JPS5962796A - 回転電機の密封油供給装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は内部に水素ガス等の冷却用ガスを封入した回転
電機の軸シール部に密封油を供給する装置に関する。

〔発明のＩｊｌ術的背景〕

大形の回転−機では内部に冷却用ガスたとえば水素ガス
を封入し内部を冷却するように構成されている。そして
、このような回転電、餞ではその軸の貫通部に軸シール
部を設け、内部の水素ガスが外部に漏洩しないようは構
成されている。ぞして、この軸シール部には密封油供給
装置から密封油が供給され、この軸７一ル部を冷却する
とともにこの軸シール部の密封性を維持するように構成
されている。

このような密封油供給装置は第１図に示す如＜４１４成
されている。すなわち、１は回転電機であって、その内
部には水素ガスが封入されている。そして、この回転電
機１の主軸２の貫通部には軸シール部３，３が設けられ
、これら軸シール部３，３にはシールリング４，４が設
けられている。そして、この軸シール部３，３に密封油
を供給する密封油供給装置は軸シール部冷却系之と軸シ
ール部シール系互とから構成されている。

上記軸シール部冷却系互は冷却用密封油タンク７を備え
、この冷却用密封油タンク７内の密封油は冷却用密封油
ポンプ８によってオイルクー２９を介して軸シール部３
，３に送られ冷却をなす。そして、この軸シール部３，
３のうち／−ルリング４，４の外側圧流れた密封油は空
気抽出槽１０を介して冷却用密封油タンク７に戻される
。また、シールリング４．４の内側に流れた密封油は水
素ガス分離槽１ノ、フロートトラップ槽１２および空気
抽出槽１ｏを介して冷却用密封油タンク７に戻されるよ
うに構成されている。

また、上記軸シール部シール系μには脱気用密封油タン
ク１３が設けられておシ、この脱気用密封油タンク１３
内は真空７Ｊ’ｅンプ１４によって真空に排気されてい
る。そして、前記の軸シール部冷却系玄のオイルクー２
９の下流からは一部の密封油が取シ出されてこの脱気用
密封油タンク１３内に散布てれ溶存している水分や空気
等が脱気される。そしてこの脱気用密封油タンク１３内
に溜った密封油はシール用密封油ポンプ１５によって軸
シール部３，３の’／　−／ｌ／　リング４，４のシー
ル面に供給され、密封性を維持するように構成されてい
る。そして、上記シールリング４，４のシール面に供給
された密封油は冷却用の密封油とともに冷却用密封油タ
ンク７に送られ、この冷却用密封油タンク７がらはシー
ルリング４，４のシール面に供給された量と同量の密封
油が前記の脱気用密封油タンク１３に送られる。ところ
で、上記シールリング４．４のシール面に供給される密
封油の圧力は回転電機１内の水素ガスの圧力よｐ所定の
圧力たとえば０．５　ｋｇ／ｃｒｎ２だけ高い圧力に維
持する必要がある。また、シールリング４，４のシール
面に供給される密封油の必要流量は主軸２の回転数や密
封油の′温度によって変化する。このため、上記シール
用密封油ボンｆ１ｓの吐出側には差圧調整弁１６が設け
られている。ぞして、この差圧調整弁１６には導圧管１
７，１７を介してシールリング４，４のシール面に供給
される密封油の圧力と軸シール部３，３から排出される
密封油の圧力が導入され、この差圧調整弁１６はこれら
の差圧に対応してシールリング４．４のシール面に送る
密封油の流量を調整し、シールリング４，４のシール面
に供給される密封油の圧力、流量を制御するように構成
されている。

また、上記シール用密封油ボン７’　ｉ　５はモータ１
８によって駆動さ、れる容積形のものであるため、この
シール用密封油月？ンゾ１５と差圧調整弁１６との間に
は圧力調整弁１９が設けられておシ、シール用密封油ポ
ンプ１５から吐出された密封油のうちの余剰の密封油は
この圧力調整弁１９から脱気用密封油タンク１３に戻さ
れ、このシール用密封油ポンプ１５の吐出圧力を一定に
維持している。

〔背景技術の問題点〕

前記のシールリング４，４のシール面に供給する密封油
の流量は回転電機のターニング運転９４運転変化状態お
よび定格運転状態に対応して変化する。そして、シール
用密封油ポンプ１５の吐出量は最大必要流量に対して必
要な余裕を見込んで一定に設定しておる。したがって必
要流量が小さい場合には余剰の流量がきわめて大きくな
る。そして、この余剰の流量はシール用密封油ポンプ１
５と脱気用密封油タンク１３との間を循環するため、攪
拌熱によってその温度が大幅に上昇してゆく―このため
、回転電機１が低速回転している場合には脱気用密封油
タンク１３内の密封油の温度が過度に上昇し、またこれ
を防止するにはシール用密封油ポンゾ１５の運転時間全
制限しなければならない等の不具合が生じる。特に大形
の回転電機たとえば大形のタービン発電機ではターニン
グ運転時に７一ル面に供給する密封油の流量が定格】運
転時Ｋ　ｉ”＋　ｔ、て１／ＩＵとその差がきわめ−Ｃ
大きいものがあり、上記の不具合が一層大きくなるもの
であった０ 〔発明の目的〕 本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは回転電機の低速運転時における密封
油の温度上昇を防止することができる回転電機の密封油
供給装置を提供することにある０ 〔発明の概要〕 本発明は内部に冷却用ガスが封入された回転電機の軸シ
ール部を通して密封油？循環しこの軸シール部の冷却を
なす軸シール部冷却系と、この軸シール部冷却系から取
り出された密封油を脱気する脱気用密封油タンクと、こ
の脱気用密封油タンク内の密封油を上記軸シール部のシ
ール面に供給するシール用密封油ポンプと、この７ドン
グを回転駆動する電動機と、このソール用密封油ポンプ
の吐出側に設けられ上記軸シール部のシール面に供給さ
れる密封油の圧力とこの軸シール部から排出される密封
油の圧力との差圧に対応して上記軸シール面のシール面
に供給される密封油の流量を制御する差圧調整弁と、上
記シール用密封油ポンプから吐出された密封油のうちの
余剰の密封油は上記脱気用密封油タンクに戻す圧力調整
弁と、上記回転電機の回転速度を検出しこの回転速度に
対応して上記電動機の回転速度を制御し上記シール用密
封油ポンプの吐出凌ヲ上記流量より所定量だけ多い吐出
量に制御する吐出量制御機（背とを具備したものである
。したがって、シール用密封油ポンプの吐出量は回転電
機の回転速度に対応して変化し、軸クール部のシール面
に供給する必要量に対応して制（ａ↓１され、余剰の吐
出量は回転電機の運転状運が変化しても所定の範囲内に
制限され、よって低速運転時においても密封油の過度の
温度上昇を防止することができるものである。

〔発明の実施例〕

以下第２図ないし第４図を参照して本発明の第１実施例
を説明する。図中１０１はタービン発電機等の回転電機
でろって、その内部には冷却用ガスたとえば水素ガスが
封入されている。

そして、この回転電機１０１の主軸１０２の貫通部には
軸シール部１０　Ｊ　、　Ｊ　０３が設けられている。

この軸ノール部Ｊ　ＯＪ　、　Ｊ　Ｏ、？内にはシール
リング１０４，１０４が設けられ−Ｃいる。

このシールリング１０４，１０４のシール面は主軸１０
２の外向に密着しており、またこれらノールリング１０
４，１０４は主軸１０２の振動等を吸収するため、ある
いはシール面の油膜の厚き変化を許容するため周方向に
分割され、内径つまり７−ル而の径が変化し得゛るよう
に構成されている。

そして、これら軸シール部１０３，１０３には冷却およ
び密封性維持のため密封油が供給されるように（、・り
成坏れており、以下この′に封油を林 鵠する密封油供給装置を説明する。すな４りち、このＷ
、ｆ封油供給装置は軸シー２１部冷却系１０５と軸シー
ル部シール系り」とから構成さ′１１．ている。

そして、上記軸シール部冷却系１０５は以下の如く構成
されている。１ｏｙは冷却用密封Ｙ由タンクで、この内
部には密封油が貯溜されている。そして、この冷却用密
封油タンク１０７内の密封油は冷却用密封油タンク１０
Ｂによってオイルクーラ１０９に送られ、約４０℃程度
まで冷却をれだのち冷却用密封油供給管１１０を介して
上記軸シール部１０３，１０３内に供給され、内部の冷
却をなすように構成されている。

そして、これら軸シール部１０３，１０３内ｅこ供給さ
れ次冷却用の密封油のうちシールリング：ｔｏ４，１０
４の外側に流れた密封油は空気抽出槽１１１に送られ、
混入した空気が分離されたのち冷却用密封油タンク１θ
７に戻されるように４１４成されている。また、シール
リング１０４゜１０４の内側に流れた蓋封油は水素ガス
分離槽１１２に送られ、混入された水素ガスが分離され
たのちフロートトラッゾ４’ｌ　１．　ｌ　３　ｆ介し
て空気抽出槽１１１に送られ、この空気抽出槽１１ノか
ら冷却用密封油タンク１０７に戻されるように構成され
ている。上記フロートトラップ槽１１３は内部にフロー
ト弁を備え、水素ガスが所定量以上溜って内部の密封油
の油面が低下するとフロート弁が閉弁し、水素ガスが空
気抽出槽１１１に流れるのを防止するためのものである
。

また、前記軸シール部シール系１θ６は以下の如く構成
されている。すなわち、１１５は脱気用密封油タンクで
あって、この内部は臭突ポング１１６によって常時臭突
に排気されている。

そして、上記軸シール部冷却系１θ５のオイルクーラ１
０９の下流側からは密封油の一部が取出管１１７を介し
て取シ出され、フロートノクルプ１１８を介してスゲレ
イノズル１１９よシ脱気用密封油タンク１１５内に散布
され、含まれている水分や空気等が完全に脱気されて清
浄化される。そして、この脱気用密封油タンク１１５内
に溜った密封油（は７−ル用密封油ポンゾ１２０によっ
て給油管１２）を介して軸シール部ノ。３゜１０３の７
−ルリング１０４，１０４のシール面に供給され、この
軸ソール部１０３・１０３のＶｆｆ封性金離持するよう
に構成されている。そして、上記シールリング１０４，
１０４のシール面に供給された密封油は冷却用の密封油
とともに冷却用＠封タンク１０７に送られ、この冷ノ４
」用密封油タンク１０７がらは前記の取出管１１７を介
して上記シールリングｌ　０４，１０４のシール面に供
給された量と同量の′密封油が前記の脱気用密封油タン
ク１１５に戻される。なお、このゾールリング１０４，
１０４のシール面に供給されるシール用の密封油は脱気
用密封油タンク４１５内で完全に脱気され、水分、空気
が除去されているので回転電機ｉｏｉ内の水素ガスに水
分、空気等が混入することが防止され、水素ガスの汚染
による冷却効率の低−ト°等を招くことはない。また、
上記シール用密封油タンク０１２０はギャポング等の容
積形のものであって、三相肪導電動機等の駆動用電動機
１２２に工って駆動される。そしで、こｖノール用密封
油タンノ１２０の吐出側には差圧調整弁１２３が設けら
れている。そして、この差圧調整弁１２３には導圧管１
２４，１２４を介してシールリング１０４，１０４のシ
ール面に供給される密封油の圧力と軸シール部１０３．
１０３から排出される蓄封油の圧力が尋人され、この差
圧調整弁１２３はこれらの差圧に対応してシールリング
１０４，１０４のシール面に送る密封油の流量を調整し
、シールリング２０４，１０４のシール面に送る密封油
の圧力、流量を所定の値に維持するように構成されてい
る。また、上記シール均密封油ボンゾ１２０と差圧調整
弁１２３との間には圧力調整弁１２６が設けられており
、シール用密封油ボン７０Ｊ２０から吐出された密封油
のうちの余剰の密封油はこの圧力調整弁１２６からスプ
レーノズル１２７に送られ脱気用”＆ＩＪ油タンク１１
５内に散布されてこの脱気用密封油タンク１１５内に戻
され、シール用密封油タンク１２０の吐出圧力を一定に
維持するとともにこのシール用慴封油の再循環によシ密
封油の浄化が完全になされるように構成されている。

また、この装置には７−ル用密封油ボンノ１２０の吐出
量を制御する吐出量制御機構、Ｕ互が設けられておシ、
以下その構成を説明する。

すなわち、１４０は回転電機１０１の軸端に設けられた
回転計発電機または無接点パルス信号を利用した回転検
出器であって、回転電機１０１の回転速度に比例した起
電力およびパルス信号を発生するものである。１４１は
前記回転検出器の検出信号を１１σ記回転電機１０１の
主軸回転数に対応した制御信号に変換する検出信号変換
器、１４２は前記タービン発電機の回転数に対応した入
力制御信号のうちある一定範囲のみ選択し出力信号とす
るよう調整するだめの制御出力設定器、１４３はシール
用密封油ボンｆ１２゜の駆動用電動機１２２の電源供給
ラインに設置された電圧７判波数制御用インバーターで
構成された電圧制御装置である。

そして、回転検出器１４０の起電力又はＡルス信号は、
回転電機１０１０回転数に比例して増減した値として検
出信号袈挨器１４１へ送られここで回転電機１０１の定
格回転数に対しＯ〜１０　’０　％の回転範囲に比例分
割した制御〜信号（通常１〜５ｖｎｃ）ｉ変換される。

たとえば信号変換器１４１の出力信号がＩＶＤｃのとき
は回転電機ｌθ１は停止の状態で必シ、また５ＶＤＣの
ときは定格回転で運転されている状態でめる。

そしてこの信号変換器１４１の出力信号は制御出力設定
器１４２において比例演算操作によシある一定範囲の制
御信号（通常４〜２０　ｍＡ　ＤＣ又は１〜５　Ｖ　Ｄ
Ｃの範囲）に変換されて電圧制御装置１４３の入力信号
として送られる。そしてここでこの制御信号に比例して
駆動電動機１２２の電源周波政を変化させることにより
駆動電動機１２２の回転速度を増減感ぜるよう−に構成
されている。

従って、制御出刃設定器１４２の入力信号、すなわち回
転電機１０１の回転数がある一定値以上の範囲において
、制御出力設定器１４２の出力信号すなわちシール用密
封油ポンプ１２０の駆動用電動機１２２の回転数とある
一定の差を保持して増減する。

この場合の回転電機１０１と駆動用電動機１２２との回
転数の相互関係は第３図に示す如くなる。そして、シー
ル用密封油ポンプ１２０はギャーポンプ等の容積形の、
ｊ５ンノであるためその吐出量はその回転速度に比例し
て増減する〇よりて駆動用電動機１２．２の回転数の増
減にょシシール用密封油、ｔＩ４７７６１２θの吐出量
が増減される。したがって前記シール用密封油ポンプ１
２０の吐出量は回転電機１０１の回転速度の減少に対し
て、第４図の実線で示すａ−ｂ−ｃ−ｄのごとく変化す
る。また、−転電機１０１０７−ルリング、１０４，１
０４への密刊油量は第５図の点線で示すように減少する
ため密封油量の減少量に沿ってシール用密封油ポンプ１
２０の吐出量も、相互の油量の差がある一定範囲を維持
するように減少する。

よりて、回転域４幾１０１の回転数等が変化し、シール
リング１０４，１０４のシール面に供給ちれる゛ａＸ封
油り流量が変化ノーるとこれに対応してシール用密封油
ポンプ１２０の吐出量が変化する。したがってシールリ
ング１０４，１０４のシール面に供給される密封油の流
量が変化した場合、シール用密封油ポンプ１２０の吐出
量は上記の流量に必要な再循環流量に対応した余剰吐出
量全卵えた流量に制御さ！しる。よって回転電機１０１
り回転数が低い場合でも不必要に多量の密封油が脱気用
密封油タンク１１５と７−ル用密封油ポング１２０との
間で循環することはなく、密封油の温度上昇が防止され
るもので糸る。

なお、本発明は一、ヒ記の第１実／１Ｉｉｉ例には限定
さ１１ない。

たとえば２４５５図には本発明の第２実施例を示す。こ
の第２実施列は、駆動電動機１２２を二次高抵抗形三和
かご形誘導電動機とし速度検出器１４０を速度検出発電
機として第５図に示す如く、この検出信号を増幅器−ｉ
と基準電圧設定器１５０とを介して駆動電動機１２２の
一次巻線市圧を７ｉｉ１１　ｔｉｌｌｌするものである
。

〔発明の効果〕

上述のり（」＜本発明は内部に冷却用ガスが封入された
回転電機の軸シール部を通して密封油を循環しこの軸シ
ール部の冷却をなす軸シール部冷却系とこの軸シール部
冷却系から取り出された密封油を脱気する脱気用密封油
タンクと、この脱気用密封油タンク内の密刊油を上記軸
シール部のシール面に供給するシール用密封油ポンプと
、このポンプを回転駆動する電動機と、このシール用密
封油ポンプの吐出側に設けられ上記軸シール部のシール
面に供給される密封油。

圧力とこの軸シール部から排出される密封油の圧力との
差圧に対応して上記軸シール部のシール面に供給される
密封油の流量を制御する差圧調整弁と、上記シール用密
封油ポンプから吐出された密封油のうちの余剰の密封油
は上記脱気用密封油タンクに戻す圧力調整弁と、上記回
転電機の回転速度を検出しこの回転速度に対応して上記
電動機の回転速度を制御１１１　Ｌ上記シール用密封油
ポンプの吐出量を上記流量より所定針だけ多い吐出量に
制御する吐出量制御機構とを具備したものである。した
がって、シール用密封油ポンプの吐出量は回転電機の回
転速度に対応して変化し、軸シール部のシール面に供給
する必要量に対応して制御され、余剰の吐出量は回転電
機の運転状態が変化してもＦｊｒ定の範囲内に制限され
、よって低速運転時においても密封油の過度の温度上昇
を防止することができる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成図である。第２図ないし第４
図は不発明の第１実施例を示し、第２図は概略構成図、
第３図は回転電機と駆動電動機の回転速度変化を示す線
図、第４図は密封油の流量変化を示す線図である。また
第５図は１０１・・回転電機、１ｏ３・・・軸シール部
、１０４・・シールリング、１ｏ５・・・軸シール部冷
却系、１．０５・−軸７−ル部シール系、１０７・・・
冷却用密封油タンク、１１６・・・脱気用否封油タンク
、１２０・・・シール用密封油ポンプ、１２２・・駆動
用電動機、１２３・・・差圧調整弁、１２６・・・圧力
調螢弁、Ｉ　Ｊ　Ｏ・・・吐出量制御機構。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 ２１ 第３図 第５図 ２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に冷却用ガスが封入された回転電機の軸シール部を
   通して密封油を循環しこの軸シール部の冷却をなす軸シ
   ール部冷却系と、この軸シー〃部冷却系から取シ出され
   た密封油を脱気する脱気用密封油タンクと、この脱気用
   密封油タンク内の密封油を上記軸シール部のシール面に
   供給するシール用密封油ポンプと、このシール用密封油
   ポンプを駆動する電動機と、このシール用密封油ポンプ
   の吐出側に設けられ上記軸シール部の７一ル面に供給さ
   れる密封油の圧力とこの軸シール部から排出される密封
   油の圧力との差圧に対応して上記軸シール部のシール面
   に供給される密封油の流量を制御する差圧調整弁と、上
   記シール用密封油ポンプから吐出された密封油のうちの
   余剰の密封油は上記脱気用密封油タンクに戻す圧力調整
   弁と、上記回転電機の回転速度を検出しこの回転速度に
   対応して上記電動機の回転速度を制御し上記シール用密
   封油ポンプの吐出量を上記流量より所定量だけ多い吐出
   風に制御する吐出量制御機構とを具備したことを特徴と
   する回転電機の密封油供給装置・