JP6130799B2 - タービン油とタービン組付け油及び該組付け油の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タービン油とタービン軸を軸受に組み付ける際に必要なタービン組付け油及び該組付け油の製造方法に関する。

蒸気タービン若しくはガスタービンのタービン軸は、隣接して設けられる他のタービンのタービン軸や、発電機の回転軸や、回転機械の回転軸と、ロータカップリングを介して接続される。

図２に示すように、タービン軸１と、隣り合わせて設けられる他のタービン軸２とをロータカップリング３を介して接続するようになっている場合、タービンの組み付けの際に、夫々の回転軸１、２の中心を調整して芯出しを行ってからロータカップリング３の固定ボルト４を締め付けて連結する。

この芯出しの際には、タービン軸１を支持する上下２分割の軸受（例えば、ホワイトメタル、銅合金、樹脂等）５は、上下２分割の上半側を組み付けない状態で下半側５ａの軸受面上に支持してタービン軸１の芯出をするために、作業者によってタービン軸１を数回転、空転させることが行われている。
この空転作業の際に、下半側５ａの軸受面７上に組付け油９を塗布することで、タービン軸１を回転させ易くするとともに、回転の際にタービン軸１と下半側５ａの軸受面７との焼き付きを防止している。従って、組付け油は稼働時に軸受に供給されるタービン油に比べて動粘度が高いものが用いられている。
また、隣の他のタービン軸２においても同様に、軸受１１の軸受面１３上に組み付け油９を塗布して芯出しが行われる。

そして、ロータカップリング３によって両軸を締結し、タービンが設置された後には、組付け油９を塗布した状態のまま、上半側５ｂの軸受が組付けられて、タービン油がタービン油の循環経路を通って軸受面７に充填される。例えば、図２の符号１５で示す循環油供給部に図示しない供給配管を通って軸受面７に供給されるようになっている。
そのタービン油の充填に伴い、組付け油９はその役目を終え、除去されることなく（軸受が組み立てられているので除去は難しい）タービン油と混合されて分散して、タービン油の循環経路を通ってタービン油の油タンクに戻り、さらに循環する。

一方、タービン組付け油のような工業用潤滑油の組成物に関する発明として、特開２００４−２５０５０４号が挙げられる。この特許文献１には、油圧作動油、工作機械油、歯車油、圧縮機油、タービン油、軸受油、グリース等の安全性の面と、潤滑油の実用性能の両面から、熱酸化安定性、潤滑性、耐水性、ろ過特性に優れた潤滑油組成部について開示されている。

特開２００４−２５０５０４号公報

前述のよう、組付け油は、タービン油の充填に伴いその役目を終え、除去されることなくタービン油と混合されて分散する。このため、組付け油として、例えば、ＳＴＰ社の商品名「ＳＴＰオイルトリートメント」（エンジンオイル強化剤）を使用した場合には、タービン油の劣化に伴って、ＳＴＰオイルトリートメントに含まれている清浄分散剤としての過塩基性カルシウムスルホネート（ＣａＣＯ３を含む）や、酸化防止剤としてのアルキルジチオりん酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）が劣化し、該劣化変質物質が、タービン軸受のホワイトメタル面に堆積し、堆積物による断熱作用によって軸受温度が上昇するおそれを有している。

また、タービン油そのもの、またはタービン油と同等の動粘度を有した潤滑油を、この組付け油として使用した場合には、動粘度が不足してしまい、組付け油の機能、すなわちタービン軸を作業者が空転できる程度に保持でき難く、組付け油としては不適当である。

さらに、組付け油としての動粘度を確保する必要があるが、密度レベルがタービン油に比べて大きすぎると、タービン油の循環系を構成するオイルタンク内や、循環経路の配管におけるオイル滞留箇所において、沈降して底部に堆積する問題が生じる。その結果、循環経路における流通損失が増大して、適切な潤滑機能および冷却機能が得られない恐れも有している。

前記特許文献１には、このような、組付け油としての機能、つまり作業者が、タービンを下半側の軸受面上に支持して空転可能な低摩擦性を確保でき動粘度を有しつつ、沈降の問題や、劣化変質物質の堆積（デポジット）の問題を解消できる組付け油の組成については、開示されていない。

そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油において、タービンを空転可能な低摩擦性を確保できる動粘度を有しつつ、タービン油との密度差による油タンク内等での沈降の問題や、劣化変質物質の堆積の問題を解消できるタービン油とタービン組付け油及び該組付け油の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、第１の発明は、タービン稼働時にタービン軸の軸受部分に供給されるタービン油と、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油とにおいて、
前記タービン組付け油は、前記タービン油の動粘度より高く、４０℃の動粘度が３０００〜６０００ｃＳｔであり、且つ１５℃における密度が、前記タービン油の密度範囲である０．８１〜０．８７ｇ／ｃｍ ^３ の範囲であることを特徴とする。

かかる発明によれば、組付け油の動粘度はタービン油より高く、４０℃の動粘度が３０００〜６０００ｃＳｔ（図１のＱ範囲参照）に設定されることによって、従来から組付け油として使用していたＳＴＰオイルトリートメントが有している動粘度と同等の動粘度は確保されるため、タービンを下半側の軸受面上に保持して空転する際のすべり抵抗を低減でき、組み付け油としての機能は得られる。
なお、３０００ｃＳｔ以下になるとタービンを支持して空転を容易にする組付け油としての機能が低下するとともに、６０００ｃＳｔ以上になる動粘度が高くなり作業者による空転作業が重くなり作業しにくくなる問題がある。

また、該組付け油の１５℃における密度が前記タービン油と同等であるので、組付け油が、タービン組付け後に稼働を開始して、タービン油の循環経路内に流されて油タンクにも戻っても、密度差によるタンク内やその循環油の経路内での沈降は生じ難く、その結果、循環経路における流路抵抗の増大による潤滑機能の弊害が抑えられる。

しかも、本発明の組付け油には、従来使用していたＳＴＰオイルトリートメントに含まれている清浄分散剤としての過塩基性カルシウムスルホネート（ＣａＣＯ３を含む）や、酸化防止剤としてのアルキルジチオりん酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）を含まれないため、劣化変質物質が、タービン軸受のホワイトメタル面に堆積する問題も生じないため、堆積物による断熱作用によって軸受温度が上昇するおそれも解消される。

実施形態においては、前記組付け油の密度は、具体的には、０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ^３（図１のＰ範囲参照）であるとよい。この範囲の密度であれば、市販されているタービン油や従来使用しているタービン油とほぼ同等の範囲であるため、タービン油の循環経路およびタンク内において組み付け油が沈降して堆積する問題も生じ難い。

また、本発明の第２の発明は、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油の製造方法において、
１５℃における密度が０．８１〜０．８７ｇ／ｃｍ ^３ であり、４０℃における動粘度が１０００〜３１００ｃＳｔを有する基油を用意し、該基油に対して粘度指数向上剤を添加して混合し、１５℃における密度を０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ^３の範囲とし、４０℃における動粘度を増大させて３０００〜６０００ｃＳｔにすることを特徴とする。

かかる発明によれば、既存の基油に対して粘度指数向上剤を添加混合して所定の密度及び動粘度の範囲、即ち、密度を０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ^３の範囲に維持しつつ動粘度を増大させて３０００〜６０００ｃＳｔにするだけでよいため、簡単に、タービンを下半側の軸受面上に保持して空転する際のすべり抵抗を低減し、さらに沈降を防ぐことができる組付け油を製造することができる。

さらに、粘度指数向上剤を添加して製造するため、この粘度指数向上剤は、一般に、ポリアルキルメタクリレートやポリイソブチレンが含まれるため、前述のＳＴＰオイルトリートメントに含まれている清浄分散剤としての可塩基性カルシウムスルホネート（ＣａＣＯ３を含む）や、酸化防止剤としてのアルキルジチオりん酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）による劣化変質物質の堆積も生じない。

本発明によれば、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油において、タービンを空転可能な低摩擦性を確保できる動粘度を有しつつ、タービン油との密度差による油タンク内等での沈降の問題や、劣化変質物質の堆積の問題を解消できるタービン組付け油及び該組付け油の製造方法が得られる。

動粘度と密度との関係を示し、各種タービン油、従来組付け油、実施例１、２のタービン組付け油の場合における関係を示す。 タービンの組付け時に、タービン組付け油が塗布される箇所を説明するためのカップリング、及び軸受周りの構成を示す説明図である。 従来の組み付け油と、実施例１、２におけるタービン油との沈降速度比の関係を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図２は、本発明のタービン組付け油が適用される、タービンの組み付け状態を示す説明図であり、図２より、タービン軸１と、隣の合わせて設けられた他のタービン軸２とをロータカップリング３を介して接続するようになっている場合、タービンの組み付けの際に、夫々の回転軸１、２の中心を調整して芯出しを行ってからロータカップリング３の固定ボルト４を締め付けて連結する。

この芯出しの際には、タービン軸１を支持する上下２分割の軸受（ホワイトメタル）５は、上下２分割の上半側を組み付けない状態で下半側５ａの軸受面上に支持してタービン軸１の芯出をするために、作業者によってタービン軸１を数回転、空転させることが行われている。
この空転作業の際に、下半側５ａの軸受面７上に組付け油９を塗布することで、タービン軸１を回転させ易くするとともに、回転の際にタービン軸１と下半側５ａの軸受面７との焼き付きを防止している。従って、組付け油は稼働時に軸受に供給されるタービン油に比べて動粘度が高いものが用いられている。
また、隣の他のタービン軸２においても同様に、軸受１１の軸受面１３上に組み付け油９を塗布して芯出しが行われる。

そして、ロータカップリング３によって両軸を締結し、タービンが設置された後には、組付け油９を塗布した状態のまま、上半側５ｂの軸受が組付けられて、タービン油がタービン油の循環経路を通って軸受面７に充填される。例えば、図２の符号１５で示す循環油供給部に図示しない供給配管を通って軸受面７に供給されるようになっている。
そのタービン油の充填に伴い、組付け油９はその役目を終え、除去されることなく（軸受が組み立てられているので除去は難しい）タービン油と混合されて分散して、タービン油の循環経路を通ってタービン油の油タンクに回収されて循環するようになっている。
以上の説明は、背景技術として既に説明した内容と同様である。
次に、このタービン組付け油について説明する。

（第１実施例）
第１実施例の組付け油は、表１に示すように、基油としては、エクソンモービル社の「エクソンスペクトラシンウルトラ３００」を用い、該基油に対して、粘度指数向上剤として三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を用い、該粘度指数向上剤を添加して調整したものである。

すなわち、組付け油を製造するには、表１のように「エクソンスペクトラシンウルトラ３００」に三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を添加して混合し、その混合の際には、三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を１〜３５重量％混合するだけの簡単な手法によって、製造することができる。

粘度指数向上剤の添加量が３５重量％の割合を超えると、密度も増大し、０．８７を超えるため、３５％以下が適切である。図１に示すように、０．８７５を超えると、従来の組付け油１、２の密度に近づき、沈降が生じやすくなり沈降防止効果が薄れるため、密度は、０．８７５より小さく０．８７以下と設定し、「アクルーブ７０２」を１〜３５重量％混合することが好ましい。
なお、基油の「エクソンスペクトラシンウルトラ３００」は、表１に示すように１５℃の密度が０．８５２で、４０℃の動粘度が３１００ｃＳｔの特性を有している。

表１の密度と動粘度との関係を図１に示す。
図１において、実施例１の値を×印で示す（図１のＣ部）。この図１において、本実施形態の基油は、（基油１）として示したものであり、タービン油３は一般量販店で市販されているタービン油を確認したものである。また、さらに、従来の組付け油に対しては、従来組付け油１〜３（図１のＢ部）として示している。

図１より、実施例１の密度と動粘度の範囲（１〜３５重量％混合）は、従来組み付け油１、２（図１参照）としての粘度３４００〜４０００（ｃＳｔ、４０℃）の範囲にほぼ位置するとともに、市販タービン油並みの密度（０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ³）（図１のＡ部）の範囲を有することが確認された。

これによって、実施例１のタービン組付け油は、タービン軸を支持するタービン組付け油において、タービンを空転可能な低摩擦性を確保できる動粘度を有しつつ、タービン油との密度差による油タンク内等での沈降の問題を解消できる。

なお、基油として、エクソンスペクトラシンウルトラ３００を用いた説明をしたが、他に、市販されているＳＫルブリカンツ社の「ＳＫ ＹＵＢＡＳＥ」や「ＳＫ ＰＨＡＺＯＬ」、エクソンモービル社の「エクソンスペクトラシン」、「エクソンスペクトラシンプラス」、ＪＸ日鉱日石エネルギーの「ＪＸスーパーオイルＭシリーズ」、「ＪＸスーパーオイルＮシリーズ」、出光興産の「ダイアナフレシア」等の中で、１５℃における密度が０．８１〜０．８７ｇ／ｃｍ^３のものを、潤滑油基油として用いてもよい。

（第２実施例）
第２実施例のタービン組付け油は、図１、表２に示すように、基油（基油２）としてエクソンモービルケミカル社の「エクソンスペクトラシンウルトラ１５０」を用い、これに対して、粘度指数向上剤として三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を用いて添加して調整したものである。
タービン組付け油の製造方法は第１実施例と同様であり、「エクソンスペクトラシンウルトラ１５０」に三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を添加して混合することで製造する。三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」は、一定範囲（例えば４０〜４５重量％）混合するだけの簡単な手法によって製造できる。
なお、「エクソンスペクトラシンウルトラ１５０」は、表１に示すように１５℃の密度が０．８５０で、４０℃の動粘度が１５００ｃＳｔの特性を有している。

表２の密度と動粘度との関係を図１に示す。
図１において、実施例２の＋印で示す密度と動粘度の範囲（４０〜４５重量％混合）は、従来組み付け油１、２（図１参照）としての粘度３０００〜４０００（ｃＳｔ、４０℃）の範囲にほぼ位置するとともに、市販タービン油並みの密度（０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ³）を有することが確認された（小数点以下３桁目は四捨五入して判断）。
実施例１と同様に、タービン軸を支持するタービン組付け油において、タービンを空転可能な低摩擦性を確保できる動粘度を有しつつ、タービン油との密度差による油タンク内等での沈降の問題を解消できる。

以上の第１実施例、及び第２実施例の組付け油は、組み付け油としての粘度は、３０００〜６０００（ｃＳｔ、４０℃）の範囲（図１のＱ範囲参照）であることが好ましく、より好ましくは、３４００〜４０００（ｃＳｔ、４０℃）の範囲であり、及び密度は、市販タービン油並みの密度（０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ³）の範囲（図１のＰ範囲参照）を実現できることが確認できた。

なお、３０００ｃＳｔ以下になるとタービンを支持して空転を容易にする組付け油としての機能が低下するとともに、６０００ｃＳｔ以上になる動粘度が高くなり作業者による空転作業が重くなり作業しにくくなる問題があるため、タービン組付け油の動粘度としては、３０００〜６０００（ｃＳｔ、４０℃）の範囲が適当である。

また、実施例１、２において、組付け油の密度を市販タービン油と同等とすることで、組付け油の沈降を防止することを説明したが、この沈降速度については、ストークスの式（下記式（１））に従うため、タービン油と組付け油との密度差に比例するといえる。
例えば、小さい粒子が液体中を沈降する際の終端速度を示すと次のようになる。

Ｖｓ＝Ｄｐ^２（ρｐ−ρｆ）ｇ／１８μ （１）
但し、Ｖｓ：終端速度、Ｄｐ：粒子径、ρｐ：粒子の密度、ρｆ：流体の密度、ｇ：重力加速度、μ：流体の粘度

従って、この沈降速度が密度差に比例するという関係を用いて、例えば、タービン油と、従来油（図１の従来組付け油１）と、第１実施例と、第２実施例との沈降速度比を算出して比較したものを、表３、及び図３に示す。
従来油を１とした場合において、第１実施例のタービン組付け油では０．１２に、第２実施形態のタービン組付け油では０．３４に低減していることが確認できた。
従来の組付け油に対して、沈降速度が低下して油タンク内でのタービン組付け油の沈降現象が生じ難くなっていることが確認できた。

なお、実施例１、２において、基油にエクソンスペクトラシンウルトラ１５０、３００に対して、粘度指数向上剤として三洋化成工業社の「アクルーブ７０２」を添加した例を説明したが、粘度指数向上剤としてはこれに限らず、他のものを使用してもよく、目標とする密度と動粘度とを有したタービン組付け油を得ることができればよい。
粘度指数向上剤は、ポリマーの溶解度上昇のため全体としての粘度低下を少なくするものであり、代表的には、ポリアルキルメタクリレート、ポリイソブチレン等が挙げられる。

本発明によれば、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油において、タービンを空転可能な低摩擦性を確保できる動粘度を有しつつ、タービン油との密度差による油タンク内等での沈降の問題や、劣化変質物質の堆積の問題を解消できるので、タービン組付け油への適用に有効である。

１、２ タービン軸
３ ロータカップリング
５、１１ 軸受
５ａ 下半側
５ｂ 上半側
７、１３ 軸受面
９ タービン組付け油
１５ 循環油供給部

Claims (3)

1. タービン稼働時にタービン軸の軸受部分に供給されるタービン油と、タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油とにおいて、
   前記タービン組付け油は、前記タービン油の動粘度より高く、４０℃の動粘度が３０００〜６０００ｃＳｔであり、且つ１５℃における密度が、前記タービン油の密度範囲である０．８１〜０．８７ｇ／ｃｍ ^３ の範囲であることを特徴とするタービン油とタービン組付け油。
2. 前記タービン組付け油の１５℃における密度範囲は、０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１に記載のタービン油とタービン組付け油。
3. タービン軸を軸受に組み付ける際に、下側軸受面上に塗布して、タービン軸を支持するタービン組付け油の製造方法において、
   １５℃における密度が０．８１〜０．８７ｇ／ｃｍ ^３ であり、４０℃における動粘度が１０００〜３１００ｃＳｔを有する基油を用意し、
   該基油に対して粘度指数向上剤を添加して混合し、１５℃における密度を０．８３〜０．８７ｇ／ｃｍ^３の範囲とし、４０℃における動粘度を増大させて３０００〜６０００ｃＳｔにすることを特徴とするタービン組付け油の製造方法。
   

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