JPH0727140A - スラスト押上ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、スラスト軸受の油膜形成を
確実に検出することで、発電機の起動時間を短縮するも
のである。 【構成】 発電機５に直結された主軸４を支えるスラス
トカラー２とスラストメタル３からなり、潤滑油が満た
されているスラスト軸受１と、スラスト軸受１に潤滑油
を供給するスラスト軸押上ポンプ６，８と、このスラス
ト軸押上ポンプ６，８を駆動させる電動機７，９と、こ
の主軸の軸方向の変位量を検出する主軸位置ピックアッ
プ11と、主軸位置ピックアップから出力される変位量を
電気的抵抗量に変換する可変抵抗器12と、可変抵抗器12
から出力される抵抗量を電気量に変換し、設定されてい
る適正潤滑膜に相当する設定値とを比較する主軸位置検
出器13と、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラスト軸受の油膜形
成を確実に行なうスラスト押上ポンプの制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のスラスト軸押上ポンプ制御装置を
図５の構成図を参照して説明する。スラスト軸受１には
スラストカラー２とスラストメタル３が備え付けられて
おり、主軸４に取付けられた発電機５の回転子及び発電
機５とカップリングで接続された水車（今回図示しな
い）のランナの荷重を支えている。発電機５が停止して
いる場合にはスラストカラー２とスラストメタル３の間
には油膜は形成されておらず、この状態で発電機５を回
転すれば静止摩擦によってスラスト軸受１が焼損するこ
とになる。そこで発電機５の起動に先がけスラスト押上
ポンプ６を電動機７又はスラスト押上ポンプ８を電動機
９で起動し潤滑油を高い圧力でスラスト軸受１のスラス
トカラー２とスラストメタル３の間に送り込み油膜を形
成させる。この油膜形成状態は、スラスト押上ポンプ６
とスラスト押上ポンプ８の配管出口に取付けられた圧力
検出器10によって検出し、この圧力が規定時間以上継続
した事を確認し、スラスト軸受１の油膜が完全に形成さ
れたものと判断する。これにより発電機５の起動を許可
する。スラスト押上ポンプ６運転による吐出圧力が圧力
検出器10の設定値より低い場合には電動機９を起動しス
ラスト押上ポンプ８の運転によりあらかじめ定められた
圧力以上に保つ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、スラ
スト押上ポンプ６、又はスラスト押上ポンプ８の運転に
よるスラスト軸受１の油膜形成は圧力検出器10によるポ
ンプの吐出圧力確立とその継続時間による予測であり油
膜そのものを検出するものでなかった。その為、スラス
トカラー２とスラストメタル３の間に油膜が十分に形成
されないまま発電機５を起動されスラスト軸受１を焼損
させる、あるいは、圧力検出器10による圧力検出器の吐
出圧力確認時間を要する為に発電機５の起動時間が長期
化し、系統の電力要求に対する応答性が悪くなる欠点が
あった。また、カプラン水車の如くスラスト荷重が水車
起動時に変化する水車に対し、スラスト押上ポンプの吐
出圧力が確立しても油膜形成が不十分となりスラスト軸
受を焼損する危険があった。

【０００４】すなわち、スラスト押上ポンプの吐出確立
条件をスラスト軸受の油膜検出に用いていた為、油膜形
成が不十分な場合にはスラスト軸受を焼損する危険があ
った。また油膜形成確認時間を十分に取ると、発電機の
起動条件確立に時間を要し、発電機の起動時間が長期化
する欠点があった。停止から起動までの間でスラスト荷
重が大きく変化する水車の場合には、スラスト押上ポン
プの吐出圧力確認のみではスラスト軸受に油膜が形成さ
れたかどうかは判断が付かず、油膜形成が不十分となる
危険性が特に高かった。

【０００５】本発明は、スラスト軸受の油膜形成を確実
に検出し、スラスト荷重が変化する。水車発電機におい
ても油膜形成を確実に行なうこと、及びスラスト軸受の
油膜形成に余分な確認時間をかけず、水車発電機の起動
時間を短縮することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、主軸に直結し
ている発電機と原動機を支えるスラスト軸受に潤滑剤を
供給し潤滑膜を形成するスラスト押上ポンプの制御装置
において、主軸の軸方向の変位量を検出する変位量検出
手段と、前記検出手段から出力される変位量を電気的抵
抗量に変換する抵抗変換手段と、前記抵抗変換手段から
出力される抵抗量を電気量に変換する電圧量変換手段
と、前記電気量変換手段から出力される電気量と設定さ
れている適正潤滑膜に相当する設定値とを比較する比較
手段とを有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】変位量検出手段は、主軸の軸方向の変位量を検
出する。そして、抵抗変換手段にこの変位量が入力され
電気的抵抗量に変換する。そして、電気量変換手段で入
力される電気的抵抗量を電気量に変換し、この電気量変
換手段から出力される電気量と設定されている適正潤滑
膜に相当する設定値とを比較する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の１実施例を図１のスラスト
押上ポンプの制御装置の構成図を参照して説明する。図
１において１はスラスト軸受、２はスラストカラー、３
はスラストメタル、６はスラスト押上ポンプ、８はスラ
スト押上ポンプ、７は電動機、９は電動機、４は主軸、
５は発電機、11は主軸位置ピックアップ、12は可変抵抗
器、13は主軸位置検出器である。

【０００９】以上の様に構成された本実施例の動作につ
いて説明する。スラスト軸受１にはスラストカラー２と
スラストメタル３が設けられており、スラストカラー２
に直結した主軸４、発電機５の回転部及び発電機５にカ
ップリングによって接続された水車のランナ（今回図示
せず）の全荷重をスラストメタル３で支えている。スラ
スト軸受１には潤滑油が入っておりスラスト押上ポンプ
６又はスラスト押上ポンプ８によってその潤滑油が加圧
されてスラストメタル３に設けられた穴より高い圧力の
潤滑油が供給され、スラストメタル３とスラストカラー
２との間に油膜が作られる。スラスト押上ポンプ６とス
ラスト押上ポンプ８にはそれぞれ電動機７、電機器９が
直結されており、それぞれのポンプに駆動力を与える。
発電機５の起動の際には、電動機７又は電動機９の内常
用機に選択された電動機が起動し、スラスト軸受１に油
膜を形成する。スラストメタル３の上面に形成された油
膜によってスラストカラー２が押し上げられ同時に主軸
４が押し上げられる。この押上げ量を主軸位置ピックア
ップ11によって可変抵抗器12のスライド部に連動させ小
さな機械的変位量を可変抵抗器12の抵抗値の変化量に変
換する。更にこの抵抗値の変化量を主軸位置検出器13に
より電圧又は電流の電気量に変換し、あらかじめ設定し
た規定主軸浮き上がり変位量に相当する電気量と比較
し、その値より大きくなった時にスラスト軸受１の油膜
形成完了と判断する。

【００１０】油膜形成が完了すれば発電機５は回転可能
な状態となるので、発電機５に直結された水車（今回図
示せず）の起動が許可され発電機９は起動される。スラ
スト押上ポンプ６、スラスト押上ポンプ８は常用機と予
備機に割り当てられ通常の運転では、１台の運転でスラ
スト軸受１に油膜が形成される。

【００１１】発電機５に直結される水車（今回図示せ
ず）の特性により起動時にスラスト荷重が変化する場合
には、スラストメタル３にかかる荷重の為、１台のスラ
スト押上ポンプ運転では油膜が形成されない。この状態
を主軸位置検出器13で検出し予備機に割り当てられたス
ラスト押上ポンプ６又はスラスト押上ポンプ８を常用機
に加え運転し、スラスト押上能力を増加することによっ
てスラスト軸受１に油膜を形成する。油膜形成によって
発電機５が起動されるとスラスト荷重が減少する為、予
備機スラスト押上ポンプを停止する。

【００１２】以上の様に本実施例によれば、スラスト軸
受の油膜を直接主軸位置検出器によって主軸浮き上がり
変位量として検出でき、この値とあらかじめ設定した値
との比較によって確実に油膜形成を判断できる。

【００１３】従来の如くスラスト押上ポンプの吐出圧力
継続による予測的な油膜形成とは異なり、油膜不足によ
るスラスト軸受の焼損を防止できる。また十分な油膜形
成の為のスラスト押上ポンプの吐出圧力確立確認時間を
必要とせず発電機の起動時間が短縮できる。

【００１４】スラスト荷重が変化する水車を接続した発
電機においては、主軸浮き上がり変位量によりスラスト
押上能力の調整を行ない、確実にスラスト軸受の油膜を
形成させることができる。

【００１５】上記実施例においては主軸位置ピックアッ
プと可変抵抗器はそれぞれ１個で説明したが、回転体で
ある発電機を支えバランスを取る為にスラスト軸受には
複数のスラストメタルが配置されており、それぞれの油
膜形成状態を検出する上で主軸位置ピックアップと可変
抵抗器を複数設けることにより細かな検出ができる。

【００１６】その他の実施例として図２、図３を参照し
て説明する。なお、主軸の位置検出方法以外は共通構成
により説明は省略する。図２は機械的に主軸の位置を検
出する方法のブロック構成図であり、図３は、非接触に
よる主軸の位置を検出する方法のブロック構成図であ
る。

【００１７】図２を用いて第２の実施例を説明する。41
は主軸位置検出器、42は主軸位置ピックアップ、43は電
磁コイル、44は可動軸、45はスプリング、46は支点、47
は接点、４は主軸である。

【００１８】発電機が停止している場合には電磁コイル
44は無励磁であり、可動軸44はスプリング45の力により
引っ張られ、主軸４と主軸位置ピックアップ42は非接触
の状態にある。発電機の運転に先立ち電磁コイル43を励
磁すると、可動軸44は主軸４方向に吸引され、主軸位置
ピックアップ42が主軸に接触する。この状態でスラスト
押上ポンプを起動すれば油膜が形成されるので主軸位置
ピックアップ42を上方にずらせる。この変位が可動軸44
により伝えられ、支点46と支点46から接点47までの可動
軸44の長さにより機械的な動きが増幅され主軸浮き上が
り変位量がスラスト軸受の油膜形成完了に達すると接点
47が閉じ発電機の起動を許可する。発電機の起動許可
後、回転に先がけ電磁コイル43を無励磁とし主軸位置ピ
ックアップ42を主軸51より外し装置を除外する。

【００１９】以上の様に主軸位置検出器41によってスラ
スト軸受の油膜形成を検出する。図３を用いて第３の実
施例を説明する。48は強磁性体、49は電磁ピックアッ
プ、50は主軸位置検出器、４は主軸である。

【００２０】主軸４には突起状態の強磁性体48を取付
け、主軸４と共に回転する構造とする。電磁ピックアッ
プ49は発電機の固定部分に取付け強磁性体48と向かい合
わせに配置する。スラスト押上により微量の主軸４の変
位が発生すれば電磁ピックアップ49の動作範囲内に強磁
性体48が入り主軸位置検出器50が動作しスラスト軸受の
油膜形成を検出する。

【００２１】以上実施例は、スラスト押上能力の調整を
予備機スラスト押上ポンプを使用した例で説明したが、
図４に示す第３の実施例でも同様の効果を有する。図４
はアキュームレータを用いたスラスト押上装置のブロッ
ク構成図である。

【００２２】図４において、52は電磁弁、53は開閉装
置、54はアキュームレータ、55はスラスト押上げポン
プ、56は電動機、57はスラスト軸受である。スラスト軸
受57に油膜を形成する場合には電動機56を起動し、スラ
スト押上ポンプ55によって高い圧力の潤滑油を供給する
が、スラスト荷重が大きく主軸変位量があらかじめ設定
された量に達しない場合にはスラスト押上能力が不足し
ているものと判断し開閉装置53を駆動し電磁弁52を開き
アキュームレータ54内の潤滑油をスラスト軸受57に供給
し油膜を確保する。以上の様にアキュームレータ54を使
った方法においても予備機スラスト押上ポンプを起動す
る場合と同様にスラスト押上能力を調整することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上の様に本発明によればスラスト押上
ポンプによるスラスト軸受の油膜形成を確実に検出で
き、従来の油膜形成を予測したスラスト押上ポンプ運転
継続確認時間を必要としない為、水車発電機の起動時間
を短縮することができる。またそれにより発電機の電力
系統における応答性を高めることができる。スラスト荷
重が変化する水車を接続する発電機においては、スラス
ト荷重に応じたスラスト押上能力の調整によって、従来
の如くスラスト押上ポンプは運転したが、油膜形成が不
十分の場合のスラスト軸受の焼損を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のスラスト押上ポンプの制御装置
の構成図

【図２】第２の実施例のスラスト押上ポンプの制御装置
の構成図

【図３】第３の実施例のスラスト押上ポンプの制御装置
の構成図

【図４】第４の実施例のスラスト押上ポンプの制御装置
の構成図

【図５】従来のスラスト押上ポンプの制御装置の構成図

【符号の説明】

１…スラスト軸受、２…スラストカラー、３…スラスト
メタル、４…主軸、５…発電機、６，８…スラスト軸押
上ポンプ、７，９…電動機、10…圧力検出器、11，42…
主軸位置ピックアップ、12…可変抵抗器、13，41…主軸
位置検出器、43…電磁コイル、44…可動軸、45…スプリ
ング、46…支点、47…接点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に直結している発電機と原動機を支
   えるスラスト軸受に潤滑剤を供給し潤滑膜を形成するス
   ラスト押上ポンプの制御装置において、主軸の軸方向の
   変位量を検出する変位量検出手段と、前記検出手段から
   出力される変位量を電気的抵抗量に変換する抵抗変換手
   段と、前記抵抗変換手段から出力される抵抗量を電気量
   に変換する電圧量変換手段と、前記電気量変換手段から
   出力される電気量と設定されている適正潤滑膜に相当す
   る設定値とを比較する比較手段とを有することを特徴と
   するスラスト押上ポンプの制御装置。