付けられる第１軸受給油オリフィス８は、図３(ｂ)に示す第１オリフィス部材１８の中央部に形成されている。
第１オリフィス部材１８は、例えばステンレス鋼板を用いて板金加工で略矩形状に形成されており、その周辺部４箇所に固定用のボルトｂが挿通されるボルト挿通孔１８ａが４つ穿孔されている。また、第１オリフィス部材１８の一辺には、ロボットでチャッキングされたり、作業員に把持される把持部１８ｂが外方に突出して形成されている。

一方、ガスタービン１の開放点検作業に際しては、図３(ｂ)に示す第１オリフィス部材１８に代えて、配管８Ａ、８Ｂに閉止板２８(図３(ｃ)参照)が取り付けられる。
閉止板２８は、例えばステンレス鋼板を用いて板金加工で略矩形状に形成されており、その周辺部４箇所に固定用のボルトｂが挿通するボルト挿通孔２８ａが４つ穿孔されるとともに、一辺に、ロボットでチャッキングされり、作業員に把持される把持部２８ｂが外方に突出して形成されている。
なお、第１、第２オリフィス部材１８、１９、閉止板２８、２９は、ステンレス鋼板を用いる場合を例示して説明したが、潤滑油の供給を阻止できる強度をもつ材料あれば、ステンレス以外の金属、樹脂材料等でもよく、第１、第２オリフィス部材１８、１９、閉止板２８、２９の材料は、ステンレスに限定されず適宜選択可能である。

次に、配管８Ａ、８Ｂへの第１軸受給油オリフィス８が形成された第１オリフィス部材１８(図３(ｂ)参照)の取り付け作業と、配管８Ａ、８Ｂに設置した第１オリフィス部材１８を閉止板２８(図３(ｃ)参照)に交換する作業について説明する。
図３(ａ)に示すように、第１軸受給油オリフィス８が形成された第１オリフィス部材１８は、フランジ８Ａ１が形成された第１配管８Ａとフランジ８Ｂ１が形成された第２配管８Ｂとで挟まれ、ボルトｂがフランジ８Ａ１とフランジ８Ｂ１とを挿通してナットｎで止めることにより、第１オリフィス部材１８が第１配管８Ａと第２配管８Ｂとに固定される。なお、固定用のボルトｂ、ナットｎは、４つの場合を例示しているが、４つに限定されないのは勿論である。

一方、ガスタービン１の開放点検に際しては、ボルトｂからナットｎを外し、第１オリフィス部材１８を配管８Ａ、８Ｂから取り外す。そして、潤滑油を通さない閉止板(閉止部材)２８を、第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１とで挟み、４本のボルトｂをフランジ８Ａ１とフランジ８Ｂ１とに挿通してナットｎで止めることにより、閉止板２８が第１配管８Ａと第２配管８Ｂとの間に固定される。
これにより、第１配管８Ａと第２配管８Ｂとの間に、潤滑油を通さない閉止板２８が設置されるので、第１軸受４への潤滑油の供給が停止される。
なお、前記したように、図１に示すガスタービン１の第２軸受５、第１スラスト軸受６に潤滑油を供給する第２軸受給油オリフィス９廻りの配管９Ａ、９Ｂの構成は、図３の第１軸受給油オリフィス８廻りの配管８Ａ、８Ｂの構成と同様であり、同様にして、第２軸受給油オリフィス９が形成された第２オリフィス部材１９と、潤滑油を通さない閉止板２９とが交換される構成である。

この構成により、ガスタービン１の開放点検を行う場合には、ターニング運転により、ガスタービン１の車室メタル温度(ケーシング１ｃの温度)を油ポンプ停止可能温度(例えば、１５０℃)に低下させるとともに、中低圧・高圧蒸気タービン２、３の車室メタル温度(ケーシング２ｃ、３ｃの温度)をターニング運転停止可能温度まで低下させる。この時点で、中低圧・高圧蒸気タービン２、３の車室メタル温度(ケーシング２ｃ、３ｃの温度)が油ポンプ停止可能温度に低下せずとも、主油オイルポンプ１０を一時停止させ潤滑油の供給を停止し、第１オリフィス部材１８を閉止板２８に交換するとともに第２オリフィス部材１９を閉止板２９に交換し、ガスタービン１の第１軸受４、第２軸受５、第１スラスト軸受６への潤滑油の供給を停止させる。そして、主油オイルポンプ１０の稼働を開始して中低圧・高圧蒸気タービン２、３に潤滑油を供給して冷却を行いつつ、ガスタービン１の開放点検を行うことができる。
なお、第１軸受給油オリフィス８が形成された第１オリフィス部材１８と閉止板２８との交換作業、および、第２軸受給油オリフィス９が形成された第２オリフィス部材１９と閉止板２９との交換作業は、ロボットで行ってもよいし、人手で行ってもよい。

＜ガスタービン１の開放点検の過程＞
次に、発電プラントの定常運転を停止して行われるガスタービン１の開放点検の作業過程について説明する。
なお、以下の制御は、ガスタービン１を含む軸受用潤滑油供給装置Ｐの制御装置１４等を用いて行われる。
発電プラントＰの定常運転が停止された後、ガスタービン１、中低圧・高圧蒸気タービン２、３が、羽根車全体のロータが湾曲しないように、低速回転であるターニング運転に移行し、自然冷却が行われる。

この自然冷却により、ガスタービン１の車室メタル温度(ケーシング１ｃの温度)が、ロータの湾曲のおそれがなくなるターニング運転停止可能温度(例えば、１８０℃)まで低下し、かつ、第１軸受４、第２軸受５、第１スラスト軸受６の金属が損傷を受けるおそれがない油ポンプ停止可能温度(例えば、１５０℃)に低下する。また、中低圧蒸気タービン２、高圧蒸気タービン３が、ロータの湾曲のおそれがないターニング運転停止可能温度に至った場合、主油オイルポンプ１０を停止させる。
その後、ガスタービン１の第１軸受４に潤滑油を供給している配管８Ａ、８Ｂに設置されている第１軸受給油オリフィス８(第１オリフィス部材１８)と閉止板２８とを、前記のように速やかに交換する。

具体的には、図３に示すように、第１配管８Ａと第２配管８Ｂとの間に固定された第１軸受給油オリフィス８を有する第１オリフィス部材１８を、ボルトｂに螺着したナットｎを外すことで取り外し、第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１との間に、閉止板２８を挟み、第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１とに４本のボルトｂをそれぞれ挿通してナットｎを螺着する。これにより、閉止板２８が第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１との間に固定され、第１軸受４への潤滑油の供給を停止することができる。
同様な作業にて、図１に示すガスタービン１の第２軸受５、第１スラスト軸受６に潤滑油を供給する第１配管９Ａと第２配管９Ｂとの間に固定された第２軸受給油オリフィス９が形成された第２オリフィス部材１９を、潤滑油を通さない閉止板２９に交換する。

閉止板２８、２９への交換作業が終了した後、主油オイルポンプ１０の稼働を開始し、中低圧・高圧蒸気タービン２、３の第３軸受２ａ、第４軸受２ｂ、第２スラスト軸受２ｓ、第５軸受３ａに潤滑油を供給して中低圧・高圧蒸気タービン２、３の自然冷却を行いつつ、ガスタービン１の開放点検を実施する。
ガスタービン開放点検終了後、次のようにして閉止板２８、２９を第１、第２軸受給油オリフィス８、９(第１、第２オリフィス部材１８、１９)に交換する。

具体的には、主油オイルポンプ１０の稼働を停止し、図３に示す第１配管８Ａと第２配管８Ｂとの間に固定された潤滑油を通さない閉止板２８を、ボルトｂに螺着したナットｎを外し、第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１との間に、第１軸受給油オリフィス８が形成された第１オリフィス部材１８を挟み、第１配管８Ａのフランジ８Ａ１と第２配管８Ｂのフランジ８Ｂ１とに４本のボルトｂをそれぞれ挿通してナットｎを螺着する。これにより、第１配管８Ａと第２配管８Ｂとの間に第１軸受給油オリフィス８が形成された第１オリフィス部材１８が固定され、第１軸受給油オリフィス８を介して、第１軸受４への潤滑油の供給が可能となる。
同様にして、図１に示すガスタービン１の第２軸受５、第１スラスト軸受６に続く配管９Ａ、９Ｂに固定した潤滑油を通さない閉止板２９を、第２軸受給油オリフィス９が形成された第２オリフィス部材１９に交換し、第２軸受給油オリフィス９を介して、第２軸受５、第１スラスト軸受６への潤滑油の供給を可能とする。

その後、主油オイルポンプ１０の稼働を開始し、発電プラントは、定常運転に移行するため、ジャッキングオイルポンプ１１の運転およびガスタービン１、中低圧・高圧蒸気タービン２、３のターニング運転を開始する。
ここで、開放点検終了後の閉止板２８、２９から第１、第２軸受給油オリフィス８、９への交換作業が行われないことに起因する無給油状態でのターニング運転の可能性がある。
そこで、第一軸受４の圧力(図１の圧力検出器７Ａで検出した潤滑油の圧力)が０．１０ＭＰａ以上、かつ、第二軸受５、第１スラスト軸受６の圧力(図１の圧力検出器７Ｂで検出した潤滑油の圧力)が０．１０ＭＰａ以上をターニング起動許可条件とするとともに、ジャッキングオイルポンプ１１の起動許可条件としている。
なお、ターニング起動許可条件、ジャッキングオイルポンプ起動許可条件は例示した値に限定されるものでなく、発電プラントの仕様に従い適宜設定可能である。

ガスタービン１の開放点検終了後の発電プラントの定常運転の移行に際しては、以下に記す図４のジャッキングオイルポンプ１１の起動がなされた後、図５に示すターニング運転が起動され、所定時間のターニング運転後、回転速度を上げ、発電プラントＰの定常運転に移行する。なお、図４は、発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐのジャッキングオイルポンプ１１の起動許可ロジック図であり、図５は、発電プラントの軸受用潤滑油供給装置Ｐのターニング運転起動許可ロジック図である。なお、図４、図５は、ＩＢＤ(Interlock Block Diagram)であり、図中の(ＷＯ)は、(ＷＯ)に矢印で示す情報が入った場合、(ＷＯ)――＞で示す処理が停止することを意味する。
一方、発電プラントの定常運転後、ガスタービン１の開放点検に移行するに際しては、定常運転から低速運転に移行し、図４に示すジャッキングオイルポンプ１１の起動がなされた後、図５に示すターニング運転が起動される。

＜ジャッキングオイルポンプ１１の起動許可＞
次に、ジャッキングオイルポンプ１１の起動許可について説明する。
図４に示すように、ガスタービン１、中低圧蒸気タービン２の起動時のロータの回転摩擦を減らすためのジャッキングオイルポンプ１１の起動は、ガスタービン１の回転速度が規定(所定)回転速度以下、例えば、定常回転数３０００ｒｐｍの場合に２０００ｒｐｍ以下を条件としている。
そして、図１に示す圧力検出器２０で測定した送油される潤滑油の圧力が規定(所定)値未満である場合、ジャッキングオイルポンプ１１の起動は行われない。
また、圧力検出器７Ａで測定した第一軸受４の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)未満または圧力検出器７Ｂで測定した第二軸受５、第１スラスト軸受６の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)未満の場合は第一軸受４または第二軸受５、第１スラスト軸受６の潤滑油の圧力が低いことから、開放点検終了後の第一軸受４側での閉止板２８から第１軸受給油オリフィス８への交換作業が行われていないか、或いは、第二軸受５、第１スラスト軸受６側での閉止板２９から第２軸受給油オリフィス９への交換作業が行われていないことがあるので、ジャッキングオイルポンプ１１の起動は行われない。

別言すれば、ジャッキングオイルポンプ１１の起動は、ガスタービン１の回転速度が規定(所定)回転速度以下であって、供給される潤滑油圧力が規定(所定)値以上であることが条件である。
また、第一軸受４の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)以上かつ第二軸受５、第１スラスト軸受６の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)以上の場合には第一軸受４と第二軸受５、第１スラスト軸受６の潤滑油の圧力が規定(所定)値以上あることから、開放点検終了後の第一軸受４側での閉止板２８から第１軸受給油オリフィス８への交換作業および第二軸受５、第１スラスト軸受６側での閉止板２９から第２軸受給油オリフィス９への交換作業が行われていることが明らかなので、ジャッキングオイルポンプ１１の起動が行われる。

＜ターニング運転起動許可＞
次に、発電プラントのターニング運転起動許可について説明する。
図５に示すように、ガスタービン１の定常運転の起動前または停止後にロータの温度の急変による湾曲の抑制を目的とするターニング運転は、ターニングを開始するためのタービン１のロータが規定(所定)の回転速度(例えば、２／３ｒｐｍ)以下であることが条件である。
そして、図１に示す圧力検出器２１で測定したジャッキングオイルポンプ１１の出口の圧力が規定(所定)値未満である場合、または、圧力検出器２０で測定した供給される潤滑油の圧力が規定(所定)値未満である場合、ターニング運転は行われない。

また、圧力検出器７Ａで測定した第一軸受４の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)未満または圧力検出器７Ｂで測定した第二軸受５、第１スラスト軸受６の圧力が規定(所定)値(０．１０ＭＰａ)未満の場合は第一軸受４または第二軸受５、第１スラスト軸受６の潤滑油の圧力が低いことから、開放点検終了後の第一軸受４側での閉止板２８から第１軸受給油オリフィス８への交換作業が行われないか、または、第二軸受５、第１スラスト軸受６側での閉止板２９から第２軸受給油オリフィス９への交換作業が行われないことがあるので、ターニング運転は行われない。

別言すれば、ターニング運転は、ガスタービン１のロータが規定(所定)の回転速度(例えば、２／３ｒｐｍ)以下であって、ジャッキングオイルポンプ１１の出口の圧力が規定(所定)値以上、かつ、供給される潤滑油の圧力が規定(所定)値以上であることが条件である。
また、第一軸受４の圧力が規定(所定)値(例えば、０．１０ＭＰａ)以上かつ第二軸受５、第１スラスト軸受６の圧力が規定(所定)値(例えば、０．１０ＭＰａ)以上である場合には第一軸受４と第二軸受５、第１スラスト軸受６との潤滑油の圧力が規定(所定)値以上あることから、開放点検終了後の第一軸受４側での閉止板２８から第１軸受給油オリフィス８への交換作業および第二軸受５、第１スラスト軸受６側での閉止板２９から第２軸受給油オリフィス９への交換作業が行われているので、ターニング運転が行われることになる。

＜ジャッキングオイルポンプ１１を設けない発電プラントの場合＞
以上説明した発電プラントは、ジャッキングオイルポンプ１１を設けた発電プラントの場合であるが、発電プラントの規模が小さい場合にはジャッキングオイルポンプを設けないことになる。
この場合、本実施形態において、図１に示すジャッキングオイルポンプ１１および該ジャッキングオイルポンプ１１による潤滑油の供給ラインを無くした構成となる。
また、ジャッキングオイルポンプ１１がないため、図４に示すジャッキングオイルポンプ１１の起動許可は行われず、図５のターニング運転起動許可ロジックにおける閉止板２８、２９とオリフィス(８、９)との交換作業後の起動時のジャッキングオイルポンプ１１出口の圧力が規定(所定)値未満の条件をなくすことで、前記実施形態のジャッキングオイルポンプ１１を設けた発電プラントの場合と同様、本発明が適用可能である。
つまり、発電規模の大きい発電プラントでは、軸受にジャッキングオイルを供給するジャッキングオイルポンプと、ジャッキングオイルポンプ出口での圧力検出器で検出した圧力値を用いてターニング起動制御を行う制御装置とを有する構成となる。

＜作用効果＞
上記構成によれば、ガスタービン１、発電機１７、高圧・中低圧蒸気タービン３、２等により構成され、ガスタービン１と高圧・中低圧蒸気タービン３、２で共通の潤滑油タンク付油ポンプの主油オイルポンプ１０から潤滑油が供給されるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービン１の開放点検時には、主油オイルポンプ１０を一時的に停止し、図３に示すように、第一軸受４側および第二軸受５、第１スラスト軸受６側の第１・第２軸受給油オリフィス８、９を、それぞれ閉止板２８、２９と交換する。そして、主油オイルポンプ１０の運転を開始し、主油オイルポンプ１０から供給された潤滑油は、第１・第２軸受給油オリフィス８、９と交換された閉止板２８、２９で供給が阻止され、ガスタービン１の軸受(４、５、６)には供給されない。

これによって、蒸気タービンの高圧・中低圧蒸気タービン３、２の車室メタル温度が油ポンプ停止可能温度になるまで待つことなく、主油オイルポンプ１０を運転し高圧・中低圧蒸気タービン３、２を冷却しつつ、ガスタービン１の開放点検を行える。このように、高圧・中低圧蒸気タービン３、２の車室メタル温度が油ポンプ停止可能温度になるまで高圧・中低圧蒸気タービン３、２の軸受(２ａ、２ｂ、２ｓ、３ａ)に主油オイルポンプ１０により潤滑油が供給され続けるので、ガスタービン１の開放点検を迅速かつ効率的に実施できる。

すなわち、ガスタービン１に潤滑油を供給する配管８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂに設置されているオリフィス(８、９)を、閉止板２８、２９に交換することによって、高圧・中低圧蒸気タービン３、２の車室メタル温度が油ポンプ停止可能温度にならなくても、ガスタービン１に潤滑油が流入するのを閉止板２８、２９で阻止し、高圧・中低圧蒸気タービン３、２に潤滑油を供給しつつ、ガスタービン１の開放点検を効率的に実施することができる。
そのため、ガスタービン、発電機、高圧・中低圧蒸気タービン３、２により構成されるコンバインドサイクル発電設備において、蒸気タービン強制冷却装置を使用しなくてもガスタービンの開放点検の効率化が図れ、ガスタービン１の開放点検を行う際のコスト低下が図れる。

なお、前記実施形態では、蒸気タービンとして、中低圧・高圧蒸気タービン２、３の２つの蒸気タービンを備える場合を例示したが、１つの蒸気タービンを備える場合も本発明を適用可能であり、本発明の適用に蒸気タービンの数が限定されないのは勿論である。
また、前記実施形態では、第１・第２軸受給油オリフィス８、９と閉止板２８、２９とを交換する構成は、第１・第２軸受給油オリフィス８、９を有する第１・第２オリフィス部材１８、１９または閉止板２８、２９を配管にスライドさせてボルトｂ、ナットｎで配管８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂにネジ止めする構成を例示したが、第１・第２オリフィス部材１８、１９と閉止板２８、２９とを配管に回転自在に設け、第１・第２軸受給油オリフィス８、９と閉止板２８、２９とをそれぞれ配管に対して回転させることで、第１・第２軸受給油オリフィス８、９と閉止板２８、２９との交換を行ってもよい。この構成によれば、第１・第２軸受給油オリフィス８、９と閉止板２８、２９との交換作業が回転動作で行えるので、交換作業がスムーズかつ容易になる。

また、前記実施形態では、ガスタービン１の第１軸受４、第２軸受５、第１スラスト軸受６への潤滑油の供給を停止する閉止部材として、閉止板２８、２９を例示したが、閉止部材は、軸受(４、５、６)への潤滑油の供給を阻止できれば、その形状は特に限定されない。
また、前記実施形態では、オリフィス(８、９)と閉止板２８、２９とを交換する構成を例示したが、閉止板２８、２９をオリフィス(８、９)と交換することなく、ガスタービン１の開放点検に際して、閉止板２８、２９を潤滑油供給系統に配置し、ガスタービン１の軸受(４、５、６)への潤滑油の供給を阻止する構成にしてもよい。

或いは、ガスタービン１の開放点検時に閉止板２８、２９を潤滑油供給系統に配置し、ガスタービン１の軸受(４、５、６)への潤滑油の供給を阻止できれば、必ずしもオリフィス(８、９)を設けなくともよい。
また、前記実施形態では、ガスタービン１の開放点検後の閉止板２８、２９からオリフィス(８、９)への交換を圧力検出器７Ａ、７Ｂで検出する構成を例示したが、圧力検出器７Ａ、７Ｂを設けることなく、他の磁気センサ、赤外線センサ等で検知してもよく、圧力検出器７Ａ、７Ｂに限定されない。なお、圧力検出器７Ａ、７Ｂの場合は、潤滑油の圧力を直接検知するので、最も望ましい。
また、前記実施形態で例示したジャッキングオイルポンプ１１の起動許可条件、ターニング運転起動許可条件は一例であり、発電プラントの仕様等により、適宜設定可能であることは勿論である。

１ ガスタービン
２ 中低圧蒸気タービン(蒸気タービン)
２ａ 第３軸受(蒸気タービンの軸受)
２ｂ 第４軸受(蒸気タービンの軸受)
２ｓ 第２スラスト軸受(蒸気タービンの軸受)
３ 高圧蒸気タービン(蒸気タービン)
３ａ 第５軸受(蒸気タービンの軸受)
４ 第１軸受(ガスタービンの軸受)
５ 第２軸受(ガスタービンの軸受)
６ 第１スラスト軸受(ガスタービンの軸受)
７Ａ 圧力検出器(第１圧力検出器)
７Ｂ 圧力検出器(第１圧力検出器)
８ 第１軸受給油オリフィス(オリフィス)
９ 第２軸受給油オリフィス(オリフィス)
１０ 主油オイルポンプ(潤滑油供給系統)
１０Ｔ 潤滑油タンク(潤滑油供給系統)
１１ ジャッキングオイルポンプ
１４ 制御装置(第１制御装置、第２制御装置)
１７ 発電機
２０ 圧力検出器(第２圧力検出器)
２１ 圧力検出器(第３圧力検出器)
２８ 閉止板(閉止部材)
２９ 閉止板(閉止部材)
Ｐ 軸受用潤滑油供給装置(発電プラントの軸受用潤滑油供給装置)

Claims (8)

1. ガスタービン、発電機、および蒸気タービンを備えるコンバインドサイクルの発電プラントの軸受用潤滑油供給装置であって、
   前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンのタービンロータを支承する軸受にそれぞれ潤滑油を供給する潤滑油供給系統と、
   前記ガスタービンの開放点検を行う場合に前記ガスタービンの軸受への潤滑油供給系統に配置され前記ガスタービンの軸受への潤滑油の供給を阻止する閉止部材とを
   備えることを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
2. 請求項１記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記ガスタービンの軸受への前記潤滑油供給系統に、前記閉止部材と交換可能に設けられるオリフィスを備え、
   前記ガスタービンの開放点検を行う場合には前記閉止部材が前記ガスタービンの軸受への潤滑油供給系統に配置され前記潤滑油の供給を阻止する一方、前記ガスタービンの運転時は、前記ガスタービンの軸受への潤滑油供給系統に前記オリフィスが配置され前記潤滑油の供給が行われる
   ことを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
3. 請求項１または請求項２記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記閉止部材が配置される箇所の下流側に設けられ、前記下流側の潤滑油の圧力を検出する第１圧力検出器を備える
   ことを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
4. 請求項３記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記第１圧力検出器で検出した圧力値に基づいて、前記ガスタービンのロータの回転を制御する第１制御装置を備えることを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
5. 請求項４記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記潤滑油供給系統で供給される潤滑油の圧力を検出する第２圧力検出器をさらに備え、
   前記第１制御装置は、前記ガスタービンのロータ回転速度が所定回転速度以下、かつ、前記潤滑油供給系統の潤滑油の圧力が所定圧力以上、かつ、前記閉止部材が配置される箇所下流の前記潤滑油の圧力が所定圧力以上の場合、前記ガスタービンのターニング運転を行うことを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
6. 請求項５記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記軸受にジャッキングオイルの前記潤滑油を供給するジャッキングオイルポンプと、
   前記第１、第２圧力検出器で検出した圧力値に基づいて、前記ジャッキングオイルポンプを起動制御する第２制御装置とを
   備えることを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
7. 請求項６記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記第２制御装置は、前記ガスタービンの回転速度が所定回転速度以下、かつ、前記潤滑油供給系統の潤滑油の圧力が所定圧力以上、かつ、前記閉止部材が配置される箇所下流の前記潤滑油の圧力が所定圧力以上の場合、前記ジャッキングオイルポンプを起動制御する
   ことを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。
8. 請求項６または請求項７記載の発電プラントの軸受用潤滑油供給装置において、
   前記ジャッキングオイルポンプ出口の圧力を検出する第３圧力検出器をさらに備え、 前記第１制御装置は、前記ガスタービンのロータ回転速度が所定回転速度以下、かつ、前記ジャッキングオイルポンプ出口の圧力が所定圧力以上、かつ、前記潤滑油供給系統の潤滑油の圧力が所定圧力以上、かつ、前記閉止部材が配置される箇所下流の前記潤滑油の圧力が所定圧力以上の場合、前記ガスタービンのターニング運転を行う
   ことを特徴とする発電プラントの軸受用潤滑油供給装置。

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