(57)【要約】【課題】交流電源断時において回転機械への油圧を過度に低下させない。【解決手段】回転機械５０に潤滑油を供給するポンプのポンプ駆動機構は、主油ポンプ１２を駆動させる交流電動機１３と、交流電源１５と、直流電源１７とを有する。直流電源１７からの直流電圧はインバータ１６により交流電圧へ変換されて主油ポンプ１２へ給電される。【選択図】図１
2017015027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械に潤滑油を供給するポンプのポンプ駆動機構において、
前記ポンプを駆動させる交流電動機と、
前記交流電動機へ給電する交流電源と、
直流電源と、
前記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電動機へ給電するインバータと、を備えたことを特徴とするポンプ駆動機構。
【請求項２】
交流電源断時、または前記ポンプの圧力が低下した時に、制御部により前記インバータを作動させ、前記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して、前記交流電源からの給電を前記直流電源からの給電に切り換えることを特徴とする請求項１記載のポンプ駆動機構。
【請求項３】
前記インバータは、出力電圧を制御する機能を有することを特徴とする請求項１または２記載のポンプ駆動機構。
【請求項４】
回転機械に潤滑油を供給するとともに、両端が電動機に接続できる駆動軸を有するポンプのポンプ駆動機構において、
前記ポンプの駆動軸の両端に各々接続された交流電動機および直流電動機を備え、前記交流電動機または直流電動機を切り換え自在に作動させて前記ポンプを駆動することを特徴とするポンプ駆動機構。
【請求項５】
前記ポンプの駆動軸の両端に各々クラッチ機構を介して交流電動機および直流電動機が接続されていることを特徴とする請求項４記載のポンプ駆動装置。
【請求項６】
前記交流電動機側のクラッチ機構は、ポンプの回転数が一定の回転数以下では、遮断されることを特徴とする請求項５記載のポンプ駆動機構。
【請求項７】
前記交流電動機側のクラッチ機構および前記直流電動機側のクラッチ機構は、いずれも外部からの電気信号により接続及び遮断ができることを特徴とする請求項５記載のポンプ駆動機構。
【請求項８】
前記直流電動機および前記交流電動機の各々に抵抗器を接続し、前記交流電動機の作動時に前記直流電動機側の抵抗器により電気的エネルギーを消費させ、前記直流電動機の作動時に前記交流電動機側の抵抗器により電気エネルギーを消費させることを特徴とする請求項４記載のポンプ駆動機構。
【請求項９】
前記直流電動機および前記交流電動機の各々に蓄電装置を接続し、前記交流電動機の作動時に前記直流電動機側の蓄電装置により電気的エネルギーを蓄電し、前記直流電動機の作動時に前記交流電動機側の蓄電装置により電気エネルギーを蓄電することを特徴とする請求項４記載のポンプ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、回転機械に潤滑油を供給するポンプのポンプ駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電用タービンのような大型の回転機械においては、専用の潤滑油供給装置を設け、そのポンプから回転機械の摺動部に潤滑油を供給している。このような回転機械は、常時はもちろん、停電時等の非常時においても非常用の直流電源から電源の供給を受けて運転される非常油ポンプを備え、常に必要最低限の潤滑油を供給し続けことができるようになっている。
【０００３】
従来のポンプ駆動機構について、従来例を図４に示す。
【０００４】
図示の例では、所望の潤滑油量を貯蔵可能な貯油槽１からタービン摺動部へ給油する主油ポンプ４１、４２と、そのポンプを駆動させる電動機４３、４４が設けられ、電動機４３、４４は常用の交流電源１５に接続されている。ここでタービン摺動部としては、高圧蒸気タービン５１、低圧蒸気タービン５２および発電機５３等の回転機械の摺動部が考えられる。また、外部交流電源断などの非常時に給油する非常用油ポンプ４５と、そのポンプ４５を駆動させる直流電動機４６とが設けられ、直流電動機４６は非常用の直流電源１７に接続されている。
【０００５】
図４に示すように、主油ポンプ４１、４２の吐出圧が低くなると圧力検出器１４から非常用油ポンプ４５を起動する信号が制御部２０へ発信され、直流電動機４６が起動する。また、停電等の交流電源断の場合も、上記と同様に直流電動機４６が起動し、上記のように非常時でも回転機器へ給油できる系統構成となっている。
【０００６】
また、非常用油ポンプの駆動機構を直流電源から交流電源へインバータを介して変換し給電するものが開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５０３９４０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、主油ポンプ４１、４２から非常用油ポンプ４５へ移行する際、給電されない主油ポンプ４１，４２は自身の慣性力を用いて摺動部へ給油する。しかし、その吐出圧は時々刻々と減少する。主油ポンプ４１、４２がタービン摺動部への必要最低油圧まで低下する前に、非常油ポンプ４５は無回転から必要最低油圧を確保できる回転数まで上昇する必要があり、その起動時間が直流電動機の設計条件として影響が大きい。
【０００９】
また、近年では、高効率の交流電動機を採用するプラントが急増し、電動機の慣性力が小さくなっているため、より非常用油ポンプ４５の短い起動時間が要求される。このため非常用油ポンプ４５の起動時間を短くすることが技術的課題である。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、交流電源断時でも回転機構への油圧を過度に低下させないポンプ駆動機構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】
【００１１】
本発明は、回転機械に潤滑油を供給するポンプのポンプ駆動機構において、前記ポンプを駆動させる交流電動機と、前記交流電動機へ給電する交流電源と、直流電源と、前記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電動機へ給電するインバータと、を備えたことを特徴とするポンプ駆動機構である。
【００１２】
本発明は、回転機械に潤滑油を供給するとともに、両端が電動機に接続できる駆動軸を有するポンプのポンプ駆動機構において、前記ポンプの駆動軸の両端に各々接続された交流電動機および直流電動機を備え、前記交流電動機または直流電動機を切り換え自在に作動させて前記ポンプを駆動することを特徴とするポンプ駆動機構である。
【発明の効果】
【００１３】
本実施の形態によれば、交流電源断時でも回転機構への油圧を過度に低下させないポンプ駆動機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ポンプ駆動機構の第1の実施の形態を示す潤滑油系統図。
【図２】ポンプ駆動機構の第2の実施の形態を示す潤滑油系統図。
【図３】ポンプ駆動機構の第3の実施の形態を示す潤滑油系統図。
【図４】従来のポンプ駆動機構を示す潤滑油系統図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜第1の実施の形態＞
以下、図面を考慮してポンプ駆動機構の第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
図1に示すように、ポンプ駆動機構は、所望量の潤滑油を貯蔵する貯油槽１１内に配置された主油ポンプ１２を駆動するものである。
【００１７】
このようなポンプ駆動機構は、主油ポンプ１２を駆動する交流電動機１３と、交流電動機１３へ給電する常用交流電源１５と、非常用直流電源１７と、非常用直流電源１７からの直流電圧を交流電圧に変換して交流電源機１３に給電するインバータ１６とを備えている。このインバータ１６は、出力電圧を制御することにより、主油ポンプ１２の回転数を制御することができる。
【００１８】
また主油ポンプ１２は、供給ライン５０ａを介して高圧蒸気タービン５１、低圧蒸気タービン５２および発電機５３からなる回転機械５０の軸受けへ潤滑油を供給する。また供給ライン５０ａには供給ライン５０ａ内の潤滑油の圧力を検知する圧力検出器１４が接続されている。
【００１９】
また、交流電動機１３は制御部２０により、常用交流電源１５による給電と、インバータ１６を介して非常用直流電源１７を交流電源に変換して行なわれる給電のどちらかによって切り換え自在に作動する。また、前記インバータ１６は交流電源断信号、または圧力検出器１４からの圧力低信号によって作動し、非常用直流電源１７からの直流電圧を交流電圧に変換して、前記交流電源１３に給電する。
【００２０】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２１】
通常時は制御部２０により、常用交流電源１５が作動して、常用交流電源１５から給電された交流電動機１３が運転し、高圧タービン５１、低圧蒸気タービン５２、発電機５３からなる回転機械５０の軸受けへ給油する。ここで、停電等で交流電源断が発生した場合、交流電源断信号が制御部２０へ発信され、制御部２０は常用交流電源１５，非常用直流電源１７およびインバータ１６を制御する。この場合、インバータ１６が「ＯＦＦ→ＯＮ」となり、非常用直流電源１７からの直流電圧が交流電圧に変換されて、交流電動機１３へ給電される。なお、この場合交流電源断信号の代わりに、圧力検出器１４からの圧力低信号によって、制御部２０がインバータ１６を「ＯＦＦ→ＯＮ」としてもよい。
【００２２】
本実施の形態によれば、主油ポンプ１２は非常用直流電源１７からの給電により運転し続けること可能なので、主油ポンプ１２の吐出圧が低下しないため、回転機械５０の軸受け油圧が過度に低下することを防止することができる。さらに、この給電切替により、従来構成の非常用油ポンプを無回転から必要回転数まで起動させる物理的な時間を考慮しなくてよくなる。また、主油ポンプ１２の回転数をインバータ制御して回転機械の最低油圧に絞って運転することで節電ができる。さらに従来例よりも直流電動機及び非常用油ポンプが削減でき、コストメリットも発生する。
【００２３】
＜第２の実施の形態＞
以下、図面を考慮してポンプ駆動機構の第２の実施の形態について説明する。
【００２４】
図２に示すようにポンプ駆動機構は、所望量の潤滑油を貯蔵する貯油槽１１外に配置され、貯油槽１１内の潤滑油を供給する主油ポンプ２２を駆動するものである。
【００２５】
また、主油ポンプ２２は、両端２７ａ、２７ｂが後述する電動機２３，２４に接続できる駆動軸２７を有している。
【００２６】
このようなポンプ駆動機構は、主油ポンプ２２を駆動するとともに主油ポンプ２２の駆動軸２７の一端２７ａにクラッチ機構２５を介して接続された交流電動機２３と、主油ポンプ２２の駆動軸２７の他端２７ｂにクラッチ機構２６を介して接続された直流電動機２４と、交流電動機２３へ給電する常用交流電源１５と、直流電源２４へ給電する非常用直流電源１７とを備えている。
【００２７】
そして主油ポンプ２２は貯油槽１１内の潤滑油を高圧蒸気タービン５１、低圧蒸気タービン５２および発電機５３からなる回転機械５０の軸受けへ供給ライン５０ａを介して給油するようになっている。また供給ライン５０ａには供給ライン５０ａ内の潤滑油の圧力を検知する圧力検出器１４が接続されている。
【００２８】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２９】
通常時は制御部２０により、常用交流電源１５が作動して、常用交流電源１５から交流電動機２３に給電されて交流電動機２３が駆動し、交流電動機２３の駆動によりクラッチ機構２５が主油ポンプ２２の駆動軸２７の一端２７ａと接続される。そして、主油ポンプ２２が駆動して潤滑油が高圧蒸気タービン５１等の大型回転機械５０の軸受けへ給油される。ここで、停電等で交流電源断が発生した場合、制御部２０により、非常用直流電源１７が作動し、非常用直流電源１７から給電された直流電動機２４が駆動し、前記同様にクラッチ機構２６が主油ポンプ２２の駆動軸２７の他端２７ｂと接続する。このため、主油ポンプ２２は引き続き駆動される。
【００３０】
同時に交流電動機２３側のクラッチ機構２５は制御部２０により、交流電源断、または圧力検出器１４からの圧力低の信号に基づいて駆動軸２７の一端２７ｂから遮断される。あるいは主油ポンプ２２の回転数が所定の回転数を下回る場合に、クラッチ機構２５を駆動軸２７の一端２７ｂから遮断してもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば、主油ポンプ２２は通常時、非常時に関わらず安定した運転が可能になり、回転機器への軸受け油圧を低下させないことができる。さらに、この給電切替により、従来構成の非常油ポンプ２２を無回転から必要回転数まで起動させる物理的な時間を考慮しなくてよくなる。また、従来例よりも非常用ポンプが削減でき、コストメリットが発生する。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
以下、図面を考慮してポンプ駆動機構の第３の実施の形態について説明する。
【００３３】
図３に示すように、ポンプ駆動機構は、所望量の潤滑油と貯蔵する貯油槽１１外に配置され、貯油槽１１内の潤滑油を供給する主油ポンプ２２を駆動するものである。
【００３４】
このようなポンプ駆動機構は、主油ポンプ２２を駆動するとともに主油ポンプ２２の駆動軸２７の一端２７ａに接続された交流電動機２３と、主油ポンプ２２の駆動軸２７の他端２７ｂに接続された直流電動機２４と、交流電動機２３へ給電する常用交流電源１５と、直流電源２４へ給電する非常用直流電源１７とを備えている。
【００３５】
そして主油ポンプ２２は貯油槽１１内の潤滑油を高圧蒸気タービン５１、低圧蒸気タービン５２および発動機５３からなる回転機械５０の軸受けへ供給ライン５０ａを介して給油するようになっている。また供給ライン５０ａには供給ライン５０ａ内の潤滑油の圧力を検知する圧力検出器１４が接続されている。
【００３６】
また、交流電動機２３には、抵抗器３０が電気的に接続され、直流電動機２４には抵抗器３１が電気的に接続されている。
【００３７】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３８】
通常時は制御部２０により、常用交流電源１５が作動して、常用交流電源１５から給電された交流電動機２３が駆動し、主油ポンプ２２が高圧蒸気タービン５１等の大型回転機械の軸受けへ給油する。また、直流電動機２４も主油ポンプ２２を経由して、交流電動機２３から駆動されて回転する。直流電動機２４はこの回転で発生した電気的なエネルギーを抵抗器３１で消費させる。
【００３９】
停電等で交流電源断が発生した場合、制御部２０により、非常用直流電源１７が作動し、非常用直流電源１７から給電された直流電動機２４が駆動し、主油ポンプ２２を運転させ主油ポンプ２２により引き続いて大型回転機械５０の軸受けへ給油する。また、交流電動機２３も主軸ポンプ２２を経由して直流電動機２４から駆動されて回転する。交流電動機２３はこの回転で発生した電気エネルギーを抵抗器３０で消費させる。
【００４０】
なお上述において、交流電動機２３および直流電動機２４に抵抗器３０，３１を設けた例を示したが、抵抗器３０，３１の代わりに蓄電装置を設けることで通常時に直流電動機２４から発生した電気的エネルギーをこの蓄電装置に蓄えることができ、交流電源断時に交流電動機２３から発生した電気的エネルギーをこの蓄電装置に蓄えることができる。
【００４１】
本実施の形態によれば、主油ポンプ２２は通常時、非常時に関わらず安定した運転が可能になり、回転機器への軸受け油圧を低下させないことができる。また本実施の形態では給電切替が物理的にもスムーズとなり、主油ポンプ２２の吐出圧を下げずに非常用電源１７からも運転可能となる。また通常時、直流電動機２４が交流電動機２３によって回転されると発電し、自身のコイルが発熱するが、抵抗器３１によって電気的に消費させることで、発生する熱を抑えることができ、直流電動機２４は常時でも回転可能となる。また、交流電源断時に、交流電動機２３が直流電動機２２によって回転すると発電し、自身のコイルが発熱するが、抵抗器３０によって電気的に消費させることで、発生する熱を抑えることができる。交流電動機２３および直流電動機２４に蓄電装置を設けた場合は、この蓄電装置によって電気的エネルギーを蓄えることができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態は例示であり、発明の範囲は、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  潤滑油タンク、１２  主油ポンプ、１３  交流電動機、１４  圧力検出器、１５  常用交流電源、１６  インバータ、１７  非常用直流電源、２２  主油ポンプ、２３  交流発電機、２４  直流発電機、２５  クラッチ機構、２６  クラッチ機構、２７  駆動軸、３０  抵抗器、３１  抵抗器、５０  回転機械
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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