JPH01190925A - ガスタービンの潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービンの潤滑油供給装置に関するもので
ある。

（従来技術及びその問題点） 常用ガスタービンの場合、寿命の関係からタービン軸の
軸受として滑り軸受を採用しており、そしてラビリンス
シールを有する前記タービン軸の軸受に、タービン軸と
連動する機材潤滑油ポンプから潤滑油を供給するように
構成されているのが通常である（例えば実公昭８１−４
３９４８号公報参照）。

したがって、タービン軸の軸受が滑り軸受であることか
ら、ガスタービンの起動前に、タービン軸の軸受に潤滑
油を供給しておくことが不可欠である。また、ガスター
ビンの停止操作後、タービン軸は、その慣性力により高
温状態のまま高速回転が暫く続き、次第に漸減するが、
機材潤滑油ポンプは、その回転速度が低下すれば、供給
潤滑油量も定格供給油量よりも減少し、高温状態のター
ビン軸の軸受が焼付いてしまうという問題が生じる。

そこで従来装置では、タービン軸と連動しない独立の駆
動手段により駆動される機外潤滑油ポンプを設け、ガス
タービンの起動前から起動完了まで機外潤滑油ポンプを
作動させてタービン軸の軸受に潤滑油を供給する（ブリ
潤滑油ブライミング）と共に、ガスタービンの停止操作
後にも機外潤滑油ポンプを作動させて潤滑油の継続供給
（ポスト潤滑油ブライミング）を行ない、軸受の潤滑お
よび冷却のために必要な潤滑油量を吐出供給していた。

しかしながら、このような従来の構成では、ブリおよび
ポスト潤滑油ブライミングにおいて、定格供給油量とほ
ぼ同量の潤滑油量をタービン軸の軸受に供給していたの
で、機外潤滑油ポンプの吐出圧力が高く、次のような不
都合があった。すなわち、タービンの停止操作後は、タ
ービン軸の軸受近傍のラビリンスシールにかかる圧縮機
からの吐出空気圧が低下してしまっているために、ラビ
リンスシールの隙間から潤滑油が外部に漏出して、外部
汚染を生じると同時に潤滑油の消費増大を招く。またタ
ービンの起動時にも同様の問題が生じる。

ところで、本発明の発明者による研究の結果、上記問題
を解消するためには、機材潤滑油ポンプの容量を増大さ
せて、ガスタービンの停止操作後のタービン軸の慣性回
転時に、常用回転速度のほぼ６０９６程度における必要
油圧を供給できるように設定すればよいことが判明した
。

しかしながら、単に機材潤滑油ポンプの容量を上記のよ
うに増大させ、機外潤滑油ポンプを省略したのでは、ガ
スタービンの起動前にはタービン軸の軸受に潤滑油が供
給されず、ガスタービンの起動時に低温状態の潤滑油が
多量に吐出されるために、粘性抵抗が大となると同時に
機材潤滑油ポンプの所要駆動動力が大となることから、
タービン軸の回転速度がなかなか増大せず、ガスタービ
ンの起動時間が長くなり、大容量のバッテリーを必要と
したり、起動時の燃焼ガス温度を高くする必要からロー
タや燃焼器ノズル等の高温各部の寿命が短くなるという
問題があると考えられる。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明のガスタービンの潤
滑油供給装置は、ラビリンスシールを有するタービン軸
の軸受に、そのタービン軸と連動する機材潤滑油ポンプ
から潤滑油を供給するガスタービンにおいて、前記ター
ビン軸と連動しない駆動手段によって駆動される機外潤
滑油ポンプと、この機外潤滑油ポンプをガスタービンの
起動よりも所定時間前に起動させかつガスタービンの回
転速度が所定の回転速度に達した時点で停止させる制御
装置とを設け、前記機材潤滑油ポンプの吐出側油路に前
記機外潤滑油ポンプの吐出側を合流させると共に、前記
機材潤滑油ポンプの容量を、通常のタービン停止動作時
に前記タービン軸の慣性回転による機材潤滑油ポンプの
駆動のみにより前記軸受に必要量の潤滑油を供給し得る
ように設定したものである。

（作用） 機材潤滑油ポンプの容量を従来装置よりも増大させ、通
常のタービン停止動作時にタービン軸の慣性回転による
機材潤滑油ポンプの駆動のみにより軸受に必？Ｕの潤滑
油を供給し得るように設定したので、ポスト潤滑油ブラ
イミング時に機外潤滑油ポンプを作動させる必要がなく
、潤滑油の油圧が低いことから、ラビリンスシールの隙
間から潤滑油が外部に漏出して外部汚染を生じると同時
に潤滑油の消費増大を招くというようなことがない。ま
た、機外潤滑油ポンプをポスト潤滑油ブライミングに使
用する必要がないので、機外潤滑油ポンプの吐出圧力を
、定格供給油量を維持するための圧力に比べて極めて低
くでき、しかも機外潤滑油ポンプを作動させている時間
はタービンの起動操作時前後の極めて短い時間のみであ
ることから、タービンの起動時におけるラビリンスシー
ルからの潤滑油の漏出も全くない。すなわち本発明の発
明者の研究により、冷態状態のタービン軸の軸受におい
ては、潤滑性を維持するだけの僅かな潤滑油量だけを継
続的に供給すればよいことが確認されている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるガスタービンの潤滑
油供給装置の概略全体構成図で、１はガスタービンであ
り、パワーモジュール２と減速機３とが一体に構成され
ている。ガスタービン１のタービン軸４は、複数の軸受
５により回動自在に支持されており、軸受５の近傍には
各々ラビリンスシール６が設置されている。タービン軸
４により減速機３を介して駆動される例えばトロコイド
ポンプ等からなる機材潤滑油ポンプ８の吸入口には管路
１０の一端が接続されており、この管路１０の他端は潤
滑油タンク１１の内部に位置してフィルター１２が装着
されている。機材潤滑油ポンプ８の吐出口には管路１３
の一端が接続されており、この管路１３の他端は前記ガ
スタービン１の減速機３に接続されている。この管路１
３には逆止弁１４と潤滑油フィルター１５とオイルクー
ラー１６と逆止弁１７と潤滑油フィルター１８とが介装
されている。

前記管路１０には分岐路２０の一端が接続されており、
分岐路２０の他端は前記管路１３の前記逆止弁１４と潤
滑油フィルター１５との間に接続されている。この分岐
路２０には駆動手段としての電動機２１により駆動され
る機外潤滑油ポンプ２２と逆止弁２３とが介装されてお
り、機外潤滑油ポンプ２２は吐出側が前記機材潤滑油ポ
ンプ８の吐出側と合流するように設置されている。

前記管路１３の前記潤滑油フィルター１８と減速機３と
の間には分岐路２５の一端が接続されており、この分岐
路２５の他端は油圧検出器としての油圧スイッチ２６に
接続されている。分岐路２５には手動テスト弁２７が介
装されており、分岐路２５の手動テスト弁２７よりも上
流側には分岐路２８を介してガバナ２９が接続されてい
る。

前記油圧スイッチ２６の出力端は電線３１により制御装
置としてのエンジンコントローラ３２の入力端に接続さ
れており、エンジンコントローラ３２の出力端は前記電
動機２１に接続されている。

エンジンコントローラ３２には、図示していないが、ガ
スタービン１に付設された各検出器からの出出力が入力
され、またガスタービン１に各種の制御信号を出力する
。

なお３４は圧力計、３５は手動テスト弁、３６は燃料調
量弁、３７はアクチュエータ、３８は油温計、３９はド
レンコック、４０は安全弁、４１゛は圧力逃し弁、４２
は油温制御用三方弁である。

また第１図において、実線の管路は潤滑油の供給路、破
線の管路は潤滑油の戻り路である。

次に作用を説明する。ガスタービン１の起動に際しては
、エンジンコントローラ３２はまず電動機２１に制御信
号を出力し、機外潤滑油ポンプ２２を作動させる。これ
により潤滑油タンク１１の潤滑油が分岐路２０と管路１
３と減速機３とを介してパワーモジュール２内の軸受５
に供給される。

このとき、機外潤滑油ポンプ２２の容量は従来装置にお
ける機外潤滑油ポンプと比較して極めて小さいので、潤
滑油の油圧も小さい。また機外潤滑油ポンプ２２から吐
出された潤滑油は分岐路２０と管路１３と分岐路２５と
を介して油圧スイッチ２６にも供給され、潤滑油の油圧
が検出される。

次にエンジンコントローラ３２は、機外潤滑油ポンプ２
２の作動開始から例えば２．５秒後にガスタービン１を
起動操作する。これによりタービン軸４が回転を開始し
、機材潤滑油ポンプ８が作動を開始する。すなわち機材
潤滑油ポンプ８と機外潤滑油ポンプ２２との双方により
潤滑油が供給され、時間の経過と共にタービン軸４の回
転速度も上昇するので、潤滑油の油圧は次第に大きくな
る。

一方、ガスタービン１の起動操作と同時に、エンジンコ
ントローラ３２は油圧スイッチ２６の検出信号に基づい
て潤滑油の油圧の監視を開始し、潤滑油の油圧が例えば
０．５ｋｇ／ｃ−の第１の設定値以下になれば、ガスタ
ービン１を停止させる。

タービン軸４の回転速度が常用回転速度の２５％、すな
わち２５％回転速度まで上昇すると、エンジンコントロ
ーラ３２は潤滑油の監視油圧を変更し、潤滑油の油圧が
例えば１．７ｋｇ／ｃシの第２の設定値以下になれば、
ガスタービン１を停止させると同時に、機外潤滑油ポン
プ２２を例えば９０秒以上作動させる。これは軸受５の
冷却のためである。

タービン軸４の回転速度が常用回転速度の５０％、すな
わち５０％回転速度まで上昇すると、エンジンコントロ
ーラ３２は機外潤滑油ポンプ２２の作動を停止させる。

このとき、機材潤滑油ポンプ８の吐出圧は軸受５の潤滑
に支障のない圧力に達している。

このような状態でタービン軸４の回転速度が常用速度ま
で上昇し、ガスタービン１の運転が継続される。また、
第２の設定値による潤滑油の油圧の監視もガスタービン
１の運転停止時まで継続される。さらには、緊急事態が
発生してガスタービン１を非常停止させる場合、潤滑油
の油圧が第２の設定値以下になった場合と同様に、ガス
タービン１の停止操作後、軸受５の冷却のために機外潤
滑油ポンプ２２を例えば９０秒以上作動させる。なお、
ガスタービン１の起動時において、ラビリンスシール６
に作用する圧縮機の空気吐出圧は、急激に高圧にならず
、次第に上昇するのであるが、機外潤滑油ポンプ２２は
従来装置における機外潤滑油ポンプと比較して小容量で
あり、しかもガスタービン１の起動に要する時間は短時
間であるので、ラビリンスシール６の隙間から潤滑油が
漏出するようなことはない。

非常停止以外のガスタービン１の通常の停止の際には、
エンジンコントローラ３２はガスタービン１を停止操作
するだけであり、タービン軸４の回転を強制的に止める
ことはしない。したがってガスタービン１の停止操作後
もタービン軸４は即時には停止せず、慣性力で回転を継
続するので、その間機材潤滑油ポンプ８は作動しており
、潤滑油が軸受５に供給され、軸受５は良好に冷却され
る。このとき、ガスタービン１の停止操作と同時にラビ
リンスシール６に作用する圧縮器からの吐出空気圧は急
激に低下するが、従来装置のようにタービンの停止操作
後に機外潤滑油ポンプにより高圧の潤滑油を軸受５に供
給するのではなく、従来装置における機材潤滑油ポンプ
よりも大容量の機材潤滑油ポンプ８により、常用回転速
度の６０％すなわちＧＯ％回転速度における必要油圧と
同程度の油圧の潤滑油が軸受５に供給されるので、ラビ
リンスシール６の隙間から潤滑油が漏出するようなこと
はない。

このように、ガスタービン１の起動時においても、また
通常の停止動作時においても、潤滑油により軸受５の潤
滑や冷却を良好に行なうことができ、しかもラビリンス
シール６の隙間から潤滑油が漏出するようなことがない
。また本実施例のように、潤滑油の油圧低下時やガスタ
ービン１の非常停止時に機外潤滑油ポンプ２２を作動さ
せるようにすれば、軸受５等の焼付きを確実に防止でき
るので非常に好ましい。

（別の実施例） 上記実施例においては、タービン軸４の回転速度が５０
％回転速度に達した時点で機外潤滑油ポンプ２２を停止
させるように構成したが、本発明はこのような構成に限
定されるものではなく、例えばタービン軸４の回転速度
が２５％回転速度に達した時点で機外潤滑油ポンプ２２
を停止させるようにしてもよく、このようにすれば、ガ
スタービン１の起動時間を短縮できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、タービン軸と連
動しない駆動手段によって駆動される機外潤滑油ポンプ
と、この機外潤滑油ポンプをガスタービンの起動よりも
所定時間前に起動させかつガスタービンの回転速度が所
定の回転速度に達した時点で停止させる制御装置とを設
け、機材潤滑油ポンプの吐出側油路に機外潤滑油ポンプ
の吐出側を合流させると共に、機材化滑油ポンプの容量
を、通常のタービン停止動作時に前記タービン軸の慣性
回転による機材潤滑油ポンプの駆動のみにより軸受に必
要量の潤滑油を供給し得るように設定したので、ポスト
潤滑油ブライミング時に機外潤滑油ポンプを作動させる
必要がなく、ポストブライミング時における潤滑油の油
圧が従来装置と比較して低いことから、軸受の潤滑およ
び冷却を良好に行なえるものでありながら、ラビリンス
シールの隙間から潤滑油が外部に漏出して外部汚染を生
じると同時に潤滑油の消費増大を招くというようなこと
がない。また、機外潤滑油ポンプをボスト潤滑油プライ
ミングに使用する必要がな（、ので、機外潤滑油ポンプ
の吐出圧力を、定格供給油量を維持するための圧力に比
べて極めて低くでき、しかも機外潤滑油ポンプを作動さ
せている時間はタービンの起動操作時前後の極めて短い
時間のみであることから、軸受の潤滑を良好に行なえる
ものでありながら、タービンの起動時におけるラビリン
スシールからの潤滑油の漏出も全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるガスタービンの潤滑
油供給装置の概略全体構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ラビリンスシールを有するタービン軸の軸受に、そのタ
   ービン軸と連動する機材潤滑油ポンプから潤滑油を供給
   するガスタービンにおいて、前記タービン軸と連動しな
   い駆動手段によつて駆動される機外潤滑油ポンプと、こ
   の機外潤滑油ポンプをガスタービンの起動よりも所定時
   間前に起動させかつガスタービンの回転速度が所定の回
   転速度に達した時点で停止させる制御装置とを設け、前
   記機材潤滑油ポンプの吐出側油路に前記機外潤滑油ポン
   プの吐出側を合流させると共に、前記機材潤滑油ポンプ
   の容量を、通常のタービン停止動作時に前記タービン軸
   の慣性回転による機材潤滑油ポンプの駆動のみにより前
   記軸受に必要量の潤滑油を供給し得るように設定したこ
   とを特徴とするガスタービンの潤滑油供給装置。