(57)【要約】【課題】如何なる高圧制御油ポンプの運転状態にあっても、待機側の高圧制御油ポンプのサクション配管に空気が溜まることを防止することにある。【解決手段】油タンク１から油を導くサクション配管２と、このサクション配管２の適宜２箇所を分岐して接続された分岐配管２ａ，２ｂと、これら各分岐配管に常用及び待機用として設置された高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂとを備えた油圧供給系統を構成し、この油圧供給系統の常用の高圧制御油ポンプ５Ａの運転により油タンク１より導かれた油を昇圧して制御機器又は非常油機器の油圧駆動系に供給する油圧発生装置において、前記各分岐配管２ａ，２ｂを前記セクション配管２より一旦下方へ立下がる勾配の配管としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油タンクから油を導くサクション配管と、このサクション配管の適宜複数箇所を分岐して接続された分岐配管と、これら各分岐配管に常用及び待機用として設置された高圧制御油ポンプとを備えた油圧供給系統を構成し、この油圧供給系統の常用の高圧制御油ポンプの運転により前記油タンクより導かれた油を昇圧し制御機器又は非常油機器の油圧駆動系に供給する油圧発生装置において、
前記各分岐配管を前記セクション配管より一旦下方へ立下がる勾配の配管としたことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧発生装置において、
前記各高圧制御油ポンプのサクション配管の位置を、各高圧制御油ポンプより高い位置としたことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の油圧発生装置において、
前記油タンク内に、上下方向に一定の間隔を存し、且つ水平又は下方から上方に向って登り勾配になるように互い違いに配置した複数個の仕切板を設けたことを特徴とする油圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として発電プラントに適用される蒸気タービン、ガスタービン或いはこれらを組合せて発電を行うコンバインドサイクル用の蒸気系統に設けられる種々の蒸気弁、或いは種々のガス燃料弁等の油圧駆動装置に油圧を供給する油圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、或いはガスタービンの速度、負荷等を制御する手段として、種々の蒸気弁、或いは種々のガス燃料弁等が使用される。これら蒸気弁及び燃料弁については、高圧の流体力（蒸気圧力及び燃料圧力）に抗して各弁を駆動する必要があるため、主として非常に大きな駆動力が必要であること、またタービンの緊急停止時、負荷遮断時等には急速な弁動作時間が必要なことの２つの条件を満足する必要がある。
【０００３】
これらの条件を満足する駆動手段としては、一般的に油圧による駆動装置が使用され、その油圧としては前記２条件に基づき決定されるが、特に大容量化のプラントになればなる程、高圧化となるのが一般的傾向である。
【０００４】
特に油圧発生装置を高圧化する場合には、蒸気タービン或いはガスタービンの潤滑油系統とは独立した専用の高圧油圧発生装置が採用される。ところで、従来の高圧油圧発生装置内の系統としては、例えば図８に示すような構成のものがある。
【０００５】
図８において、１は油タンクで、この油タンク１の底部にはサクション配管２が接続されている。このサクション配管２の適宜２か所にＡ部詳細図として示すように分岐配管２ａ，２ｂがそれぞれ接続され、その各分岐配管２ａ，２ｂに入口弁３Ａ，３Ｂ、サクションストレーナ４Ａ，４Ｂを通して高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂが設置される。このサクション配管２は各高圧制御油ポンプ以外にも、油温を昇温するため図示しない系統にも油を供給するものである。
【０００６】
上記２台の高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂは、その一方を常用とし、他方を待機用として使用され、また高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂとしては、特に高圧制御油を発生するため、ピストンポンプ等が採用される。
【０００７】
これら高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂの吐出し側ラインにはレリーフ弁６Ａ，６Ｂ、ラインフィルタ７Ａ，７Ｂを経た後、逆止弁８Ａ，８Ｂを介して共通の油圧ヘッダーとなり、制御系統の種々の機器、例えばタービン制御機器・非常油機器へ供給される。共通の油圧ヘッダーより制御系統につながる共通系統には油圧脈動防止及び蓄圧用のアキュームレータ９等が接続される。
【０００８】
一方、１０はタービン制御機器・非常油機器より戻り油管５０を通して導入される油冷却器で、この油冷却器１０は戻り油を冷却した後、再び油タンク１に注入するものである。
【０００９】
このような系統構成の油圧発生装置において、いま２台の高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのうち、一方のポンプ５Ａが運転し、他方のポンプ５Ｂが運転中のポンプのバックアップ用として待機した状態にあるものとする。
【００１０】
このような状態にあるとき、油タンク１内の油はサクション配管２より分岐配管２ａに設けられた入口弁３Ａ、サクションストレーナ４Ａを経て高圧油制御ポンプ５Ａに供給される。この高圧油制御ポンプ５Ａより吐出した高圧制御油は、レリーフ弁６Ａ、ラインフィルタ７Ａを経た後、逆止弁８Ａを介して共通の油圧ヘッダーに至り、この油圧ヘッダーより制御系統の種々の機器に供給される。
【００１１】
ここで、制御系統の機器として、非常に緻密な制御が要求される蒸気弁及び燃料弁にあっては、トリップ等の緊急時に油圧を瞬時に排出し、各弁を急閉させるためのトリップ機構が設置されている。
【００１２】
前記共通のヘッダーより供給される油圧は、上記各弁以外にもタービン非常時に非常油圧を遮断するための非常装置等にも供給される。以上のようにしてタービン制御機器・非常油機器へ供給した制御油及び非常油は、各装置を駆動するため、あるいは内部リーク等により消費した後、戻り油配管５０により油冷却器１０を経て油タンクに戻る。即ち、当該高圧制御油系統にて使用される油は、油タンク→高圧制御油ポンプ→高圧制御油系統の各制御機器、非常用の各機器→油冷却器を含む戻り油配管系統→油タンク間を常時循環する系統を構成している。従って、高圧油発生装置は発電所内の最もレベルの低い位置に設置される。
【００１３】
さて、タービン運転中に各油圧制御機器及び非常装置にて各機器を駆動或いは内部リークにより高圧制御油が消費されるが、消費された後は大気圧となって戻り油配管５０を経て油圧発生装置に戻る。
【００１４】
この戻り油配管５０には、空気が充満しているため、前述した循環系統を通して油圧発生装置に戻る過程で油中に気泡が混入する。また、内部リークにより消費される分にあっても、特に供給油圧と戻り油圧（大気圧）との大きな圧力差にて膨脹時に油中に周囲の空気を巻込み、気泡を混入してくる。
【００１５】
気泡の混入する状況及び混入する量等は、制御機器の動作の頻度、油温等により異なる。油中に混入した気泡の殆どは、油タンク１に滞留し、高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのサクションとして供給されるまでの間に除去されるが、特に微小な気泡が混入している場合、気泡の上昇速度が非常に遅いため、油タンク１内に滞留している間に排出されずに高圧制御油ポンプのサクションとして吸込まれて行く。
【００１６】
例えば、高圧制御油ポンプ５Ａの運転中に、微小気泡を混入した作動油がサクション配管より供給され続けると、高圧制御油ポンプ５Ｂのサクション配管への分岐点（図８のＡ部詳細図）を通過する間に油中の気泡の一部が上方に浮上し、高圧制御油ポンプ５Ｂのサクション側に溜って行く。通常は高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂを一定期間毎に交互に運用するが、特に戻り油中の気泡含有量が多い場合、或いは高圧制御油ポンプ５Ａ側での連続運転時間が長期間に渡った場合、最悪、高圧制御油ポンプ５Ｂ側のサクション側の分岐管部まで空気が溜り得る。
【００１７】
上述の状態で、例えば高圧制御油ポンプ５Ａの運転中、この系統に油圧低下等何らかの異常が発生した場合、制御油系統の油圧を維持し、タービンの運転を継続すべく直ちに高圧制御油ポンプ５Ｂがバックアップ起動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このように従来の油圧発生装置において、高圧制御油ポンプは、主としてピストンポンプが使用されるため、サクション配管に空気が存在する場合には、この空気が圧縮性流体であるため、吐出油圧が変動を起こし易い。この傾向は吸込む空気の量が増大すればする程顕著になり、アキュームレータ９等の脈動を吸収する機器が設置されるものの、非常に高圧な油圧が用いられていることも相俟って、アキュームレータ９のみでは油圧の脈動を吸収することは困難となる。
【００１９】
また、高圧制御油ポンプ５Ｂがバックアップ起動時に油圧の脈動を引起こし、系統にて規定しているトリップ油圧以下まで落ち込んだ場合には、例え瞬時であっても各制御機器及び非常油系統機器が作動不可能になってしまうことになり、最悪の場合にはタービンの緊急停止等につながることになり、安定したプラントの継続運転の続行が不可能になってしまう。
【００２０】
さらに、高圧制御油ポンプ５Ｂ側に貯まる空気の量が増加した場合には、高圧制御油ポンプ５Ｂがキャビテーションを引起こしてしまい、ポンプ本体の損傷により著器停止を余儀なくされる事態も発生し、安定したプラントの継続運転の続行が不可能となってしまう。
【００２１】
また、高圧制御油ポンプ５Ｂの運転中にあっても、前述した通り高圧制御油ポンプ５Ａ以外の系統にて使用されている別の系統を有するため、上記説明と同一のプロセスにより、同様の不具合状況を発生してしまう。
【００２２】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、如何なる高圧制御油ポンプの運転状態にあっても、待機側の高圧制御油ポンプのサクション配管に空気が溜まることを防止できる高圧油発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により油圧発生装置を構成するものである。
【００２４】
請求項１に対応する発明は、油タンクから油を導くサクション配管と、このサクション配管の適宜複数箇所を分岐して接続された分岐配管と、これら各分岐配管に常用及び待機用として設置された高圧制御油ポンプとを備えた油圧供給系統を構成し、この油圧供給系統の常用の高圧制御油ポンプの運転により前記油タンクより導かれた油を昇圧し制御機器又は非常油機器の油圧駆動系に供給する油圧発生装置において、前記各分岐配管を前記セクション配管より一旦下方へ立下がる勾配の配管としたものである。
【００２５】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の油圧発生装置において、前記各高圧制御油ポンプのサクション配管の位置を、各高圧制御油ポンプより高い位置としたものである。
【００２６】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の油圧発生装置において、前記油タンク内に、上下方向に一定の間隔を存し、且つ水平又は下方から上方に向って登り勾配になるように互い違いに配置した複数個の仕切板を設けたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、如何なる高圧制御油ポンプの運転状態にあっても、待機側の高圧制御油ポンプのサクション配管に空気が溜まることを防止でき、もってキャビテーションの発生等がなく、良好な高圧油発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明による高圧油発生装置の第１の実施形態を示す系統構成図であり、図８と同一部品には同一符号を付して説明する。
【００３０】
第１の実施の形態では、油タンク１の底部に接続されたサクション配管２の適宜２か所を分岐して接続される分岐配管を、サクション配管２より上方へ立上る登り勾配の分岐配管２ａ，２ｂとし、これら各分岐配管２ａ，２ｂに設けられる高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシングの最頂部間を逆Ｕ字形状の連通管１１により接続する構成としたもので、それ以外の構成は図８と同様なので省略してある。
【００３１】
このような構成の高圧油発生装置において、いま例えば微小気泡を含入する油にて高圧制御油ポンプ５Ａの運転を長時間継続した場合を考える。また、運転中の高圧制御油ポンプ５Ａ及び待機している高圧制御油ポンプ５Ｂのケーシングの最頂部間は連通管１１により連通しているため、それぞれのケーシング内の油面レベルは一定レベルになっている。
【００３２】
このような状態にあるとき、油タンク１より油がサクション配管２を通して高圧制御油ポンプ５Ａに供給されると、この油は高圧油制御ポンプ５Ａより高圧制御油となって吐出される。この場合、高圧制御油ポンプ５Ａに気泡が含入した油が連続して供給されたとしても、一定量以上の空気は高圧制御油ポンプ５Ａに吸引され、吐出されるため、ポンプ内の油面レベルはケーシング内に溜る空気圧により一定レベル以下になることはない。
【００３３】
一方、高圧制御油ポンプ５Ｂにはサクション配管２を流れる油タンク１からの気泡を含入する油が分岐管２ｂ側に通過する際、微小気泡が油中より連続的に分離して高圧制御油ポンプ５Ｂのケーシング内に侵入してくるが、高圧制御油ポンプ５Ａ及び５Ｂ側のケーシングの最頂部相互間が連通管１１により連通させてあるため、高圧制御油ポンプ５Ｂ側の油面レベルは高圧制御油ポンプ５Ａ側と同一値となっている。従って、高圧制御油ポンプ５Ｂ側のケーシング内の油面レベルが微小気泡が溜ってキャビテーション発生レベル以下に低下するようなことがなくなる。
【００３４】
以上は高圧制御油ポンプ５Ａの連続運転の場合であるが、高圧制御油ポンプ５Ｂが連続連続して運転される場合でも、上記と同様の作用により高圧制御油ポンプ５Ａ側のレベルは必要レベル以上に確保される。
【００３５】
図２は本発明による高圧制御油発生装置の第２の実施の形態を示す系統構成図であり、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００３６】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態において、高圧制御油ポンプ５Ａ及び５Ｂのケーシング最頂部間を接続した連通管１１のそれぞれの最頂部側取出口近傍に止め弁１２Ａ，１２Ｂを設け、中間部に常時開の３方弁１３を設ける構成とするものである。
【００３７】
このような構成の高圧油発生装置において、高圧制御油ポンプ５Ａ又は５Ｂの運転中に各高圧制御油ポンプのケーシング内に空気が蓄積されると、３方弁１３を開することにより、ケーシング内の空気を排出することができる。
【００３８】
また、待機中の高圧制御油ポンプの交換時には、運転側のポンプの空気抜きを二重化されている空気抜き系統の止め弁を閉じることで、油漏れ等の可能性がなくなるため、信頼性及び運転性の向上を図ることができる。
【００３９】
図３は本発明による高圧制御油発生装置の第３の実施の形態を示す系統構成図であり、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００４０】
第３の実施の形態では、高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシング最頂部と油タンク１の上部との間を連通管１１ａにより接続する構成としたものである。このような構成の高圧油発生装置とすれば、連通管１１ａの効果により各高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシング内の油面レベルは、各ケーシングより高い位置にある油タンク内の油面レベルと同一レベルとなる。
【００４１】
従って、各高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシング内より気泡が除去されることになり、第１の実施の形態に比べてより確実な効果を得ることができる。図４は本発明による高圧油発生装置の第４の実施の形態の要部のみを示す系統構成図であり、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００４２】
第４の実施の形態では、各高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシング上部と油タンク１内の油貯蔵部（通常は貯蔵部の最下部）間を登り勾配を持たせた空気抜き配管１４にて接続する構成としたものである。
【００４３】
このような構成の高圧油発生装置とすれば、各高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂのケーシング内に常時微小気泡が含入した油タンク１内の油が供給されたとしても、気泡が登り勾配を持たせた空気抜き管１４から、油タンク１内に貯蔵されている油を経由して油タンク１の油面上に排出されるため、如何なる高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂの運転状態にあってもケーシング内に空気が滞留することなく、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
図５は本発明による高圧油発生装置の第５の実施の形態の要部のみを示す系統構成図であり、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００４５】
第５の実施の形態では、油タンク１の底部に接続されたサクション配管２の適宜２か所を分岐するに際して、分岐配管２ａ，２ｂが下向きになるように分岐した後、高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂの吸込み入口側に立上げて接続する構成としたものである。
【００４６】
このような構成の高圧油発生装置とすれば、例えば高圧制御油ポンプ５Ａが常時運転されていたとしても、油タンク１内より流出する油中に含入する気泡が待機中の高圧制御油ポンプ５Ｂに接続された分岐管２ｂを通して下方に行くことはない。従って、待機中の高圧制御油ポンプ５Ｂのケーシング内に空気が滞留することを防止できるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
高圧制御油ポンプ５Ｂが運転されている場合も、同様の作用により同一の効果を持たせることができる。
【００４８】
図６は本発明による高圧油発生装置の第６の実施の形態の要部のみを示す系統構成図であり、図５と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００４９】
第６の実施の形態では、油タンク１の底部に接続されたサクション配管２の適宜２か所を下向きに分岐した分岐配管２ａ，２ｂを接続すると共に、この分岐配管２ａ，２ｂに接続される高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂもサクション配管２よりも下方に配設する構成としたものである。
【００５０】
このような構成の高圧油発生装置とすれば、前述同様にサクション配管２より各高圧制御油ポンプ５Ａ，５Ｂへの分岐配管２ａ，２ｂが下方に向いているため、例えば高圧制御油ポンプ５Ａが常時運転されていたとしても、油中の気泡が高圧制御油ポンプ５Ｂのサクション配管分岐管２ｂにて下方に行くことはない。
【００５１】
従って、待機中の高圧制御油ポンプ５Ｂのケーシング内に空気が滞留することを防止できる。また、上記とは逆に高圧制御油ポンプ５Ｂが連続的に運転されている場合も、前述と同様の作用により、同一の効果を得ることができる。
【００５２】
図７は本発明による高圧油発生装置の第７の実施の形態の要部のみを示す系統構成図であり、図５と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。
【００５３】
第７の実施の形態では、油ポンプサクション系統への微小気泡の含入を最大限阻止すべく、油タンク１内の対向する壁面に図示するように複数個の仕切板１５を上下方向に一定の間隔を存して水平状態に互い違いに取付けるようにしたものである。
【００５４】
このような構成の高圧油発生装置とすれば、戻り油管５０を通して油タンク１内に油が注入されると、この油は各仕切板１５に沿ってジグザグ状に移動しながら下降するので、油タンク１内での油の滞留時間が長くなり、油ポンプのサクション口に到達する間に微小気泡が油タンク１内の油面上の空間に浮上する。
【００５５】
これにより、油タンク１内の油中に含入する気泡の抽出を促進することができる。なお、上記実施の形態では、油タンク１内に複数個の仕切板１５を水平状態に配設する場合ついて述べたが、これらの仕切板１５を常に気泡が上昇する方向に勾配を持たせた状態にして配設するようにしてもよい。このようにすれば、より気泡の抽出を促進する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による高圧油発生装置の第１の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図２】本発明による高圧油発生装置の第２の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図３】本発明による高圧油発生装置の第３の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図４】本発明による高圧油発生装置の第４の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図５】本発明による高圧油発生装置の第５の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図６】本発明による高圧油発生装置の第６の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図７】本発明による高圧油発生装置の第７の実施の形態の要部を示す系統構成図。
【図８】従来の高圧油発生装置の一例を示す系統構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１……油タンク
２……サクション配管
２ａ，２ｂ……分岐配管
３Ａ，３Ｂ……入口弁
４Ａ，４Ｂ……サクションストレーナ
５Ａ，５Ｂ……高圧制御油ホンプ
６Ａ，６Ｂ……レリーフ弁
７Ａ，７Ｂ……ラインフィルタ
８Ａ，８Ｂ……逆止弁
９……アキームレータ
１０……油冷却器
１１，１１ａ……連通管
１２……止め弁
１３……３方弁
１４……空気抜き管
１５……仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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