JP4795726B2 - 高温用モータポンプ - Google Patents

Description

本発明は、待機状態から瞬時起動可能な横型の高温用モータポンプに関する。

従来、発電プラント等に使用されるボイラ循環用モータポンプとしては、高温高圧であるボイラの蒸気条件、急速起動、急激な負荷変動などの高性能が要求され、メカニカルシールなどの軸封部を有するモータポンプではポンプ取扱液すなわち高温高圧のボイラ循環水の漏洩阻止に十分対応できないことから、キャンドモータまたはウェットモータを採用した完全無漏洩型のモータポンプが使用されている。

キャンドモータポンプおよびウェットモータポンプにおいては、軸受部の潤滑とモータ部の冷却とのためにモータ部内を循環する液が必要である。取扱流体が通常の温度であるなら取扱流体をそのまま循環液として使用するが、取扱液が高温である場合は、主ポンプ部とモータ部との間にアダプタを設け、アダプタと回転軸との絞り構造により主ポンプ部で取り扱っている高温の液がモータ部に侵入しないようにし、軸受部の潤滑とモータ部の冷却のために補助ポンプを用いる独立した循環経路によってモータ部内に液を循環している。そして、循環液は循環経路の冷却熱交換器により常時所定の温度まで冷却され、モータ巻線の温度を許容温度以下に冷却保持している。

そして、ボイラ循環用モータポンプは、従来、回転軸の軸方向が鉛直方向に向く縦型に構成されている。これは、モータポンプの待機時に回転軸が熱影響による曲がりを生ずるのを回避するためである。すなわち、回転軸の軸方向が水平方向を向く横型では、待機時に回転軸に対し垂直な面の上下で温度差ができ、上部が下部より熱くなり回転軸が曲がる原因となるが、縦型だと、回転軸に対し垂直な面に上下の位置関係はなく、横型より熱影響による曲がりは生じにくい。

さらに、縦型は、待機時の対流による熱影響から回転軸に曲がりが生じるのを回避するため、様々な方法が取られている。例えば、分解組立作業が困難な主ポンプ部を上部にモータ部を下部に設ける構成とし、待機時に液の対流が起こるのを抑制したり（例えば、特許文献１参照。)、主ポンプ部を下部にモータ部を上部に設け、熱交換器をさらに上部に設ける構成とし、待機時に十分な液の対流が起こるようにしたり（例えば、特許文献２参照。）、主ポンプ部を下部にモータ部を上部に設け、モータ部の下部の循環流路を円周上均等に分配し、液の対流を均等に発生させている（例えば、特許文献３参照。）。
実公平６−１８０７８号公報（第２−３頁、第１図） 特開平１−１７４２３１号公報（第３−４頁、第１図） 特開平１−１７４２３２号公報（第４−５頁、第１−４図）

しかしながら、従来、待機状態から瞬時起動可能な高温用モータポンプは縦型であり、横型では待機状態から瞬時起動が困難であった。縦型は、横型と比較すると、構造が複雑となり、分解組立作業も困難などの問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、待機状態から瞬時起動可能な横型の高温用モータポンプを提供することを目的とする。

請求項１記載の高温用モータポンプは、主ポンプ部とモータ部とをアダプタを介して液密に一体に接続し、前記モータ部内から前記主ポンプ部内に突出する回転軸を有するとともに前記モータ部に液密に一体に構成した補助ポンプにて前記モータ部内に液を循環させる独立した循環経路を有する高温用モータポンプにおいて、前記高温用モータポンプは前記回転軸の軸方向が水平方向に向く横型であり、前記高温用モータポンプの待機時に前記循環経路に高温液を供給して前記回転軸の下部側の温度を上昇させる昇温手段を具備するものである。

請求項２記載の高温用モータポンプは、主ポンプ部とモータ部とをアダプタを介して液密に一体に接続し、前記モータ部内から前記主ポンプ部内に突出する回転軸を有するとともに前記モータ部に液密に一体に構成した補助ポンプにて前記モータ部内に液を循環させる独立した循環経路を有する高温用モータポンプにおいて、前記高温用モータポンプは前記回転軸の軸方向が水平方向に向く横型であり、前記アダプタの下部には前記循環経路に連通してその循環経路に高温液を注入する注液口を具備するものである。

請求項１記載の高温用モータポンプによれば、高温用モータポンプの待機時に、昇温手段によって循環経路に高温液を供給して回転軸の下部側の温度を上昇させることにより、回転軸の温度を実用上十分に均一な温度とし、回転軸の曲がりを防止でき、待機状態から瞬時起動可能な横型の高温用モータポンプを提供できる。

請求項２記載の高温用モータポンプによれば、アダプタの下部に、循環通路に連通する注液口を設けたため、注液口から循環通路に高温液を注入することが可能となり、注液口から循環通路に高温液を注入して回転軸の下部側の温度を上昇させることにより、回転軸の温度を実用上十分に均一な温度とし、回転軸の曲がりを防止でき、待機状態から瞬時起動可能な横型の高温用モータポンプを提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、１は高温用モータポンプとしての横型の高温用キャンドモータポンプで、主ポンプ部２とモータ部としてのキャンドモータ部３とがアダプタ４を介して液密に一体に接続されており、キャンドモータ部３の反主ポンプ部側にはこのキャンドモータ部３の冷却と軸受潤滑用の例えば２段ポンプの補助ポンプ５が液密に一体に構成されている。

そして、キャンドモータ部３の固定子６および回転子７はそれぞれ固定子キャン８および回転子キャン９にて密閉されている。

回転子７が固着された回転軸10は回転子７の両端方に設けられた軸受11a，11bによって、スリーブ12a，12bとカラー13a，13bとを介して回転自在に支架されている。

アダプタ４の後部と、補助ポンプ５の吸込側14とがアダプタ４に削設された通孔15、循環パイプ16、熱交換器17および循環パイプ18にて液密に連通され、主ポンプ部２の液の流路とは別個の循環経路19が形成されている。すなわち、循環経路19内の液は補助ポンプ５によって補助ポンプ５から後部軸受11bとスリーブ12bおよびカラー13bとの隙間、固定子キャン８と回転子キャン９との隙間、軸受11aとスリーブ12aおよびカラー13aとの隙間、通孔15、循環パイプ16を経て熱交換器17に流れ、この熱交換器17にて熱交換された液は循環パイプ18を経て補助ポンプ５の吸込側14に還流されて循環し、キャンドモータ部３の冷却と各軸受11a，11bの潤滑を行う。

キャンドモータ部３のフレーム20にはキャンドモータ部３を外側から冷却するための冷却ジャケット21が設けられている。

アダプタ４に形成された軸貫通部4aにはその軸貫通部4aとの間に隙間22を介して回転軸10が貫通配置され、この回転軸10の先端部が主ポンプ部２に突出されている。

また、主ポンプ部２のケーシング23内には主ポンプ羽根車24が配置される主ポンプ室25が形成され、主ポンプ羽根車24が主ポンプ室25内に突出する回転軸10の先端部に取り付けられている。主ポンプ部２の吸込口26および吐出口27は、それぞれ図示しないボイラ循環経路の配管に接続されている。

また、アダプタ４の下部と主ポンプ部２のケーシング23の下部とには、それぞれアダプタ４内および主ポンプ部２のケーシング23内に連通する注液口28，29が設けられている。これら注液口28，29には、高温の液を注液する図示しない注液システムに注液パイプ30，31を介して接続されている。そして、注液口28、29、注液システム、注液パイプ30，31などによって、高温用キャンドモータポンプ１の起動に際して回転軸10の下部側の温度を上昇させる昇温手段32が構成されている。

次に、このように構成された高温用キャンドモータポンプ１の作用について説明する。

高温用キャンドモータポンプ１を運転することにより、主ポンプ部２のポンプ作用によって、ボイラ循環経路内の高温高圧のボイラ循環水を循環させ、また、補助ポンプ５のポンプ作用によって、循環経路19内の液を補助ポンプ５から後部軸受11bとスリーブ12bおよびカラー13bとの隙間、固定子キャン８と回転子キャン９との隙間、軸受11aとスリーブ12aおよびカラー13aとの隙間、通孔15、循環パイプ16、熱交換器17、循環パイプ18を経て補助ポンプ５の吸込側14に循環させ、キャンドモータ部３の冷却と各軸受11a，11bの潤滑を行う。

また、高温用キャンドモータポンプ１が停止している待機時には、ボイラ循環経路内の高温高圧のポンプ循環水の対流によって主ポンプ部２およびアダプタ４の上部側の温度が下部側の温度よりも高くなり、それらの上部側と下部側とで温度差が生じ、それによって停止している回転軸10の上部側と下部側とで温度差が生じる。このように回転軸10の上部側と下部側とで温度差が生じたままでは、回転軸10に曲がりが生じ、瞬時起動に支障が生じる。

そこで、高温用キャンドモータポンプ１の待機時には、主ポンプ部２の下部およびアダプタ４の下部の注液口28，29から注液システムによって例えばボイラ循環水と同程度の温度の高温液を注入する。これにより、主ポンプ部２の下部側およびアダプタ４の下部側の温度が上昇し、それによって回転軸10の下部側の温度が上昇し、回転軸10の上部側と下部側との温度が実用上十分に均一な温度となり、回転軸10の曲がりが防止される。

したがって、縦型に比べて構造が簡単でかつ分解組立作業も容易でありながら、待機状態から瞬時起動可能な横型の高温用キャンドモータポンプ１を提供できる。

また、図２には、アダプタ４の注液口28から高温液を注入したときのアダプタ４の各部温度変化を測定した実験結果を示す。

ここで、測定位置a、b、c、dは、それぞれアダプタ４の主ポンプ部側上部、主ポンプ部側下部、キャンドモータ部側上部、キャンドモータ部側下部である。

そして、注液口28から一定流量の高温液を注入し、飽和した温度を測定した。注液流量は実流量を測定したわけではなく、図示されていない注液システムのバルブの開度によって制御した。

注液口28から高温液を注入する前には、アダプタ４の下部側の測定位置ｂ、ｃの温度が上部側の測定位置ａ、ｃの温度に比べて低く、温度差が生じている。

注液口28から高温液を注入した後には、アダプタ４の下部側の測定位置ｂ、ｃの温度が上昇して、上部側の測定位置ａ、ｃの温度と同程度になった。

したがって、注液口28から高温液を注入した後には、アダプタ４の上部側と下部側との温度差が低減され、それによってアダプタ４の内側に配置されている回転軸10の上部側と下部側との温度が低減され、回転軸10の曲がりが防止され、瞬時起動が可能となる。

なお、注液口28，29から注液する高温液の温度、流量は特に定めるものでなく、使用液の温度やポンプ型式等から適宜設定されるものである。

また、主ポンプ部２の下部およびアダプタ４の下部の両方に注液口28，29をそれぞれ設けて両方から高温液を注入することにより、温度上昇が早く、温度分布の均一化を図ることができるが、いずれか一方のみに設けた場合にも上部側と下部側との温度差を低減する効果がある。

また、高温用モータポンプとしては、高温用キャンドモータポンプに限らず、高温用ウェットモータポンプにも同様に適用できる。

本発明の高温用モータポンプの一実施の形態を示すキャンドモータポンプの断面図である。 同上キャンドモータポンプのアダプタの各部の温度変化を測定したグラフである。

１ 高温用モータポンプとしての高温用キャンドモータポンプ
２ 主ポンプ部
３ モータ部としてのキャンドモータ部
４ アダプタ
５ 補助ポンプ
10 回転軸
19 循環経路
28，29 注液口
32 昇温手段

Claims (2)

1. 主ポンプ部とモータ部とをアダプタを介して液密に一体に接続し、前記モータ部内から前記主ポンプ部内に突出する回転軸を有するとともに前記モータ部に液密に一体に構成した補助ポンプにて前記モータ部内に液を循環させる独立した循環経路を有する高温用モータポンプにおいて、
   前記高温用モータポンプは前記回転軸の軸方向が水平方向に向く横型であり、前記高温用モータポンプの待機時に前記循環経路に高温液を供給して前記回転軸の下部側の温度を上昇させる昇温手段を具備する
   ことを特徴とする高温用モータポンプ。
2. 主ポンプ部とモータ部とをアダプタを介して液密に一体に接続し、前記モータ部内から前記主ポンプ部内に突出する回転軸を有するとともに前記モータ部に液密に一体に構成した補助ポンプにて前記モータ部内に液を循環させる独立した循環経路を有する高温用モータポンプにおいて、
   前記高温用モータポンプは前記回転軸の軸方向が水平方向に向く横型であり、前記アダプタの下部には前記循環経路に連通してその循環経路に高温液を注入する注液口を具備する
   ことを特徴とする高温用モータポンプ。

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