(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油タンクから回転機械の軸受部に油を供給する油供給管と、この油供給管の周囲を覆い前記軸受部から前記油タンクに油を戻す油戻し管とを備えた既設の軸受油循環系統の改修方法において、
前記既設の軸受油循環系統の油供給管および油戻し管の少なくとも一部を残し、この残された油供給管および油戻し管の外側に新たな油戻り母管を配置して、
油タンクから回転機械の軸受部に油を供給する油供給管と、
前記軸受部を通った油を下方に導くほぼ鉛直に配置された出口管と、
前記出口管の下端に接続されて、前記出口管からの油を前記油タンクに向けてほぼ水平方向に導く油戻り母管と、
前記出口管の途中に接続されて前記軸受部を真空引きするためのベント管と、
を有する軸受油循環系統であって、
前記出口管内の前記ベント管との接続部よりも下方に油の液面が形成されて前記油戻り母管の少なくとも大部分に油が満たされるように、前記油戻り母管の前記油タンクとの接続部近傍に堰または流動抵抗部が設けられ、前記油供給管が前記油戻り母管の外側を通り前記出口管の下端から前記出口管の内側に入るように配置され、前記油供給管が前記出口管の内側に入る上流側の少なくとも一部が前記既設の油戻し管に覆われている軸受油循環系統とすること
を特徴とする軸受油循環系統の改修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラントにおけるタービン発電機等の回転機械の軸受油循環系統に関し、特に、油戻り母管内の防錆の上で優れた軸受油循環系統の改修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発電プラントのタービン発電機などの回転機械の軸受油戻り管においては、軸受からの油の噴出を防止するため、油戻り母管を下り勾配管としている。これは、管内部流れに自由液面を持たせることで、油タンクへの油の回収を確実に行い、軸受からの油の流出による火災等を防止することを目的としている。さらに、勾配を持たせることで、自由液面の上部にできる空気層が、タービン軸受部と油タンクとつながり、油タンクは、タンクに設置されている大気排出ファンによって負圧状態を保っていることから、タービン軸受も負圧に保たれ、これによって、軸受からの油の流出が防止される。
【０００３】
ここで、図８を参照して、従来の発電プラントのタービン発電機軸受油循環系統について説明する。図８（ａ）おいて、タービン発電機１は複数の軸受部３（図８（ａ）では１個だけを示す）を有し、各軸受部３に対して、油タンク２の潤滑油が供給される。すなわち、油タンク２の潤滑油は、油輸送ポンプ１３で汲み上げられ、油供給管１２を通って、軸受部３へ供給される。軸受部３を通った潤滑油は、重力によって、油戻り管４を通って、油タンク２に戻るようになっている。油戻り管４は油供給管１２を覆うように設けられ、二重管を構成している。
【０００４】
油戻り管４は、各軸受部３から鉛直下方に延びる出口管２０と、出口管２０からの油を集めて油タンク２に戻す油戻り母管２１とからなっている。油戻り母管２１は、油タンク２に向かって緩やかに下がるように傾斜している。
【０００５】
従来の発電プラントのタービン発電機軸受油戻り母管２１では、図８（ｂ）に示すように、自由液面２２が形成される。これによって、タービン軸受部３からの油の噴出しを防止し、また、自由液面の上にできる空気層が、タービン軸受部３および油タンク２とつながり、油タンク２は、油タンクに設置されている大気排出ファンによって負圧状態を保っていることから、タービン軸受部３も負圧に保つことができる。これによって、さらに、タービン軸受部３からの油の噴出しを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の発電プラントのタービン発電機軸受油戻り母管２１では、自由液面２２を作るために勾配配管としているが、自由液面２２を境に錆が発生し、経年的に油戻り管が劣化するとともに、タービン油に錆が混入し、プラント運転に支障を来たす。このため、ステンレス配管を採用し、防錆効果を高めているのだが、施工面では、炭素鋼に比べ困難であった。また、タービン軸受部３から油戻り管へ向かい、自由液面２２を作るため、勾配配管にし、また途中で逆勾配とはなってはいけないため、プラントレイアウト上、スペースの制限を受けていたのである。
【０００７】
上述の課題に対処するために、油戻り管内面を油で濡らしておく工夫が提案されてきた（実開昭６３−３４３０５号公報、実公昭６１−１４７９６号公報参照）。しかしこれらの既知の装置では、油戻り管内面に油で濡れない箇所が生じ、やはり錆の発生の可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、軸受油戻り管における発錆を防止または抑制し、同時に勾配指示の不要な配管レイアウトを可能とする回転機械の軸受油循環系統の改修方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、油タンクから回転機械の軸受部に油を供給する油供給管と、この油供給管の周囲を覆い前記軸受部から前記油タンクに油を戻す油戻し管とを備えた既設の軸受油循環系統の改修方法において、前記既設の軸受油循環系統の油供給管および油戻し管の少なくとも一部を残し、この残された油供給管および油戻し管の外側に新たな油戻り母管を配置して、油タンクから回転機械の軸受部に油を供給する油供給管と、前記軸受部を通った油を下方に導くほぼ鉛直に配置された出口管と、前記出口管の下端に接続されて、前記出口管からの油を前記油タンクに向けてほぼ水平方向に導く油戻り母管と、前記出口管の途中に接続されて前記軸受部を真空引きするためのベント管と、を有する軸受油循環系統であって、前記出口管内の前記ベント管との接続部よりも下方に油の液面が形成されて前記油戻り母管の少なくとも大部分に油が満たされるように、前記油戻り母管の前記油タンクとの接続部近傍に堰または流動抵抗部が設けられ、前記油供給管が前記油戻り母管の外側を通り前記出口管の下端から前記出口管の内側に入るように配置され、前記油供給管が前記出口管の内側に入る上流側の少なくとも一部が前記既設の油戻し管に覆われている軸受油循環系統とする方法とする。
【００２５】
請求項１記載の発明によれば、油戻り母管内の大部分に油が満たされるので、発錆を防止または抑制することができる。また、勾配配管にする必要がないことから、勾配角度に左右されない自由な配管レイアウトが実現できる。また、改修工事が容易であり、短期間で改修工事を実施することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸受油循環系統の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、従来技術とまたは実施の形態同士で互いに共通もしくは類似の部分には同じ符号を付して、重複説明は適宜省略する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１を参照して、本発明に係る軸受油循環系統の第１の実施の形態を説明する。タービン発電機１は複数の軸受部３（図１では３個を示す）を有し、各軸受部３に対して、油タンク２の潤滑油が、図８に示す油輸送ポンプ１３、油供給管１２を経て供給される。ただし、図１では油輸送ポンプ１３、油供給管１２等は省略している。軸受部３を通った潤滑油は、重力によって、油戻り管３４を通って、油タンク２に戻るようになっている。
【００２８】
油戻り管３４は、各軸受部３から鉛直下方に延びる出口管２０と、出口管２０からの油を集めて油タンク２に戻す油戻り母管３１とからなっている。各出口管２０の上部と油タンク２の上部を連絡するベント管５が設けられ、このベント管５を通じて軸受部３の真空引きができるようになっている。
【００２９】
油戻り母管３１は、ほぼ水平に配置され、油タンク２との接続部の近くに堰６が設けられている。堰６は、図１では油戻り母管３１の太さより若干大きい立ち上がり配管部からなっている。
【００３０】
このように構成された本実施の形態によれば、堰６の存在によって油戻り母管３１の水平部内は油で満たされ、液面３６は、出口管２０の途中で、ベント管５接続部３７より下方に形成される。油戻り母管３１の大部分が油で満たされるため、この部分での発錆が防止できる。また、それにより、油戻り母管３１を、施工の困難なステンレス鋼でなくて施工の容易な炭素鋼にすることができる。さらに、勾配配管にする必要がないことから、勾配角度に左右されない自由な配管レイアウトが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態によれば出口管２０内に液面３６が形成されるが、出口管２０はほぼ鉛直であり、その内面に沿って軸受部３からの油の膜が常時液膜として落下しているので、錆の発生はない。また、軸受部３は必ずしも複数である必要はなく、１個でもよい。この場合、出口管２０と油戻り母管３１が１対１で対応するので、１本の連続した曲がり管で出口管２０と油戻り母管３１を構成することも可能である。
【００３２】
さらに、以上の説明では、油供給管１２（図８参照）と油戻り管３４が二重管構造（図８参照）になっていることを前提とした。しかし、この実施の形態の変形例として、二重管構造をとらず、油供給管１２と油戻り管３４を別個に設けることも可能である。また、図８に示す従来技術による既設の油戻り管４が、発錆のために改修を必要とする場合は、図２に示すように、発錆した油戻り母管２１を油供給管１２のためのドライガードとして残し、図１に示す本発明の油戻り母管３１を別に新設することもできる。ただし、図２では、図１に示す堰６の図示を省略している。このようにすれば、既設のレイアウトの制限を受けず、炭素鋼での施工を可能にすることから、施工を容易にし、施工期間を短縮することが可能である。
【００３３】
なお、油供給管１２と油戻り管３４を二重管構造としても、これらを別個に設けてもよいこと、また、図２に示すような既設油戻り管の改修工事を行えることは、以下の各実施の形態にも同様にあてはまる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る軸受油循環系統の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、油戻り母管３１はほぼ水平に配置されており、油戻り母管３１の油タンク２との接続部の近くに、流動抵抗部としてのオリフィス８が設けられている。その他の部分の構成は、第１の実施の形態（図１）と同様である。本実施の形態では、オリフィス８の存在によって、油戻り母管３１内の油の油タンク２への戻りが抑制されるので、油戻り母管３１内が油で満たされ、液面３６は、出口管２０の途中で、ベント管５接続部３７より下方に形成される。油戻り母管３１が油で満たされることから、この部分での発錆が防止できる。
【００３５】
次に、図３における出口管２０の鉛直方向の長さについて、図４を参照して検討する。発電プラントにおけるタービン発電機等の回転機械の軸受油循環系統では、油の温度が、回転機械の停止時には低く（常温）、運転時には高い。このため、油の粘性は、回転機械の停止時には高く、運転時には低い。この粘性の変化により、運転時（高温時）の出口管２０内液面３６ａは停止時（低温時）の出口管２０内液面３６ｂよりも低い。このように出口管２０内の油の液面３６の位置は変化するので、この液面３６が常に出口管２０のベント管５との接続部３７よりも下方で、油戻り母管３１の接続部よりも上方に維持されるように、油の温度変化を考慮して、出口管２０の鉛直方向の長さを十分に長く取る。このように構成することにより、油戻り母管３１の大部分の満油状態が維持される。
【００３６】
［第３の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る軸受油循環系統の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、油戻り母管３１の油タンク２との接続部の近くに、流動抵抗部としての細径配管部７が設けられている。その他の構成は、第２の実施の形態（図４）と同様である。本実施の形態では、細径配管部７の存在によって、油戻り母管３１内の油の油タンク２への戻りが抑制されるので、第２の実施の形態と同様の作用・効果が得られる。
【００３７】
［第４の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明に係る軸受油循環系統の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態では、油戻り母管３１はほぼ水平に配置されており、油戻り母管３１の油タンク２との接続部の近くに、調節可能な流動抵抗部としての調整弁９が設けられている。また、各出口管２０内の油の液面３６の液位を検出する手段（図示せず）が設けられており、ここで検出された液位に応じて調整弁９の開度を調整するように液位調整信号３８が調整弁９に送られるように構成されている。
【００３８】
調整弁９は、出口管２０内の油の液面３６が、出口管２０のベント管５との接続部３７よりも下方で、油戻り母管３１の接続部よりも上方に維持されるように制御される。このため、本実施の形態では、油戻り母管を３１の大部分が満油状態に維持される。また、本実施の形態では調整弁９の開度を調整するので、出口管２０内の液位を比較的狭い範囲に制御することができ、出口管２０の鉛直方向長さを小さくすることができる。
【００３９】
［第５の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明に係る軸受油循環系統の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態では、第２の実施の形態（図３）と同様に、油戻り母管３１はほぼ水平に配置されており、油戻り母管３１の油タンク２との接続部の近くに、流動抵抗部としてオリフィス８が設けられている。本実施の形態ではさらに、オリフィス８をバイパスするようにバイパス管１１が設けられ、このバイパス管１１にバイパス弁４０が配置されている。
【００４０】
バイパス弁４０の開閉によって、オリフィス８部とバイパス管１１とを合わせた流路の流動抵抗を調整することができる。たとえばバイパス弁４０を開くと、オリフィス８部とバイパス管１１とを合わせた流路の流動抵抗が小さくなる。したがって、このバイパス弁４０の開閉により、出口管２０内の油の液面３６を適当な位置に制御することができる。
【００４１】
たとえば高温時は油の粘性が常温時に比べて低いのでバイパス弁４０を閉じ、逆に常温時にバイパス弁４０を開くようにすれば、出口管２０内の液面３６の運転時（高温時）の液面３６ａと停止時（常温時）の液面３６ｂの高低差を小さくすることができる。
【００４２】
さらに、第４の実施の形態（図６）と同様に、出口管２０内の液位を検出し、この液位が一定の範囲内に入るようにバイパス弁４０の開度を制御することも可能である。
【００４３】
なお、上記説明では、流動抵抗部としてオリフィス８を用いる例を示したが、図５に示すような細径部７を用いる場合も同様である。また、図６の調整弁９と図７のバイパス管１１およびバイパス弁４０を組み合わせることの可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転機械の軸受油循環系統の油戻り母管内をほぼ油で満たすことができ、これによって、油戻り母管内の発錆を防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受油循環系統の第１の実施の形態の油戻り管を中心とする配管系統を示す模式的立断面図。
【図２】従来の軸受油循環系統を改修して図１の油戻り管を実現する場合の適用例を示す模式的立断面図。
【図３】本発明に係る軸受油循環系統の第２の実施の形態の油戻り管を中心とする配管系統の模式的立断面図。
【図４】図２の油戻り管における出口管の長さを説明するための模式的立断面図。
【図５】本発明に係る軸受油循環系統の第３の実施の形態の油戻り管を中心とする配管系統の模式的立断面図。
【図６】本発明に係る軸受油循環系統の第４の実施の形態の油戻り管を中心とする配管系統の模式的立断面図。
【図７】本発明に係る軸受油循環系統の第５の実施の形態の油戻り管を中心とする配管系統の模式的立断面図。
【図８】（ａ）は従来の軸受油循環系統の模式的立面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視拡大立断面図。
【符号の説明】
１…タービン・発電機、２…油タンク、３…軸受、４…油戻り管、５…ベント管、６…堰、７…細径配管部、８…オリフィス、９…調整弁、１１…バイパス管、１２…油供給管、１３…油輸送ポンプ、１４…ドライガード、２０…出口管、２１…油戻り母管、２２…自由液面、３０…出口管、３１…油戻り母管、３４…油戻り管、３６…液面、３７…出口管のベント管接続部、３８…液位調整信号、４０…バイパス調整弁。
【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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