JPH08261393A - 回転電機の密封油供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転電機の起動時において、密封油系統の弁
操作を行わず、常時空気抜きができ、ハンチングやチャ
タリングを防ぎ装置全体の信頼性を向上する。 【構成】 内部に冷却気体を封入した回転電機１の軸シ
ール部４へ、真空油槽１１から搬送用密封油ポンプ１２
及び差圧調整弁１３が介挿された密封油供給配管１０を
介して冷却気体より高圧の密封油を供給し、軸シール部
を通過した密封油を逆止弁１７が介挿された密封油戻り
配管を介して真空油槽１１へ循環させるとともに、軸受
給油装置６から回転電機１の軸受３へ供給される潤滑油
の一部を密封油として分岐配管１８及び逆止弁１９を介
して真空油槽へ供給する回転電機の密封油供給装置にお
いて、少なくとも一端が各逆止弁１７，１９内の上部位
置に開口された複数の空気抜き配管２１ａ，２１ｂを設
けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機を水素ガス等
で強制冷却する場合に、水素ガスか回転電機の軸貫通部
から漏洩することを防止する密封油を供給する回転電機
の密封油供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機や電動機等の回転電機の回転部材
を冷却する手法の一つとして、回転電機内に水素ガス等
の冷却気体を通流させて、この水素ガスで回転部材を強
制冷却している。この場合、回転軸の軸貫通部分から水
素ガスが大気中に漏洩するのを防止するために、上記回
転軸に対して環状の軸シール部を設けてこの軸シール部
に水素ガスの気圧より高い油を有した密封油を供給し、
この密封油にて水素ガスのシール（密封）を行う。

【０００３】この回転電機の軸シール部に密封油を供給
する回転電機の密封油供給装置は例えば図４に示すよう
に構成されている。例えばタービン発電機等の回転電機
１の回転部材の回転軸２は一対の軸受３で支持されてい
る。回転軸２における各軸受３の内側に回転電機１内の
水素ガスが漏れるのを防止するための一対の軸シール部
４が取付けられている。

【０００４】前記各軸受３には給油配管５を介して軸受
給油装置６が接続されている。軸受給油装置６内には油
槽７が設けられており、この油槽７内の潤滑油が軸受給
油ポンプ８を介して前記各軸受３へ供給される。各軸受
３を通過した潤滑油は戻り配管９を介して軸受給油装置
６内の油槽７へ戻る。

【０００５】また、前記各軸シール部４は密封油供給配
管１０を介して真空油槽１１に接続されている。密封油
供給配管１０には搬送用密封油ポンプ１２及び差圧調整
弁１３が介挿されている。真空油槽１１内にはフロート
弁１４が設けられており、真空油槽１１の圧力は真空ポ
ンプ１５で減圧される。

【０００６】真空油槽１１は、内部圧力を真空ポンプ１
５で減圧することによって、内部に貯溜した密封油を脱
気、脱水処理する機能を有する。またフロート弁１４
は、真空油槽１１内の密封油量を一定油面に制御する。

【０００７】この真空油槽１１の密封油は搬送用密封油
ポンプ１２で密封油供給配管１０へ供給されるが、差圧
調整弁１３にて、回転電機１の回転速度や機内水素ガス
圧力等の条件によって弁開度を自動的に調節し、各軸シ
ール部４に供給する密封油の供給油圧が回転電機１内の
水素ガスの気圧より常に所定の値だけ高くなるように供
給油圧と水素ガス圧の差圧が一定に保持される。

【０００８】各軸シール部４を通過した密封油は、軸受
３からの潤滑油と合流して戻り配管９を介して軸受給油
装置６内の油槽７へ戻るが、その一部は、密封油戻り配
管１６及びフロート弁１４を介して真空油槽１１へ戻
る。

【０００９】そして、この密封油戻り配管１６には逆流
防止用の逆止弁１７が介挿されている。さらに、軸受給
油装置６から給油配管５を介して各軸受３へ供給される
潤滑油の一部は分岐配管１８を介して密封油として真空
油槽１１に供給される。なお、この分岐配管１８にも逆
流防止用の逆止弁１９が介挿されている。

【００１０】さらに、密封油戻り配管１６及び分岐配管
１８を介して真空油槽１１へ戻る密封油の一部は逆止弁
２０を介して、密封油供給配管１０へ供給される。この
ような構成の回転電機の密封油供給装置において、通常
運転時には、軸受給油装置６から蒸気タービンや発電機
等の回転電機１の各軸受３に供給している潤滑油の一部
が、分岐配管１８を経て、真空油槽１１内のフロート弁
１４を通り真空油槽１１に密封油として供給される。

【００１１】真空油槽１１内の密封油は、真空ポンプ１
５により脱気、脱水処理された後、搬送用密封油ポンプ
１２及び差圧調整弁１３で所定の圧力に調整されて、密
封油供給配管１０を通流して、回転電機１の各軸シール
部４へ供給され、油膜により機内の水素ガスが外部へ漏
洩するのを防止する。各軸シール部４へ供給された密封
油は、捩り配管９を介して潤滑油として油槽７へ戻ると
共に、その一部が密封油戻り配管１６を介して真空油槽
１１へ戻る。

【００１２】また、真空油槽１１内の密封油量が既定量
以下に低下した場合は、フロート弁１４が開いて、軸受
給油装置６から潤滑油が給油配管５及び分岐配管１８を
介して密封油として真空油槽１１内に補充される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す回転電機の密封油供給装置においても、まだ改良す
べき次のような課題があった。すなわち、例えば回転電
機１に対する定期点検作業を実施する場合、軸受給油ポ
ンプ８を停止すると、蒸気タービンや発電機等の回転電
機１の各軸受３に対する潤滑油の供給が停止される。各
軸受３の潤滑油は戻り配管９を介して油槽７に戻り貯溜
される。その結果、給油配管５や分岐配管１８内は空気
が充満する。

【００１４】同様に、搬送用密封油ポンプ１２を停止す
ると、回転電機１の各軸シール部４の密封油は戻り配管
９を介して油槽７へ貯溜されると共に、その一部が密封
油戻り配管１６を介して真空油槽１１へ貯溜されるた
め、密封油戻り配管１６に空気が充満する。

【００１５】そして、定期点検作業が終了して、軸受給
油装置６の軸受給油ポンプ８を運転すると、給油配管５
内の空気の大半は各軸受４部の図示しない空気抜き管よ
り排出される。また、各軸受３の一部又は分岐配管１８
内の残留空気はこの分岐配管１８内を真空油槽１１へ転
送されて、この真空油槽１１内で真空ポンプ１５で外部
へ排気される。

【００１６】同様に、搬送用密封油ポンプ１２を起動す
ると、密封油供給配管１０及び密封油戻り配管１６内の
空気はこの密封油戻り配管１６内を真空油槽４へ転送さ
れて、この真空油槽４内で真空ポンプ１５で外部へ排気
される。

【００１７】しかし、この時、残留空気は真空ポンプ１
５で全て排気れことはなく、その残留空気の一部が分岐
配管１８及び密封油戻り管１６に設置された逆止弁１
９，１７の弁箱内上部に滞留して空気溜りを形成する。

【００１８】真空油槽１１に供給される密封油中に溶解
している空気は、この真空油槽１１で脱気される。しか
し、供給される密封油中の溶解空気は真空油槽１１内の
フロート弁１４位置から分離が始まり、分離された気泡
は真空油槽１１内で開放される。

【００１９】この時フロート弁１４部で気泡のため振動
が発生すると共に供給される密封油に圧力変動が生じ
る。この圧力変動は逆止弁１９，１７内に滞留した空気
溜りを圧縮し、その反動波がフロート弁１４と逆止弁１
５，１７の間を往復しハンチング現象が発生する。フロ
ート弁１４の振動と圧力変動が相互に作用して共振する
とこのハンチング現象は増大し大きな圧力変動となる。

【００２０】その結果、密封油系統内の逆止弁１７，１
９にチャタリング現象が惹起させる。通常、真空油槽１
１に供給される密封油の圧力変動幅はせいぜい２〜３ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 程度であるが、チャタリング現象が発生す
るとこの圧力変動幅は−１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² にも達
する。

【００２１】さらに、一旦、チャタリング現象が発生す
ると、このチャタリング現象は自然には容易に集束しな
いので、作業員が人為的に逆止弁１５，１７の弁操作を
行う必要があるばかりではなく、回転電機１の冷却気体
をシールドする装置本来の機能に対して、次のような課
題があった。 （１） チャタリングが発生すると密封油系統内の圧
力、特に差圧調整弁１３の一次側の圧力が変動するた
め、回転電機１の回転軸２の各軸シール部４に供給する
密封油の油圧の制御が不安定になり回転電機１内の水素
ガスに対するシール（密封）性能が低下する問題があ
る。 （２） チャタリングが発生すると、上述した圧力変動
に起因して、密封油系統の複数箇所に配設された圧力ス
イッチが作動し、図示しない非常用密封油が起動してし
まう。 （３） さらに、チャタリングが発生すると、密封油系
統の各配管１０，１６，１７が激しく振動し、この状態
が継続した場合、配管の接続フランジ部のボルトや機器
を接続しているボルト等が破断し重大事故に発展する可
能もある。

【００２２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであるり、たとえ定期点検等に起因して、回転電機
の軸シール部に対する密封油の供給を停止した後に、再
起動した場合においても、作業員は弁操作を含む何ら人
為的操作を行うことなく、起動操作のみで直ちに正常に
密封油給油の運転が再開でき、信頼性を大幅に向上でき
る回転電機の密封油供給装置を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、請求項１の発明は、内部に冷却気体を封入した回転
電機の軸シール部へ、真空油槽から搬送用密封油ポンプ
及び差圧調整弁が介挿された密封油供給配管を介して冷
却気体より高圧の密封油を供給し、軸シール部を通過し
た密封油を逆止弁が介挿された密封油戻り配管を介して
真空油槽へ循環させる回転電機の密封油供給装置におい
て、少なくとも一端が逆止弁内の上部位置に開口された
空気抜き配管を設けている。

【００２４】また、請求項２の発明は、内部に冷却気体
を封入した回転電機の軸シール部へ、真空油槽から搬送
用密封油ポンプ及び差圧調整弁が介挿された密封油供給
配管を介して冷却気体より高圧の密封油を供給し、軸シ
ール部を通過した密封油を逆止弁が介挿された密封油戻
り配管を介して真空油槽へ循環させるとともに、軸受給
油装置から回転電機の軸受へ供給される潤滑油の一部を
密封油として分岐配管及び逆止弁を介して真空油槽へ供
給する回転電機の密封油供給装置において、少なくとも
一端が各逆止弁内の上部位置に開口された複数の空気抜
き配管を設けている。また、請求項３の発明は、上述し
た各発明における空気抜き配管に、この空気抜き配管を
通流する流体の流量を所定値に制御する流量制御弁を設
けている。

【００２５】

【作用】このような恒構成の請求項１の記載の回転電機
の密封油供給装置においては、例えば、定期点検等で停
止した後、回転電機を再稼働させるために搬送用密封油
ポンプが運転されると、密封油戻り配管内の空気は逆止
弁内に滞留しようとするが、この逆止弁内の上部位置に
開口された空気抜き配管から排出される。

【００２６】したがって、密封油系統内おける空気溜の
発生を防止することが可能となり、たとえ、真空油槽に
供給される密封油中に溶解される気泡がフロート弁で分
離したとてしも、密封油系統の密封油の流れにハンチン
グが生じることが防止でき、装置全体の信頼性を向上で
きる。

【００２７】また、請求項２の発明のおいては、軸受給
油装置から回転電機の軸受へ供給される潤滑油の一部を
密封油として真空油槽へ供給する場合においては、真空
油槽へ供給する分岐配管に介挿された逆止弁に対して
も、請求項１と同様に空気抜き配管が設けられていい
る。

【００２８】したがって、回転電機の起動時に軸受給油
装置や送用密封油ポンプが起動されると、分岐配管や密
封油戻り配管内の空気は逆止弁の上部から空気抜き配管
で常時排出される。

【００２９】また、空気抜き配管に流量制御弁を設ける
ことによって、この空気抜き配管を介して排気される空
気量が例えばハンチングに同期して振動することを抑制
して、ハンチングの発生をより効果的に抑制できる。

【００３０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の回転電機の密封油供給装置の概略構
成を示す系統図であり、図２は一般的な逆止弁の構造を
示す断面模式図である。

【００３１】なお、図４に示した従来のと密封油供給装
置と同一部分には同符号が付してある。したがって、重
複する部分の詳細説明は省略されている。この実施例の
密封油供給装置においては、回転電機１の回転軸２に設
けられた各軸シール部４を通過した密封油を真空油槽１
１内のフロート弁１４へ導く密封油戻り配管１６に設け
られた逆止弁１７に空気抜き配管２１ａの一端が取付け
られている。

【００３２】また、回転電機１の回転軸２を支持する各
軸受３に潤滑油を供給する供給配管５から、潤滑油の一
部を密封油として真空油槽１１内に供給する分岐配管１
８にに設けられた逆止弁１９に空気抜き配管２１ｂの一
端が取付けられている。

【００３３】各空気抜き配管２１ａ，２１ｂの各他端は
共通配管２２を介して前記真空油槽１１内のフロート弁
１４へ導かれている。そして、この共通配管２２に流量
制御弁２３が介挿されている。

【００３４】図２は密封油戻り配管１６に設けられた逆
止弁１７の概略構成を示す断面模式図である。逆止弁１
７の弁箱２５内のほぼ中央位置に上端が弁箱２５の上側
壁に矢印Ｃ方向に回動自在に支持された弁本体２６が設
けられている。したがって、この弁本体２６は密封油戻
り配管１６から図中矢印Ａ方向に流れる密封油を右方向
（矢印Ａ方向）へ通流させるが、矢印Ａ方向と反対方向
へ流れる密封油を阻止する。

【００３５】そして、この逆止弁１７に空気が流入する
と弁箱２５内の上部位置に空気溜り２７が形成される。
弁箱２５の上壁における空気溜り２７発生位置の蓋体２
８に前述した空気抜き配管２１ｂの下端が貫通して、こ
の空気溜り２７内に開口している。したがって、空気溜
り２７の空気は空気抜き配管２１ｂ内を矢印Ｂ方向に流
れる。その結果、この空気溜り２７は解消される。

【００３６】前記分岐配管１８に設けられた逆止弁１９
も図２に示す逆止弁１７と同一構成を有する。このよう
に構成された回転電機の密封油供給装置において、通常
の運転状態においては、軸受油供給装置６の油槽７内に
貯留している潤滑油は軸受給油ポンプ８にて給油配管５
を介して各軸受３へ供給され、各軸受３を通過した潤滑
油は戻り配管９を介して軸受給油装置６内の油槽７へ戻
る。

【００３７】真空油槽１１内の密封油は、搬送用密封油
ポンプ１２及び差圧調整弁１３で所定の圧力に調整され
て、密封油供給配管１０を通流して、回転電機１の各軸
シール部４へ供給され、その後油槽７へ戻ると共に、そ
の一部か密封油戻り配管１６を介して真空油槽１１へ戻
る。

【００３８】また、真空油槽１１内の密封油量が低下し
た場合は、フロート弁１４が開いて、軸受給油装置６か
ら潤滑油が給油配管５及び分岐配管１８を介して密封油
として真空油槽１１内に補充される。

【００３９】そして、回転電機１の定期点検作業等に起
因して、軸受給油ポンプ８や搬送用密封油ポンプ１２を
停止すると、前述したように、給油配管５，分岐配管１
８，密封油供給配管１０や密封油戻り配管１６に空気が
充満する。

【００４０】定期点検作業が終了して、軸受給油ポンプ
８及び搬送用密封油ポンプ１２を運転すると、給油配管
５内の空気の大半は各軸受３の図示しない空気抜き管よ
り排出される。また、軸受３部の一部又は分岐配管１８
内の残量空気はこの分岐配管１８内を真空油槽１１へ転
送されて、この真空油槽１１内にて真空ポンプ１５で外
部へ排気される。

【００４１】また、密封油供給配管１０及び密封油戻り
配管１６内の空気はこの封油戻り配管１６内を真空油槽
１１へ転送されて、この真空油槽１１内で真空ポンプ１
５で外部へ排気される。

【００４２】さらに、この真空ポンプ１５で外部へ完全
に排気されきれなかった分岐配管１８及び密封油戻り配
管１６内の残留空気は、各逆止弁１９，１７に取付けら
れた各空気抜き配管２１ａ，１２ｂ及び共通配管２２を
介してフロート弁１４を介して真空油槽１１内に押し出
され、真空ポンプ１５によって大気へ放出される。

【００４３】このように、運転再開時に分岐配管１８や
密封油戻り配管１６内に残留した空気が逆止弁１９，１
７へ流入してきても、各空気抜き配管２１ａ，２１ｂを
介して常に真空油槽１１から真空ポンプ１５により外部
へ放出されるため、密封油系統内、特に逆止弁１９，１
７に空気溜り２７が発生することが未然に防止できる。

【００４４】したがって、通常の運転中に潤滑油中に溶
解した空気や水分の脱気、脱水処理の際に発生するフロ
ート弁１４での振動があっても逆止弁１９，１７に空気
溜り２７が存在しないために、供給される潤滑油にハン
チング等の圧力変動が生じないのでチャタリングも発生
せず安定した運転が可能になる。

【００４５】さらに、各空気抜き配管２１ａ，２１ｂの
共通配管２２に流量制御弁２３が設けられている。した
がって、この空気抜き配管２１ａ，２１ｂ及びフロート
弁１４を介して真空油槽１１へ排気される空気量が例え
ばハンチングに同期して振動することが抑制され、ハン
チングの発生をより効果的に抑制できる。

【００４６】また、作業員はハンチング発生を未然に防
止したり、また発生した場合においてハンタング現象を
停止させるために、各弁を操作する必要がないので、作
業員の負担を軽減できる。

【００４７】図３は本発明の他の実施例の回転電機の密
封油供給装置の概略構成を示す系統図である。図１に示
した実施例の密封油供給装置と同一部分には同符号が付
してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略
されている。

【００４８】この実施例装置においては、分岐配管１８
及び密封油戻り配管１６に設けられた各逆止弁１９，１
７に取付けられた各空気抜き配管２１ａ，２１ｂの共通
配管２２が流量制御弁２３を介して密封油戻り管１６に
接続されている。

【００４９】このように構成された密封油供給装置にお
いても、分岐配管１８及び密封油戻り配管１６の各逆止
弁１９，１７に発生する空気溜り２７を確実に解消でき
るので、前述した実施例とほぼ同様の効果を得ることが
できる。

【００５０】なお、本発明は上述した各実施例装置に限
定されるものではない。実施例装置においては、真空油
槽１１内の密封油量が低下した場合は、軸受給油装置６
から潤滑油が分岐配管１８を介して密封油として真空油
槽１１内に補充されるようにしたが、例えば別の供給源
から密封油を補給することも可能である。この場合は、
分岐配管１８は不要となる。

【００５１】また、図示していないが、空気抜き配管２
１ｂを分岐配管１８の逆止弁１９の一次側圧力より低い
箇所に接続すれば、常に空気抜きを行うことができ、同
様の効果が得られる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転電機
の密封油供給装置によれば、軸シール部から真空油槽へ
密封油を戻ための密封油戻り配管に設けられた逆止弁の
最上部に空気抜き配管を設けている。したがって、逆止
弁に空気溜りが発生することがないので、ハンチング現
象の発生を未然に防止でき、装置全体の信頼性を大幅に
向上できる。しかも、定期点検や中間停止後等の再起動
時においても、作業員は何ら操作を行う必要はなく確実
に安定した運転が可能となる。

【００５３】また、各空気抜き配管に流量制御弁を設け
られている。したがって、この空気抜き配管を介して排
気される空気量が例えばハンチングに同期して振動する
ことが抑制され、ハンチングの発生をより効果的に抑制
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる回転電機の密封油
供給装置の概略構成を示す系統図

【図２】 同実施例装置に組込まれた空気抜き配管が取
付けられた逆止弁の概略構成を示す断面模式図

【図３】 本発明の他の実施例に係わる回転電機の密封
油供給装置の概略構成を示す系統図

【図４】 従来の回転電機の密封油供給装置の概略構成
を示す系統図

【符号の説明】

１…回転電機、２…回転軸、３…軸受、４…軸シール
部、５…給油配管、６…軸受給油装置、７…油槽、８…
軸受給油ポンプ、９…戻り配管、１０…密封油供給配
管、１１…真空油槽、１２…搬送用密封油ポンプ、１３
…差圧調整弁、１４…フロート弁、１５…真空ポンプ、
１６…密封油戻り配管、１７，１９…逆止弁、２１ａ，
２１ｂ…空気抜き配管、２３…流量制御弁、２５…弁
箱、２６…弁本体、２７…空気溜り

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に冷却気体を封入した回転電機の軸
   シール部へ、真空油槽から搬送用密封油ポンプ及び差圧
   調整弁が介挿された密封油供給配管を介して前記冷却気
   体より高圧の密封油を供給し、前記軸シール部を通過し
   た密封油を逆止弁が介挿された密封油戻り配管を介して
   前記真空油槽へ循環させる回転電機の密封油供給装置に
   おいて、 少なくとも一端が前記逆止弁内の上部位置に開口された
   空気抜き配管を設けたことを特徴とする回転電機の密封
   油供給装置。
2. 【請求項２】 内部に冷却気体を封入した回転電機の軸
   シール部へ、真空油槽から搬送用密封油ポンプ及び差圧
   調整弁が介挿された密封油供給配管を介して前記冷却気
   体より高圧の密封油を供給し、前記軸シール部を通過し
   た密封油を逆止弁が介挿された密封油戻り配管を介して
   前記真空油槽へ循環させるとともに、軸受給油装置から
   前記回転電機の軸受へ供給される潤滑油の一部を密封油
   として分岐配管及び逆止弁を介して前記真空油槽へ供給
   する回転電機の密封油供給装置において、 少なくとも一端が前記各逆止弁内の上部位置に開口され
   た複数の空気抜き配管を設けたことを特徴とする回転電
   機の密封油供給装置。
3. 【請求項３】 前記空気抜き配管に、この空気抜き配管
   を通流する流体の流量を所定値に制御する流量制御弁を
   設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機
   の密封油供給装置。