JP3498475B2 - 冷却水供給装置 - Google Patents
冷却水供給装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅管より成る冷却
水供給装置に係り、特に、タービン発電機の冷却水供給
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、電気機器は、機器の大容量化と
共に、機内の冷却が機器の性能確保や、小型化のために
重要となる。大型のタービン発電機では、機内に水素ガ
スを封入し、固定子コイル内部に水を通す「水冷却方
式」が多く用いられるようになってきた。水冷却タービ
ン発電機の代表的水系統を図４に示す。 【０００３】タービン発電機用冷却水供給装置は、貯水
槽１の水を、ポンプ２で加圧し、冷却器３で所定の温度
とし、フィルタ４を通した後に、発電機５の固定子コイ
ル６内を通り、貯水槽１へ戻すという、閉回路を構成し
ている。 【０００４】また、この装置には、冷却水を純水に保つ
ため、水の一部をイオン交換樹脂７へと供給する純度維
持回路８、及び貯水槽に貯った水素ガスを屋外へ放出す
るための排気管９が備えられている。 【０００５】固定子コイル６は、図５，図６に示す如
く、中空の銅管１０で構成され、表面に絶縁層１１を施
したもので、中空部分に冷却水を通す構造となってい
る。 【０００６】この様な水冷却タービン発電機は、運転中
に固定子コイル６の中空銅管１０が腐食減肉して漏水し
たり、腐食脱落した酸化皮膜がフィルタに付着、または
水系統内部に堆積することにより、冷却水の流れを阻害
する不具合を発生させることがあった。 【０００７】これら不具合の原因は、固定子コイル６の
中空銅管１０と水中溶存酸素が結合して生成される酸化
銅であるが、特に溶存酸素が少ない場合に生成される酸
化第一銅（Ｃｕ2Ｏ ）は、剥離し易いため、生成→剥離
→生成を繰返すことにより、銅管１０の腐食減肉が進む
と共に、中空銅管内壁等に付着堆積して、通水阻害を発
生させることが分かった。実験では、酸素量が１ppm よ
り下廻る領域では、水温が高くなる程腐食が進むことを
確認した。一方、溶存酸素量が多い場合には、組織的に
強固で剥離しにくい酸化第二銅が、銅表面に生成される
ため、腐食は進まない。一般に、水に対する酸素の飽和
量は常温で８ppm 程度であるが、タービン発電機冷却水
溶存酸素量の実測では、定期点検で新しい水を補給後数
ヶ月で０.０１ppm程度に低下する機械と、３ppm 以上を
維持しているものとがあることが分かった。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】これらの運転状況を比
較すること、発電機の負荷変動が大きい場合の方が、変
動の少ないものより、酸素濃度が高い傾向にあった。こ
れは、負荷の変動が多い場合は、発電機固定子コイルの
温度が変化するため、貯水槽内の水の体積が変化し、水
面位置が変動することにより、排気管を通じて大気を呼
吸する形となる結果、貯水槽内水面に新たな酸素が供給
され水中に取込まれるのに対し、負荷変動の少ない機械
では、呼吸作用が無いために新たな酸素供給が無いま
ま、固定子コイルの銅が酸化銅を形成するために、溶存
酸素を消費して酸素量が経時的に減少するものと推定さ
れる。 【０００９】以上述べて来た如く、同一設計の発電機で
も、その運用によっては、冷却水中溶存酸素量が異な
り、銅管の腐食減肉や、水系統の目詰り等の不具合が発
生するため、水中溶存酸素量を制御して、銅管表面に酸
化第二銅を生成，維持し、コイルの長寿命化を考慮した
水供給装置の開発が求められていた。尚、発電機の水冷
却供給装置として特開昭50−50604 号公報を挙げること
が出来る。 【００１０】本発明の目的は、銅管内面に酸化第二銅皮
膜を生成維持して銅管の腐食を防止した銅管の長寿命化
を図った冷却水供給装置を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の基本的な特徴
は、冷却路に銅管を備えた冷却水供給装置であり、冷却
路を流れる冷却水の溶存酸素量を測定する装置と、この
測定装置の測定結果に基づいて冷却水の溶存酸素量を制
御する制御装置とを有することにある。具体的に銅管
は、回転電機の固定子コイル内部に備えられたものであ
る。冷却路には貯水槽が設けられ、この貯水槽には供給
弁を介して酸素供給部が接続されている。本発明では、
冷却水の溶存酸素量を測定し、この測定結果に基づいて
供給弁を制御し、冷却水の溶存酸素量が１ppm 以上とな
るように貯水槽に供給される酸素量を制御する。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により説
明する。 【００１３】発電機の冷却系統は、水供給用の貯水槽１
の水がポンプ２で加圧され、冷却器３，フィルタ４を経
て発電機５に供給され、発電機５の固定子コイル６を冷
却した後、貯水槽１へと戻る閉回路となっている。固定
子コイル６の内部は中空型状で銅部料より成る銅管で、
冷却水を流通する。閉回路には、フィルタ４と発電機５
との間に溶存酸素測定器１２を設け、検出酸素濃度が規
定値を下廻った場合には、酸素供給弁制御装置１３が酸
素供給弁１４を操作し、酸素供給口２０から水中に酸素
１５を供給し、溶存酸素量を制御する。 【００１４】本実施例によれば、発電機５へ供給する冷
却水中溶存酸素量が制御出来るため、固定子コイル６の
銅管の表面に、耐腐食性の高い、酸化第二銅を生成，維
持が可能であり、コイルの長寿命を考慮した水供給装置
が得られる。 【００１５】尚、酸素供給弁の設置位置は、前記実施例
以外にも、図１に示す如く、イオン交換樹脂から貯水槽
へ向うＡ位置、発電機から貯水槽へ向うＢ位置、更に
は、Ｃの如く貯水槽内上部空間に配置しても同様の効果
が得られる。 【００１６】また、水中に供給する酸素の代わりに、酸
素を含んだ気体、例えば清浄な空気、あるいは純空気
（炭酸ガスを脱気した空気）でも良く、場合によっては
酸素を多量に含んだ水を用いても同様の効果は得られ
る。いずれの場合も、溶存酸素量は１ppm 以上に設定す
る必要がある。 【００１７】以上の実施例は、発電機の運転中にコイル
銅管表面に、酸化第二銅を生成することを目的としてい
るが、図２の如く発電機の起動前に、酸素を多く含んだ
水を、回路中に設けたヒータ１５で５０℃以上に加熱し
てコイルに供給し、強制的に酸化第二銅皮膜を形成させ
ることも可能である。この前処理後、前述の溶存酸素量
制御の水供給装置で発電機を運転すれば、より安定した
皮膜が維持出来るため、腐食に対する信頼性を高めるこ
とが出来る。 【００１８】図１，図２に示す本発明の実施例は、新設
機のみならず、現在稼働中の既設機にも採用可能であ
り、コイルの中空銅管の減肉に対して、図３に示す如
く、酸素供給弁制御装置１３により酸素供給弁１４を操
作し、酸素供給口２０から水中に酸素１５を供給し、溶
存酸素量を制御すると、コイル６の寿命を溶存酸素量を
制御しない場合に比べて延命化をすることが出来る。 【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、銅管の腐食減肉や、水
系統の目詰りを防止するために、水中溶存酸素量を制御
して、銅管表面に酸化第二銅を生成，維持し、コイルの
長寿命化を考慮した水供給装置が得られる。
水供給装置に係り、特に、タービン発電機の冷却水供給
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、電気機器は、機器の大容量化と
共に、機内の冷却が機器の性能確保や、小型化のために
重要となる。大型のタービン発電機では、機内に水素ガ
スを封入し、固定子コイル内部に水を通す「水冷却方
式」が多く用いられるようになってきた。水冷却タービ
ン発電機の代表的水系統を図４に示す。 【０００３】タービン発電機用冷却水供給装置は、貯水
槽１の水を、ポンプ２で加圧し、冷却器３で所定の温度
とし、フィルタ４を通した後に、発電機５の固定子コイ
ル６内を通り、貯水槽１へ戻すという、閉回路を構成し
ている。 【０００４】また、この装置には、冷却水を純水に保つ
ため、水の一部をイオン交換樹脂７へと供給する純度維
持回路８、及び貯水槽に貯った水素ガスを屋外へ放出す
るための排気管９が備えられている。 【０００５】固定子コイル６は、図５，図６に示す如
く、中空の銅管１０で構成され、表面に絶縁層１１を施
したもので、中空部分に冷却水を通す構造となってい
る。 【０００６】この様な水冷却タービン発電機は、運転中
に固定子コイル６の中空銅管１０が腐食減肉して漏水し
たり、腐食脱落した酸化皮膜がフィルタに付着、または
水系統内部に堆積することにより、冷却水の流れを阻害
する不具合を発生させることがあった。 【０００７】これら不具合の原因は、固定子コイル６の
中空銅管１０と水中溶存酸素が結合して生成される酸化
銅であるが、特に溶存酸素が少ない場合に生成される酸
化第一銅（Ｃｕ2Ｏ ）は、剥離し易いため、生成→剥離
→生成を繰返すことにより、銅管１０の腐食減肉が進む
と共に、中空銅管内壁等に付着堆積して、通水阻害を発
生させることが分かった。実験では、酸素量が１ppm よ
り下廻る領域では、水温が高くなる程腐食が進むことを
確認した。一方、溶存酸素量が多い場合には、組織的に
強固で剥離しにくい酸化第二銅が、銅表面に生成される
ため、腐食は進まない。一般に、水に対する酸素の飽和
量は常温で８ppm 程度であるが、タービン発電機冷却水
溶存酸素量の実測では、定期点検で新しい水を補給後数
ヶ月で０.０１ppm程度に低下する機械と、３ppm 以上を
維持しているものとがあることが分かった。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】これらの運転状況を比
較すること、発電機の負荷変動が大きい場合の方が、変
動の少ないものより、酸素濃度が高い傾向にあった。こ
れは、負荷の変動が多い場合は、発電機固定子コイルの
温度が変化するため、貯水槽内の水の体積が変化し、水
面位置が変動することにより、排気管を通じて大気を呼
吸する形となる結果、貯水槽内水面に新たな酸素が供給
され水中に取込まれるのに対し、負荷変動の少ない機械
では、呼吸作用が無いために新たな酸素供給が無いま
ま、固定子コイルの銅が酸化銅を形成するために、溶存
酸素を消費して酸素量が経時的に減少するものと推定さ
れる。 【０００９】以上述べて来た如く、同一設計の発電機で
も、その運用によっては、冷却水中溶存酸素量が異な
り、銅管の腐食減肉や、水系統の目詰り等の不具合が発
生するため、水中溶存酸素量を制御して、銅管表面に酸
化第二銅を生成，維持し、コイルの長寿命化を考慮した
水供給装置の開発が求められていた。尚、発電機の水冷
却供給装置として特開昭50−50604 号公報を挙げること
が出来る。 【００１０】本発明の目的は、銅管内面に酸化第二銅皮
膜を生成維持して銅管の腐食を防止した銅管の長寿命化
を図った冷却水供給装置を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の基本的な特徴
は、冷却路に銅管を備えた冷却水供給装置であり、冷却
路を流れる冷却水の溶存酸素量を測定する装置と、この
測定装置の測定結果に基づいて冷却水の溶存酸素量を制
御する制御装置とを有することにある。具体的に銅管
は、回転電機の固定子コイル内部に備えられたものであ
る。冷却路には貯水槽が設けられ、この貯水槽には供給
弁を介して酸素供給部が接続されている。本発明では、
冷却水の溶存酸素量を測定し、この測定結果に基づいて
供給弁を制御し、冷却水の溶存酸素量が１ppm 以上とな
るように貯水槽に供給される酸素量を制御する。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により説
明する。 【００１３】発電機の冷却系統は、水供給用の貯水槽１
の水がポンプ２で加圧され、冷却器３，フィルタ４を経
て発電機５に供給され、発電機５の固定子コイル６を冷
却した後、貯水槽１へと戻る閉回路となっている。固定
子コイル６の内部は中空型状で銅部料より成る銅管で、
冷却水を流通する。閉回路には、フィルタ４と発電機５
との間に溶存酸素測定器１２を設け、検出酸素濃度が規
定値を下廻った場合には、酸素供給弁制御装置１３が酸
素供給弁１４を操作し、酸素供給口２０から水中に酸素
１５を供給し、溶存酸素量を制御する。 【００１４】本実施例によれば、発電機５へ供給する冷
却水中溶存酸素量が制御出来るため、固定子コイル６の
銅管の表面に、耐腐食性の高い、酸化第二銅を生成，維
持が可能であり、コイルの長寿命を考慮した水供給装置
が得られる。 【００１５】尚、酸素供給弁の設置位置は、前記実施例
以外にも、図１に示す如く、イオン交換樹脂から貯水槽
へ向うＡ位置、発電機から貯水槽へ向うＢ位置、更に
は、Ｃの如く貯水槽内上部空間に配置しても同様の効果
が得られる。 【００１６】また、水中に供給する酸素の代わりに、酸
素を含んだ気体、例えば清浄な空気、あるいは純空気
（炭酸ガスを脱気した空気）でも良く、場合によっては
酸素を多量に含んだ水を用いても同様の効果は得られ
る。いずれの場合も、溶存酸素量は１ppm 以上に設定す
る必要がある。 【００１７】以上の実施例は、発電機の運転中にコイル
銅管表面に、酸化第二銅を生成することを目的としてい
るが、図２の如く発電機の起動前に、酸素を多く含んだ
水を、回路中に設けたヒータ１５で５０℃以上に加熱し
てコイルに供給し、強制的に酸化第二銅皮膜を形成させ
ることも可能である。この前処理後、前述の溶存酸素量
制御の水供給装置で発電機を運転すれば、より安定した
皮膜が維持出来るため、腐食に対する信頼性を高めるこ
とが出来る。 【００１８】図１，図２に示す本発明の実施例は、新設
機のみならず、現在稼働中の既設機にも採用可能であ
り、コイルの中空銅管の減肉に対して、図３に示す如
く、酸素供給弁制御装置１３により酸素供給弁１４を操
作し、酸素供給口２０から水中に酸素１５を供給し、溶
存酸素量を制御すると、コイル６の寿命を溶存酸素量を
制御しない場合に比べて延命化をすることが出来る。 【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、銅管の腐食減肉や、水
系統の目詰りを防止するために、水中溶存酸素量を制御
して、銅管表面に酸化第二銅を生成，維持し、コイルの
長寿命化を考慮した水供給装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるタービン発電機の冷却水系統構成
図である。 【図２】酸化第二銅皮膜を付着させる場合のタービン発
電機の冷却水系統構成図である。 【図３】本発明の実施例による銅管減肉傾向を示す特性
図である。 【図４】従来技術によるタービン発電機の冷却水系統構
成図である。 【図５】図４の固定子コイルを示す発電機の部分詳細図
である。 【図６】図５のイーイ線に沿うコイル断面図である。 【符号の説明】 １…貯水槽、２…ポンプ、３…冷却器、４…フィルタ、
５…発電機、６…固定子コイル、７…イオン交換樹脂、
８…純度維持回路、９…排気管、１０…銅管、１１…絶
縁層、１２…溶存酸素測定器、１３…酸素供給弁制御装
置、１４…酸素供給弁、１５…酸素、２０…酸素供給
口。
図である。 【図２】酸化第二銅皮膜を付着させる場合のタービン発
電機の冷却水系統構成図である。 【図３】本発明の実施例による銅管減肉傾向を示す特性
図である。 【図４】従来技術によるタービン発電機の冷却水系統構
成図である。 【図５】図４の固定子コイルを示す発電機の部分詳細図
である。 【図６】図５のイーイ線に沿うコイル断面図である。 【符号の説明】 １…貯水槽、２…ポンプ、３…冷却器、４…フィルタ、
５…発電機、６…固定子コイル、７…イオン交換樹脂、
８…純度維持回路、９…排気管、１０…銅管、１１…絶
縁層、１２…溶存酸素測定器、１３…酸素供給弁制御装
置、１４…酸素供給弁、１５…酸素、２０…酸素供給
口。
フロントページの続き
(72)発明者 石川 加代子
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(72)発明者 後藤 和夫
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(72)発明者 斉藤 毅
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(72)発明者 本田 卓
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号
株式会社 日立製作所 日立研究所内
(56)参考文献 特開 平７−253021（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−23540（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−83549（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−75001（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 3/24
H02K 9/19
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】回転電機の固定子コイル内部に備えられた
銅管を使用する冷却水供給装置であって、該銅管の両端
に接続された冷却路と、該冷却路に設けられた貯水槽
と、該貯水槽に供給弁を介して接続された酸素供給部
と、前記冷却路を流れる冷却水の溶存酸素量が１ppm 以
下となるように前記供給弁を制御し、前記貯水槽に供給
される酸素量を制御する制御装置とを有することを特徴
とする冷却水供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09983696A JP3498475B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 冷却水供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09983696A JP3498475B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 冷却水供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289750A JPH09289750A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3498475B2 true JP3498475B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=14257905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09983696A Expired - Fee Related JP3498475B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 冷却水供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3498475B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000350414A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Hitachi Ltd | タービン発電機の運転方法 |
| US6596175B2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-07-22 | General Electric Company | Method for treating stator cooling water to prevent clogging of strainer in the cooling system of an industrial electrical generator |
| EP2017675A1 (en) | 2001-07-09 | 2009-01-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| CN112798644B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-04-12 | 武汉大学 | 一种发电机空芯铜导线腐蚀程度和酸洗及钝化效果评价的膜层热阻测定系统及方法 |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP09983696A patent/JP3498475B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09289750A (ja) | 1997-11-04 |
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