JP4818052B2 - 潤滑油タンク間の連結構造、及び潤滑油供給システムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は例えばＬＮＧコンバインドサイクル発電システムにおいて、ガスタービンに供給する潤滑油を貯留する潤滑油タンク内を真空状態に維持するために装備されるオイルミストセパレータが作動不良に陥った場合においても、当該潤滑油タンクの真空状態を維持しつつガスタービンを駆動し続けることができる潤滑油タンク間の連結構造、及び潤滑油供給システムの運転方法に関するものである。

ＬＮＧコンバインドサイクル発電設備は、ガスタービン発電設備を稼動させた時に得られる排ガスの熱を利用して蒸気を生成し、この蒸気を利用して蒸気タ−ビン発電設備により発電するシステムであり、高い発電効率を得ることができる。
ガスタービン発電設備では、ＬＮＧタンクから供給されたＬＮＧを気化器によって加熱して気化することによって得たガスを燃焼させることによりガスタービンを回転駆動することにより発電機を駆動して発電を行う。

図２はガスタービンに対して潤滑油を供給するための潤滑油供給系の概略構成図であり、ガスタービン１００のタービンロータ軸受１０１に対しては、潤滑油タンク１１０に貯留された潤滑油Ｏがポンプ１１２によって潤滑油供給管１１１を経由して吸引され、軸受部に供給される（特許文献１）。
オイルミストセパレータ１２０は、潤滑油タンク１１０内の上部空間内にミスト状潤滑油排出管１１５を介して負圧を供給することにより潤滑油タンク内に溜まったミスト状潤滑油をタンク外へ吸引し、且つ潤滑油タンク内を真空雰囲気（例えば、−５０ｍｍＡｇ）に保持する機能を有している。更に、オイルミストセパレータ１２０は、タービンロータ軸受１０１に負圧を供給することにより軸受外部から吸引した空気により潤滑油の漏出を防止する手段でもある。
図３は車軸１０２、及びタービンロータ軸受１０１の要部構成説明図であり、潤滑油供給管１１１の排出端を軸受部１０１に近接配置することにより潤滑油を黒い矢印で示す経路にて軸受部に供給する。一方、軸受部１０１から戻ってきた潤滑油は黒い矢印で示した経路を経て排出管１１３へ排出されて潤滑油タンク１１０へ戻される。

一方、軸受部１０１の上部にはオイルミストセパレータ１２０から延びる負圧供給管１２１の端部が近接されており、白い矢印で示すように負圧供給管１２１から軸受箱内に負圧を供給することにより外部空気を軸受部に設けた隙間から軸受箱内部へ吸引し、内部シール部と外部シール部を夫々外部空気によりシールしてオイルの漏出を防止している。軸受箱両端の外部シール部を通った漏洩空気、及び内部シール部から外部シール部側へと流入した空気は、ベント空気として軸受箱頂部に接続した外部配管１２２を介して屋外大気中へ放出される。一方、内部シール部を通過したシール空気は、軸受箱の排油空間に入り、軸受箱頂部に接続した負圧供給管１２１を通って機外のオイルミストセパレータ１２０へ導入され、オイルミストセパレータ１２０において油ミストと空気を分離してから、該空気を大気に放出する。
なお、シール用に供された空気の一部は潤滑油の排油と共に潤滑油タンク１１０内に戻り、油ベントとしてオイルミストセパレータを介して外部へ排出される。

次に、図４はオイルミストセパレータの構成を示す断面図であり、オイルミストセパレータ１２０は、モータ１３１により駆動されるブロアー１３０と、ブロアー１３０の上流側に配置されるカートリッジタイプのフィルター装置１４０と、から概略構成されている。ブロアー１３０が駆動することにより生成された負圧によりフィルター装置１４０の入口ノズル１４１から流入した空気は、濾材１４２の内側に入ってから濾材を通過してその外側へ流出する。空気中に含まれるオイル（液滴）、及び固形物は、濾材１４２を通過する際に除去される。空気中に含まれていたミスト状の液滴は、濾材１４２を通過する際に凝集されて最終的には大きな液滴に成長して落下し、底部に設けられたドレーンノズル１４３を経て外部に排出される。液滴、固形物を除去された空気は、アウトレットノズル１４４に連結されたダンパー１４５により流量を制御された上でブロアー１３０の下流側から排出される。

濾材１４２は固形物やオイルにより目詰まりを起こし、出入り口の差圧が交換基準値（２００ｍｍＡｑ）に達した時点、または使用開始後１年に達した時点で寿命到来とみなされてフィルター装置１４０を新品と交換することとなる。即ち、フィルター装置１４０が目詰まりすることによって潤滑油タンク１１０内の真空状態が十分に確保できなくなった場合には、最悪の場合、タービンロータ軸受から漏油する虞があるため、ガスタービンの運転を停止した上で、フィルター装置１４０を新たなものと交換する必要がある。特に、フィルター装置の標準納期は１．５ヶ月程度と長期間になるため、定期的な交換期間内にフィルター装置が使用不能に陥った場合に新たにフィルター装置１４０をメーカーに発注すると、納品されて設置が完了するまでの間は当該ガスタービンを含む潤滑油供給系が稼動し得ない状態が継続することとなる。

このような不具合に対処するための改善策はこれまで提案されていない。
なお、予備のフィルター装置１４０を緊急事態に備えて予め多数保管、管理しておくことも可能であるが、１年間の定期交換用のフィルター装置を除けば、使用する時期が判然としない緊急用のフィルター装置を事前に購入して保管し続けることは、保管場所の確保、管理手数等を考慮すると好ましくない。
特開平１０−３１１２０６号公報

以上のようにＬＮＧコンバインドサイクル発電システムにおいては、ガスタービンに対して潤滑油を供給するための潤滑油供給系は、オイルミストセパレータのフィルター装置が目詰まりを起こしたり、定期交換時期に達したときに、これを交換するために当該潤滑油供給系に属するガスタービンの稼動を停止する必要があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ある潤滑油供給系に属するオイルミストセパレータのフィルター装置が目詰まりを起こしたり、定期交換時期に達したためにフィルター装置の交換が必要になった場合であっても、ガスタービンの稼動を継続することができる潤滑油タンク間の連結構造、及び潤滑油供給システムの運転方法を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る潤滑油タンク間の連結構造は、ガスを燃焼させることにより回転駆動するガスタービンと、潤滑油を収容した潤滑油タンクと、該潤滑油タンク内の潤滑油をガスタービンのタービンロータ軸受に供給する潤滑油供給管と、該タービンロータ軸受に負圧を供給することにより軸受外部から吸引した空気により潤滑油の漏出を防止すると共に、前記潤滑油タンク内の上部空間内にミスト状潤滑油排出管を介して負圧を供給することによりミスト状潤滑油をタンク外へ吸引し且つ該潤滑油タンク内を真空雰囲気に保持するオイルミストセパレータと、からなる潤滑油供給系を少なくとも２系統備えた潤滑油供給システムにおいて、
前記各潤滑油供給系を構成する各潤滑油タンク外壁の適所に前記潤滑油タンク内の上部空間と連通するように夫々設けた連結部と、各連結部を開閉する開閉弁と、一方の潤滑油タンクに設けた前記連結部と他の一つの潤滑油タンクに設けた前記連結部とを着脱自在に連結する連結管体と、を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記各タービンロータ軸受と前記各オイルミストセパレータとの間を夫々連通接続する負圧供給管と、前記各タービンロータ軸受と前記各負圧供給管内部との間を連通させる連通パイプを備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の潤滑油タンク間の連結構造を利用した潤滑油供給システムの運転方法であって、一方の前記潤滑油供給システムを構成するオイルミストセパレータの作動不良に起因して該一方の潤滑油タンク内の真空状態が低下した場合に、前記連結管体を介してオイルミストセパレータが正常作動している他の潤滑油供給系の前記連結部とを連結し、且つ前記各開閉弁を開放することにより、正常作動している前記他のオイルミストセパレータを利用して前記一方の潤滑油タンク内の真空状態を維持するように構成したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２に記載の潤滑油タンク間の連結構造を利用した潤滑油供給システムの運転方法であって、一方の前記潤滑油供給系を構成するオイルミストセパレータの作動不良に起因して該一方の潤滑油タンク内の真空状態が低下した場合に、前記連結管体を介してオイルミストセパレータが正常作動している他の潤滑油供給系の前記連結部とを連結し、且つ前記各開閉弁を開放することにより、正常作動している前記他のオイルミストセパレータを利用して前記一方の潤滑油タンク内の真空状態を維持すると共に、前記連通パイプを介して前記タービンロータ軸受に負圧を供給するように構成したことを特徴とする。

本発明の潤滑油タンク間の連結構造は、各潤滑油供給系を構成する各潤滑油タンク外壁の適所に各潤滑油タンク間を連結するための連結部と、各連結部を開閉する開閉弁と、一方の潤滑油タンクに設けた前記連結部と他の一つの潤滑油タンクに設けた前記連結部とを着脱自在に連結する連結管体と、を備えたので、ある潤滑油供給系に属するオイルミストセパレータのフィルター装置が目詰まりを起こしたり、定期交換時期に達したためにフィルター装置の交換が必要になった場合であっても、ガスタービンの稼動を継続することができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明に係る潤滑油タンク間の連結構造、及び潤滑油供給システムの運転方法を説明するための概略構成図である。なお、図２に示した潤滑油供給系の概略構成図、図３に示した車軸、及びタービンロータ軸受の要部構成説明図、及び図４に示したオイルミストセパレータの構成図を併せて参照しつつ説明する。

この潤滑油タンク間の連結構造１は、２つの潤滑油供給系Ａ、Ｂを構成する各潤滑油タンク１１０Ａ、１１０Ｂ外壁の適所に各潤滑油タンク間を連結するための連結部１０Ａ、１０Ｂと、各連結部１０Ａ、１０Ｂを開閉する開閉弁１１Ａ、１１Ｂと、一方の潤滑油タンク１１０Ａに設けた連結部１０Ａと他の一つの潤滑油タンク１１０Ｂに設けた連結部１０Ｂとの間を着脱自在に連結する連結管体１２と、を備えている。
各潤滑油タンク１１０Ａ、１１０Ｂから夫々延びる各潤滑油供給管１１１Ａ、１１１Ｂは、ポンプ１１２Ａ、１１２Ｂを備え、各ポンプからの吸引力によって各ガスタービン１００Ａ、１００Ｂを構成する図示しないタービンロータ軸受に対して、各タンク内の潤滑油を供給する。

オイルミストセパレータ１２０Ａ、１２０Ｂは、各潤滑油タンク１１０Ａ、１００Ｂ内の上部空間内にミスト状潤滑油排出管１１５Ａ、１１５Ｂを介して負圧を供給することにより潤滑油タンク内に溜まったミスト状潤滑油をタンク外へ吸引し、且つ潤滑油タンク内を真空雰囲気（例えば、−５０ｍｍＡｇ）に保持する機能を有している。更に、オイルミストセパレータ１２０は、タービンロータ軸受１０１に負圧を供給することにより軸受外部から吸引した空気により潤滑油の漏出を防止する手段でもある（詳細は図４についての説明を流用する）。

本発明の特徴的な構成は、ガスを燃焼させることにより回転駆動するガスタービン１００と、潤滑油を収容した潤滑油タンク１１０と、潤滑油タンク内の潤滑油をガスタービン１００のタービンロータ軸受に供給する潤滑油供給管１１１と、タービンロータ軸受１０１に負圧を供給することにより軸受外部から吸引した空気により潤滑油の漏出を防止すると共に、潤滑油タンク内の上部空間内にミスト状潤滑油排出管１１５を介して負圧を供給することによりミスト状潤滑油をタンク外へ吸引し且つ潤滑油タンク内を真空雰囲気に保持するオイルミストセパレータ１２０と、からなる潤滑油供給系を少なくとも２系統Ａ、Ｂ備えた潤滑油供給システムにおいて、各潤滑油供給系Ａ、Ｂを構成する各潤滑油タンク１１０Ａ、１１０Ｂの外壁（上面）の適所に設けた各潤滑油タンク間を着脱自在に連結するための連結部１０Ａ、１０Ｂと、各連結部を開閉する開閉弁１１Ａ、１１Ｂと、一方の潤滑油タンクに設けた連結部と他の一つの潤滑油タンクに設けた連結部とを連結する連結管体１２と、を備えた構成にある。

更に、各潤滑油供給系Ａ、Ｂを構成する各タービンロータ軸受１０１Ａ、１０１Ｂと各軸受と対応する潤滑油タンク内部との間を連通させる連通パイプ２０Ａ、２０Ｂを備えた構成も特徴的である。各連通パイプ２０Ａ、２０Ｂは、夫々タービンロータ軸受１０１Ａ、１０１Ｂの軸受箱上部に接続された負圧供給管１２１Ａ、１２１Ｂの適所と連通接続されることにより、潤滑油タンク１１０Ａ、１１０Ｂ内と軸受箱内とを連通させるように構成している。従って、各軸受箱内には各連通パイプ２０Ａ、２０Ｂを介して各潤滑油タンク内の負圧が供給されている。

各潤滑油供給系Ａ、Ｂに属するオイルミストセパレータ１２０Ａ、１２０Ｂは、２つの潤滑油タンク内を同時に所定の真空状態に維持するに足る程度のパワーを有している。
例えば一方の潤滑油系統Ａを構成するオイルミストセパレータ１２０Ａの吸引力が図４中に示した如きフィルター装置の目詰まり発生によって低下した場合には潤滑油タンク１１０Ａ内の真空度が低下することによってタンク内に水分や異物が滞留し易くなると共に、ガスタービン１００Ａの軸受部からオイル漏れが発生し易くなるため、ユニットの運転が困難となってくる。

このように一方のオイルミストセパレータ１２０Ａ側のフィルター装置が不調となった場合に、本発明では、両潤滑油タンク１１０Ａ、１１０Ｂに夫々設けた連結部１０Ａ、１０Ｂに対して連結管体１２の両端部を夫々連結すると共に、各開閉弁１１Ａ、１１Ｂを開放する。
この結果、フィルター装置の目詰まり等によって作動不良に陥った不調側の潤滑油供給系Ａに対して、健全側の潤滑油供給系Ｂのオイルミストセパレータ１２０Ｂから負圧が十分に供給されることとなり、不調側の潤滑油タンク１１０Ａ内を真空状態に維持するばかりでなく、不調側の連通パイプ２０Ａ、及び負圧供給管１２１Ａを経由して不調側のタービンロータ軸受１０１Ａの軸受箱内に負圧を同時に供給することが可能となる。

このように本発明では、一方の潤滑油供給系Ａを構成するオイルミストセパレータ１２０Ａの作動不良に起因して一方の潤滑油タンク１１０Ａ内の真空状態が低下した場合に、連結管体１２を介してオイルセパレータ１２０Ｂが正常作動している他の潤滑油供給系Ｂの連結部１０Ｂと不調側のタンクの連結部１０Ａとを連結し、且つ前記各開閉弁１１Ａ、１１Ｂを開放することにより、正常作動している他のオイルミストセパレータ１２０Ｂを利用して一方の潤滑油タンク１１０Ａ内の真空状態を維持するようにした。

また、不調側の連通パイプ２０Ａを介して不調側のタービンロータ軸受の軸受室内に負圧を供給するように構成した。
このように、連結管体１２を用いて両潤滑油タンク間を連結することにより、潤滑油タンク１１０Ａ内を真空に維持すると共に、タービンロータ軸受１０１Ａにおける潤滑油漏れを防止して潤滑油タンク１１０Ａ内への水分や異物の滞留を防止すると共に、ガスタービン１００Ａの軸受部からのオイル漏れをも同時に防止することができる。

本発明に係る潤滑油タンク間の連結構造、及び潤滑油供給システムの運転方法を説明するための概略構成図である。 ガスタービンに対して潤滑油を供給するための潤滑油供給系の概略構成図である。 車軸、及びタービンロータ軸受の要部構成説明図である。 オイルミストセパレータの構成を示す断面図である。

符号の説明

１…連結構造、１０Ａ、１０Ｂ…連結部、１１Ａ、１１Ｂ…開閉弁、１２…連結管体、２０Ａ、２０Ｂ…連通パイプ、１００…ガスタービン、１００Ａ、１００Ｂ…ガスタービン、１０１…タービンロータ軸受、１０１Ａ、１０１Ｂ…タービンロータ軸受、１０２…車軸、１１０…潤滑油タンク、１１０Ａ、１１０Ｂ…潤滑油タンク、１１１…潤滑油供給管、１１１Ａ、１１１Ｂ…潤滑油供給管、１１２…ポンプ、１１２Ａ、１１２Ｂ…ポンプ、１１３…排出管、１１５…ミスト状潤滑油排出管、１１５Ａ、１１５Ｂ…ミスト状潤滑油排出管、１２０…オイルミストセパレータ、１２０Ａ、１２０Ｂ…オイルミストセパレータ、１２１…負圧供給管、１２１Ａ、１２１Ｂ…負圧供給管、１２２…外部配管、１３０…ブロアー、１３１…モータ、１４０…フィルター装置、１４１…入口ノズル、１４２…濾材、１４３…ドレーンノズル、１４４…アウトレットノズル、１４５…ダンパー。

Claims (4)

1. ガスを燃焼させることにより回転駆動するガスタービンと、潤滑油を収容した潤滑油タンクと、該潤滑油タンク内の潤滑油をガスタービンのタービンロータ軸受に供給する潤滑油供給管と、該タービンロータ軸受に負圧を供給することにより軸受外部から吸引した空気により潤滑油の漏出を防止すると共に、前記潤滑油タンク内の上部空間内にミスト状潤滑油排出管を介して負圧を供給することによりミスト状潤滑油をタンク外へ吸引し且つ該潤滑油タンク内を真空雰囲気に保持するオイルミストセパレータと、からなる潤滑油供給系を少なくとも２系統備えた潤滑油供給システムにおいて、
   前記各潤滑油供給系を構成する各潤滑油タンク外壁の適所に前記潤滑油タンク内の上部空間と連通するように夫々設けた連結部と、各連結部を開閉する開閉弁と、一方の潤滑油タンクに設けた前記連結部と他の一つの潤滑油タンクに設けた前記連結部とを着脱自在に連結する連結管体と、を備えたことを特徴とする潤滑油タンク間の連結構造。
2. 前記各タービンロータ軸受と前記各オイルミストセパレータとの間を夫々連通接続する負圧供給管と、
   前記各タービンロータ軸受と前記各負圧供給管内部との間を連通させる連通パイプを備えたことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油タンク間の連結構造。
3. 請求項１に記載の潤滑油タンク間の連結構造を利用した潤滑油供給システムの運転方法であって、
   一方の前記潤滑油供給系を構成するオイルミストセパレータの作動不良に起因して該一方の潤滑油タンク内の真空状態が低下した場合に、前記連結管体を介して該一方の潤滑油供給系の前記連結部と、オイルミストセパレータが正常作動している他の潤滑油供給系の前記連結部とを連結し、且つ前記各開閉弁を開放することにより、正常作動している前記他のオイルミストセパレータを利用して前記一方の潤滑油タンク内の真空状態を維持するように構成したことを特徴とする潤滑油供給システムの運転方法。
4. 請求項２に記載の潤滑油タンク間の連結構造を利用した潤滑油供給システムの運転方法であって、
   一方の前記潤滑油供給系を構成するオイルミストセパレータの作動不良に起因して該一方の潤滑油タンク内の真空状態が低下した場合に、前記連結管体を介して該一方の潤滑油供給系の前記連結部と、オイルミストセパレータが正常作動している他の潤滑油供給系の前記連結部とを連結し、且つ前記各開閉弁を開放することにより、正常作動している前記他のオイルミストセパレータを利用して前記一方の潤滑油タンク内の真空状態を維持すると共に、前記連通パイプを介して前記タービンロータ軸受に負圧を供給するように構成したことを特徴とする潤滑油供給システムの運転方法。

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