(57)【要約】【課題】  空気注入量を制御することでカーボナイズド現象の発生を防止するとともに、空気使用量を低減する。【解決手段】  空気注入装置は、回転体の油切り２の温度を測定する温度センサ４と、空気圧縮機７からの空気を開動作によって前記油切りに注入可能に設けられる空気遮断弁５とを設け、温度センサ４が所定の上限温度を測定したときに、空気遮断弁５を開き、空気圧縮機７からの空気を油切り２に注入する。【選択図】  図１
2016191322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の油切りの温度を測定する温度センサと、
開動作によって空気圧縮機からの空気を前記油切りに注入可能に設けられる空気遮断弁と
を備え、
前記温度センサが所定の上限温度を測定したときに、前記空気遮断弁を開き、前記空気圧
縮機からの空気を前記油切りに注入することを特徴とする空気注入装置。
【請求項２】
前記温度センサが油切りの温度が所定の下限温度を測定した場合、空気遮断弁を閉止する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気注入装置。
【請求項３】
前記油切りの内部圧力を監視する圧力センサをさらに備え、
前記圧力センサによって油切り内圧力を正圧に保つように、前記空気遮断弁を開いて空気
を注入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気注入装置。
【請求項４】
前記温度センサが前記油切りの所定の警報温度を測定し、前記圧力センサが前記油切りの
所定の警報圧力を測定した場合、カーボナイズ注意警報を発生させることを特徴とする請
求項３に記載の空気注入装置。
【請求項５】
前記空気圧縮機の制御用空気圧力を監視する空気圧縮機圧力計をさらに備え、
前記制御用空気圧力が所定の圧力より低下した場合、前記空気遮断弁を閉止することを特
徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空気注入装置。
【請求項６】
油タンク器内圧力を測定する油タンク圧力計をさらに備え、
油タンク器内圧力が所定の圧力以上となるように前記空気遮断弁を開いて空気を注入する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の空気注入装置。
【請求項７】
回転体の油切りの温度を測定する工程と、
測定した温度が所定の上限温度を測定したときに、空気圧縮機からの空気を開動作によっ
て油切りに注入可能に設けられる空気遮断弁を開き、前記空気圧縮機からの空気を前記油
切りに注入する工程とを備えることを特徴とする空気注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体と油切り間で発生するカーボナイズド現象を防止する空気注入装置お
よび空気注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンに設けられる油切りは、列状に植設したシールフィンを回転体であるター
ビンロータに対設させ、外部からの大気や大気に含まれている塵埃等の不純物のタービン
ケーシング内への流入を防止している。蒸気タービンの運転中、油切りには油の飛沫がか
かっており、外部からの屑などと油が混ざり高温で熱されると、外部からの屑などが炭化
するカーボナイズドと呼ばれる現象が発生する場合がある。カーボナイズド現象が発生す
ると、炭化した屑が油切り部歯先に堆積し堆積物となり、堆積物と回転体が接触すると振
動が発生する恐れがある。
【０００３】
カーボナイズド現象を防止する方法として、油切り部に空気配管を通し、その配管に空
気圧縮機にて発生させた空気を一定量注入し続け、異物の進入防止効果と油切り部歯先の
冷却効果によりカーボナイズド現象の抑制を行う技術が開発されている（例えば、特許文
献１参照。）。この方法では、カーボナイズド防止用の空気は常に一定の圧力になるよう
制御される。そのため、例えばグランド蒸気漏れ等の影響で油切り部が高温となっても空
気量が変わらないため、カーボナイズド現象が発生する可能性がある。
【０００４】
また、このような方法が採用されている蒸気タービン設備は、専用の空気圧縮機でなく
、制御用空気を分岐して使用している場合が多い。この制御用空気は蒸気タービン設備の
機器を制御するためのものであるが、カーボナイズド防止用の空気に使用することにより
、機器を制御するために必要な空気量が不足してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カーボナイズド現象は油切り部の温度が高温になると発生するため、油切り部の温度上
昇を防ぐ必要がある。しかし前述のカーボナイズド防止用空気を一定圧力で供給するカー
ボナイズド防止方法では、油切り部の温度上昇を防ぐことができない可能性がある。また
、カーボナイズド防止用空気の空気源に制御用空気を使用する場合、制御用空気の容量に
よっては制御用空気不足となり、制御機器に悪影響を与える場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、油切りの温度を計測し、空気注入量を制御することでカーボナイズド
現象の発生を防止するとともに、空気使用量を低減することができる空気注入装置および
空気注入方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の空気注入装置は、回転体の油切りの温度を測定す
る温度センサと、開動作によって空気圧縮機からの空気を前記油切りに注入可能に設けら
れる空気遮断弁とを備え、前記温度センサが所定の上限温度を測定したときに、前記空気
遮断弁を開き、前記空気圧縮機からの空気を前記油切りに注入することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の空気注入方法は、回転体の油切りの温度を測定す
る工程と、測定した温度が所定の上限温度を測定したときに、空気圧縮機からの空気を開
動作によって油切りに注入可能に設けられる空気遮断弁を開き、前記空気圧縮機からの空
気を前記油切りに注入する工程とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の第３の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図。
【図３】本発明の第４の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図。
【図４】本発明の第６の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る空気注入装置について図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図である。
【００１３】
油切り２は軸受１３から潤滑油の飛沫がかかっており、油切り歯先３ａ、３ｂにより外
部に油が流出しないよう防止している。また、油切り歯先３ａは外部からの空気吸い込み
を防止し、異物１２のような屑などが進入しないようにしている。軸受１３で使用された
油は戻油配管１４内を通り、油タンク１５へ回収される。油切り２および軸受１３から潤
滑油が外部に漏れないよう、ガス抽出機１６によって油タンク１５内は負圧となるように
運転されている。油タンク１５内を負圧にすることで、戻り油配管１４で接続されている
軸受１３内が負圧となり、潤滑油漏れを防いでいる。
【００１４】
外部から侵入してきた異物１２などと油が混ざり合って高温で熱せられるとカーボナイ
ズド現象が発生し、油切り歯先３ａ、３ｂに堆積することで間隙を減少させ、回転体１と
接触し振動を誘発させるおそれがある。
【００１５】
実施形態では、図１に示すように、油切り２の温度を監視する温度センサ４を設け、温
度センサ４が所定の温度を検出した際に、空気遮断弁５を開動作し、空気圧縮機７から空
気が送られる。空気は冷却器８と除湿器９を通りフィルタ１０で異物が回収される。なお
フィルタ止め弁６はフィルタ１０に異物が溜まり清掃が必要になった際に閉止する遮断弁
である。フィルタ１０の状態は差圧計１１によって監視する。フィルタ１０を通過した空
気は油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に注入され油切り歯先３ａ、３ｂの温度を降
下させる。さらにフィルタ１０を通過した空気は、油切り歯先３ｂ側では油の飛沫の侵入
を防止し、油切り歯先３ａ側では異物１２などを外部へ飛ばして屑等の侵入防止を行うこ
とでカーボナイズド現象防止を行う。
【００１６】
一般に、カーボナイズド現象は油切り２および油切り歯先３ａ，３ｂ付近の温度が１７
０℃付近に達すると発生する。よって本実施形態では、油切り２の温度を１７０℃以下に
することでカーボナイズド現象を防止する。温度センサ４が所定の上限温度（例えば、１
６０℃以上）を検出した際に、空気遮断弁５を開動作し、空気圧縮機７からの空気を油切
り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に注入する。油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙
に冷却空気を注入することで、油切り２および油切り歯先３ａ、３ｂ付近の温度が１７０
℃付近まで上昇することを防ぎ、カーボナイズド現象を防止する。
【００１７】
本発明の第１の実施形態によれば、温度センサ４により油切り２の温度を監視し、油切
り２が高温になる前に空気を注入することによりカーボナイズド現象を防止することがで
きる。
【００１８】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る空気注入装置について図１を参照して説明する。
【００１９】
第１の実施形態の空気注入装置において、油切り２が所定の上限温度以上となった場合
、温度センサ４で検出され、空気圧縮機７より空気が注入される。空気注入により油切り
２および油切り歯先３ａ、３ｂの温度を低下させる。さらに本実施形態では、温度低下を
温度センサ４で検出し、油切り２の温度が所定の温度以下になった場合、温度センサ４か
ら空気遮断弁５を閉止させ、空気圧縮機７からの空気を遮断する。
【００２０】
例えば、温度センサ４が１６０℃以上を検出した際に空気遮断弁５を開動作し、空気圧
縮機７からの空気を油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に冷却空気を注入する。そし
て、空気注入により油切り２が冷却され、温度センサ４が所定の下限温度（例えば、１５
０℃以下）を検出した際に、空気遮断弁５を閉し、空気圧縮機７からの空気を遮断する。
よって、冷却空気が不要である時は、空気圧縮機７の空気を遮断するため、空気使用量を
低減することができる。
【００２１】
本発明の第２の実施形態によれば、油切り２が定められた下限温度以下になった場合に
、空気遮断弁５を自動で閉止操作させることで、空気使用量を低減することができる。
【００２２】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係る空気注入装置について図２を参照して説明する。
図２は、本発明の第３の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図である。
【００２３】
蒸気タービンの運転時は、軸受１３で使用された潤滑油が外部に漏れないよう、油タン
ク１５器内圧力を負圧にしている。油タンク１５器内圧力は、油タンク１５上面に設置さ
れるガス抽出器１６によって負圧にしており、ガス抽出器１６出口側に設置されている圧
力調節弁１７によって油タンク１５器内圧力を調整している。
【００２４】
しかし、油タンク１５の器内圧力が負圧の場合、戻油配管１４および軸受１３を通じて
、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙が負圧となる。油切り歯先３ａ、３ｂと回転体
１の間隙が負圧になると、油切り歯先３ａ側が外部から空気を吸い込むことになり、油切
り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に異物１２などを侵入させ、カーボナイズド現象を誘
発させるおそれがある。よって、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙は正圧にする必
要がある。
【００２５】
本実施形態では、図２に示すように油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力を監
視する圧力センサ１９を設置する。また油切り２の空気注入入口側に空気加減弁２０を設
置する。空気加減弁２０は空気圧縮機７から供給される空気圧力を調整する。
【００２６】
圧力センサ１９が油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力降下を検出した場合、
圧力センサ１９から空気加減弁２０を開動作し、供給する空気圧力を増加させる。それに
より油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力を上昇させる。油切り歯先３ａ、３ｂ
と回転体１の間隙が所定の圧力となるまで空気加減弁２０の開度を調整し、定められた圧
力となった時、空気加減弁２０の開度を保持し、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙
の圧力が常に正圧となるよう制御する。
【００２７】
例えば圧力センサ１９が０．０ｋｇ／ｃｍ２以下を検出した場合、空気加減弁２０を開
動作し、供給する空気圧力を増加させ油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力を上
昇させる。その後、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力が常に０．２ｋｇ／ｃ
ｍ２となるよう空気加減弁２０の開度を制御することにより、油切り歯先３ａ、３ｂと回
転体１の間隙の圧力を正圧に保つことができる。
【００２８】
本発明の第３の実施形態によれば、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙の圧力を常
に正圧となるように運転することで、油切り歯先３ａから外部空気の吸い込みを防止し、
油切り２内部へ異物１２などの侵入を防ぐことができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る空気注入装置について図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第４の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図である。
【００３０】
蒸気タービン設備には、複数の蒸気タービン機器を制御するための制御用空気がある。
空気圧縮機７は、油切り２専用の空気圧縮機でないため、制御用空気をカーボナイズド防
止用の空気に使用することにより、他の蒸気タービン機器を制御するために必要な空気量
が不足してしまう場合がある。
【００３１】
本実施形態において、図３に示すように空気圧縮機７出口側圧力を監視する圧力センサ
２１を設置する。蒸気タービンの運転状態によって、カーボナイズド現象発生を防止すべ
く、空気圧縮機７から空気が供給される。しかし前述のように、蒸気タービン設備によっ
ては空気使用量が制限される場合がある。本発明では、圧力センサ２１が所定の圧力より
降下したことを検出すると、圧力センサ２１から空気遮断弁５を閉止する信号を発信し、
空気遮断弁５を閉止させる。
【００３２】
一般に、制御用空気を発生させる空気圧縮機７の出口側圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２程
度である。例えば圧力センサ２１が４．５ｋｇ／ｃｍ２以下を検出した場合、空気遮断弁
５を閉止し、空気圧縮機７からの空気を遮断する。よって空気圧縮機７の出口圧力が低下
すると、カーボナイズド防止用の空気を遮断し、制御用空気不足を防止する。
【００３３】
本発明の第４の実施形態によれば、制御用空気の使用量に制限がある場合、空気遮断弁
５を自動で閉止することで、制御用空気を必要とする蒸気タービン機器に制御用空気が使
用できるようになり、蒸気タービンに支障がないよう運転することができる。
【００３４】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る空気注入装置について図３を参照して説明する。
【００３５】
実施形態では、温度センサ４が定められた温度以上に上昇したことを検出し、かつ、圧
力センサ１９で検出された圧力が負圧であった場合、カーボナイズド注意警報を発生させ
る。例えば、温度センサ４が１７０℃以上を検出し、尚且つ圧力センサ１９が０．０ｋｇ
／ｃｍ２以下を検出した場合、カーボナイズド注意警報を発生させる。
【００３６】
空気注入装置において、空気遮断弁５や空気加減弁２０の動作不良や、フィルタ１０の
目詰まりが発生した場合、カーボナイズド現象が発生する恐れがある。
【００３７】
この警報発生時の運転状態では、外部から異物１２等を吸い込み、油切り２の高温で異
物１２が熱せられ、カーボナイズド現象を発生させることが考えられる。カーボナイズド
現象により発生した炭化物が油切り歯先３ａ及び３ｂに堆積することで、回転体１と接触
し振動を誘発させる。そのため警報が発生している場合は、空気遮断弁５や空気加減弁２
０の動作に異常がないか、またフィルタ１０の差圧計１１を確認し、差圧が大きくなって
いないかなど診断することで、カーボナイズド現象が進行しないように対策できるもので
ある。
【００３８】
本発明の第５の実施形態によれば、カーボナイズド現象が発生しかねない運転状態であ
るときに、カーボナイズド注意警報を発生させ、カーボナイズド現象が進行するのを未然
に防ぐことができる。
【００３９】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る空気注入装置について図４を参照して説明する。
図４は、本発明の第６の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図である。
【００４０】
蒸気タービン設備における油タンク１５器内圧力は、ある一定の圧力（負圧）に調整さ
れている。油タンク１５器内圧力は圧力調節弁１７の開度によって調整され、通常タービ
ン起動前に実施され、圧力調節弁１７の開度はタービン起動後も保持される。
【００４１】
油タンク１５器内圧力は、油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に空気を注入すると
戻油配管１４を通って、油タンク１５内に空気が入り、油タンク１５器内圧力が上昇する
。そのため、上述の第１の実施形態のように、運転状態にあわせて油切り歯先３ａ、３ｂ
と回転体１の間隙に注入する空気量を変化させる運転においては、油タンク１５器内圧力
も運転状態によって変化するため、油タンク１５の器内圧力が変化するおそれがある。
【００４２】
そこで本実施形態では、油タンク１５器内圧力を監視する圧力センサ２２および油タン
ク１５器内圧力を調節する圧力調節弁２３を設置する。油タンク１５器内圧力が上昇した
場合、圧力調節弁２３を閉止し、油タンク１５器内圧力がある一定の圧力となるよう制御
する。また油タンク１５器内圧力が低下した場合、圧力調節弁２３を開動作し、油タンク
１５器内圧力がある一定の圧力となるよう制御する。
【００４３】
一般に、油タンク１５器内圧力は−０．３ｋＰａ程度に調整される。例えば、油切り歯
先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に空気が注入され、油タンク１５器内圧力が上昇した場合
、圧力調整弁２３を閉し油タンク１５器内圧力が−０．３ｋＰａ程度になるよう制御する
。また運転状態の変化により油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙への空気の注入が停
止した場合、油タンク１５器内圧力は低下する。その際は圧力調整弁２３を開動作し油タ
ンク１５器内圧力が−０．３ｋＰａ程度になるよう制御することができる。
【００４４】
本発明の第６の実施形態によれば、空気注入により油タンク１５器内圧力が変化する状
態でも、圧力調節弁２３を制御することで油タンク１５器内圧力を自動で調整することが
可能となる。
【００４５】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係る空気注入装置について図４を参照して説明する。
図４は、本発明の第７の実施形態に係る空気注入装置を示す概略構成図である。
【００４６】
従来のカーボナイズド防止用空気は、蒸気タービン運転前に空気圧縮機７から空気を一
定量注入しておき、カーボナイズド現象が発生する油切り２が高温になる以前から空気を
注入し続ける。また、油タンク１５器内圧力においては、空気圧縮機７の空気注入によっ
て油タンク１５器内圧力が正圧とならないよう、蒸気タービン起動前に圧力調節弁１７を
負圧となるように調整し、安定運転を行っている。
【００４７】
本実施形態においては、タービンの運転状態にあわせて空気注入量を自動で変化させる
ことでカーボナイズド現象を防止し、且つ使用する空気量を低減させることができる。ま
た、注入される空気量にあわせて、油タンク１５器内圧力を自動で調整することで、最適
な油タンク１５器内圧力で運転することができる。
【００４８】
油切り２の温度監視によって注入する空気量を制御し、また、タンク器内圧力を監視、
制御することで、蒸気タービンの状態に合わせた最適な運転を行うことができる。例えば
、温度センサ４が１６０℃以上を検出した際に空気遮断弁５を開動作し、空気圧縮機７か
らの空気を油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に冷却空気を注入する。この時、冷却
空気は戻油配管１４を通り、油タンク１５内に入るため油タンク１５内器内圧力は上昇す
る。同時に圧力センサ２２がそれを検知し、圧力調整弁２３を閉動作することで、油タン
ク１５器内圧力はある一定の圧力に制御される。
【００４９】
油切り歯先３ａ、３ｂと回転体１の間隙に冷却空気が注入されたことにより、油切り２
の温度が下がり温度センサ４が１５０℃以下を検出した際は空気遮断弁５を閉し、空気圧
縮機７からの空気を遮断する。この時油タンク１５器内圧力は低下するが、圧力センサ２
２がそれを検知し圧力調整弁２３を開動作することで、油タンク１５器内圧力はある一定
の圧力に制御される。
【００５０】
結果、油切り２が高温になる前に空気を注入するため、カーボナイズド現象を防止する
ことができる。また冷却空気注入により油タンク１５器内圧力の変化を防ぐことができる
。
【００５１】
また、冷却空気に制御用空気を使用する場合が多いが、冷却空気使用量が多すぎると、
蒸気タービン機器を制御するために必要な空気量が不足してしまう場合がある。そこで、
空気圧縮機７の出口側に圧力センサ２１設置し、圧力センサ２１が所定の圧力より降下し
たことを検出すると、空気遮断弁５を閉止する。これにより冷却空気の使用を制限し、制
御用空気が不足することを防ぐことができる。
【００５２】
油切り２の温度を計測し、カーボナイズド防止用空気の注入量を制御する方法により、
油切り２の温度がカーボナイズドを発生する温度になる前に空気注入を開始し、空気注入
量を制御することでカーボナイズド現象の発生を防止する。また、油切りの温度を監視し
ながら空気注入量を制御することで、無駄なタイミングで空気を注入することが無くなる
ため、空気使用量を低減することができる。本発明の第７の実施形態によれば、カーボナ
イズド現象に起因する振動の発生を防ぎ、蒸気タービン設備の安定運転を実現することが
できる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・回転体、２・・・油切り、３ａ・・・油切り歯先、３ｂ・・・油切り歯先、４・
・・温度センサ、５・・・空気遮断弁、６・・・フィルタ止め弁、７・・・空気圧縮機、
８・・・冷却器、９・・・除湿機、１０・・・フィルタ、１１・・・差圧計、１２・・・
異物、１３・・・軸受、１４・・・戻油配管、１５・・・油タンク、１６・・・ガス抽出
器、１７・・・圧力調節弁、１８・・・圧力計、１９・・・圧力センサ、２０・・・空気
加減弁、２１・・・圧力センサ、２２・・・圧力センサ、２３・・・圧力調節弁
【図１】
2016191322.tif 000003
【図２】
2016191322.tif 000004
【図３】
2016191322.tif 000005
【図４】
2016191322.tif 000006