特開 2024-13746 蒸気タービンプラントの制御システムおよび蒸気タービンプラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013746

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】蒸気タービンプラントの制御システムおよび蒸気タービンプラント

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/18 20060101AFI20240125BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20240125BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

F01D25/18 B

F01D25/12 Z

F01D25/16 H

F01D25/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116076

(22)【出願日】2022-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111121

【弁理士】

【氏名又は名称】原 拓実

(74)【代理人】

【識別番号】100118474

【弁理士】

【氏名又は名称】寺脇 秀▲徳▼

(74)【代理人】

【識別番号】100141911

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 譲

(72)【発明者】

【氏名】竹丸 竜平

(72)【発明者】

【氏名】常川 拓浩

(72)【発明者】

【氏名】永石 晃一

(72)【発明者】

【氏名】早野 正洋

(57)【要約】

【課題】潤滑油の温度上昇を抑制する蒸気タービンプラントの制御システムおよび蒸気タービンプラントを提供することである。
【解決手段】実施形態の蒸気タービンプラントの制御システムは、共通油タンクから蒸気タービンの軸受に潤滑油としてタービン油を供給するとともに、前記軸受に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す潤滑油流路と、蒸気弁の開度を制御する制御機構に制御油として前記タービン油を供給するとともに、前記制御機構に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す制御油流路と、前記潤滑油流路のうち前記軸受よりも上流側から、前記制御油流路のうち前記制御機構よりも上流側へ分岐され、前記潤滑油流路を流れる前記タービン油の一部を前記制御油流路に供給する分岐流路と、前記潤滑油流路、前記分岐流路、および前記制御油流路の少なくとも一つ、かつ前記制御機構よりも上流側に設けられ、前記タービン油を冷却する油冷却器と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

共通油タンクから蒸気タービンの軸受に潤滑油としてタービン油を供給するとともに、前記軸受に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す潤滑油流路と、
蒸気弁の開度を制御する制御機構に制御油として前記タービン油を供給するとともに、前記制御機構に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す制御油流路と、
前記潤滑油流路のうち前記軸受よりも上流側から、前記制御油流路のうち前記制御機構よりも上流側へ分岐され、前記潤滑油流路を流れる前記タービン油の一部を前記制御油流路に供給する分岐流路と、
前記潤滑油流路、前記分岐流路、および前記制御油流路の少なくとも一つ、かつ前記制御機構よりも上流側に設けられ、前記タービン油を冷却する油冷却器と、
を備え、
前記制御油は、前記潤滑油流路から前記分岐流路を介して前記制御油流路に流入したタービン油である蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項2】

前記油冷却器は、前記潤滑油流路のうち前記分岐流路の分岐点よりも上流側に設けられる第１油冷却器である請求項１に記載の蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項3】

前記油冷却器は、前記分岐流路の分岐点と前記制御機構との間に設けられる第２油冷却器である請求項１または２に記載の蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項4】

前記油冷却器は、前記分岐流路の分岐点と前記制御機構との間に設けられる第２油冷却器であり、
前記潤滑油流路のうち前記分岐流路の分岐点と前記軸受との間に設けられ、前記軸受に供給される前に前記タービン油を冷却する第３油冷却器をさらに備える請求項１に記載の蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項5】

共通油タンクから蒸気タービンの軸受に潤滑油としてタービン油を供給するとともに、前記軸受に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す潤滑油流路と、
前記共通油タンクから蒸気弁の開度を制御する制御機構に制御油として前記タービン油を供給するとともに、前記制御機構に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す制御油流路と、
前記制御油流路のうち前記制御機構よりも上流側に設けられ、前記タービン油を冷却する油冷却器と、
を備え、
前記制御油は、前記油冷却器で冷却された後に前記制御機構に供給される蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項6】

前記油冷却器は第４油冷却器であり、
前記潤滑油流路のうち前記軸受よりも上流側に設けられ、前記軸受に供給される前に前記タービン油を冷却する第５油冷却器をさらに備える請求項５に記載の蒸気タービンプラントの制御システム。

【請求項7】

請求項１または５に記載の蒸気タービンプラントの制御システム
を備える蒸気タービンプラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、蒸気タービンプラントの制御システムおよび蒸気タービンプラントに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンや蒸気タービン等の原動機における制御システムは、各種原動機を駆動すべくこれら原動機の制御機構に制御油を導き循環させるための制御油用の流路と、蒸気タービンの軸受等の潤滑剤として軸受等に潤滑油を導き循環させるための潤滑油用の流路とを備える。これらの油を介して、制御システムは各種原動機の稼働を制御する。ここで、制御油としては制御性能の向上のために例えば１０ＭＰａＧ以上の高圧の制御油が用いられることがある。高圧の制御油としては、制御油の漏洩による火災を防ぐべく、難燃性を有するリン酸エステル系難燃油等を用いる。一方、潤滑油は例えば１．０～２．０ＭＰａＧ程度と上述した制御油と比較して一般に低圧の条件で用いるため、必ずしも制御油のような難燃性を有する必要は無い。したがって、潤滑油には、タービン油と称される石油系の精製油に、必要に応じて酸化防止剤、消泡剤、さび止め剤などの添加剤を添加した潤滑油を用いる。

【0003】

ところで、火災の原因となる制御油の着火は、主に他の火源による引火と、自然着火とに大別される。しかし、人為的に可能な火源あるいは火気を制限するとの前提の下では、制御油の自然着火温度以下の蒸気温度で運転される蒸気タービンプラント、特に飽和蒸気圧に近い低圧の蒸気を駆動源とする地熱蒸気タービンプラントにおいて、制御油が万一漏洩したとしても着火・火災は発生しない。このような着想ならびに事実認識に基づいて、制御油と潤滑油を同一の油とし、同じ油タンクからの油によって、蒸気タービンプラントを構成する原動機を駆動する制御システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５―１４００８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した従来の蒸気タービンプラントの制御システムでは、軸受等で発生する摩擦熱によって、潤滑油の温度が例えば８０℃程度まで上昇する。この潤滑油を制御油として使用する場合、潤滑油を昇圧することが必要なため、昇圧ポンプの機械摺動部分等からの発熱によって潤滑油の温度はさらに上昇する。このように高温となった潤滑油が制御機構に供給されると、制御機構に含まれる駆動装置のシール部材が劣化し、その劣化箇所から潤滑油が漏洩する可能性がある。また、温度が上昇した潤滑油を使用し続けると、潤滑油自体がより早く劣化することも知られており、シール部材や潤滑油を含むプラント全体のメンテナンスコストが増大する可能性がある。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、潤滑油の温度上昇を抑制する蒸気タービンプラントの制御システムおよび蒸気タービンプラントを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、実施形態の蒸気タービンプラントの制御システムは、共通油タンクから蒸気タービンの軸受に潤滑油としてタービン油を供給するとともに、前記軸受に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す潤滑油流路と、蒸気弁の開度を制御する制御機構に制御油として前記タービン油を供給するとともに、前記制御機構に供給された後のタービン油を前記共通油タンクに戻す制御油流路と、前記潤滑油流路のうち前記軸受よりも上流側から、前記制御油流路のうち前記制御機構よりも上流側へ分岐され、前記潤滑油流路を流れる前記タービン油の一部を前記制御油流路に供給する分岐流路と、前記潤滑油流路、前記分岐流路、および前記制御油流路の少なくとも一つ、かつ前記制御機構よりも上流側に設けられ、前記タービン油を冷却する油冷却器と、を備え、前記制御油は、前記潤滑油流路から前記分岐流路を介して前記制御油流路に流入したタービン油である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御システムを示す系統図。

【図2】第２実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御システムを示す系統図。

【図3】第３実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御システムを示す系統図。

【図4】第４実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御システムを示す系統図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。本実施形態における蒸気タービンプラントは、地熱発電プラントなど主に低圧の蒸気タービンプラントに好適に適用できるが、高油圧制御機構により制御される蒸気タービンプラントであればその種類は低圧の蒸気タービンプラントに限定されるものではなく、例えば冷媒を用いたタービンのほか、高圧や中圧の蒸気タービンプラントにも適用可能である。

【0010】

（第１実施形態）
図１を用いて第１実施形態を説明する。蒸気タービンプラント１は、蒸気発生ユニット１０と、蒸気タービン２０と、発電機３０と、制御システム４０とを備える。

【0011】

蒸気発生ユニット１０は、蒸気タービンプラント１の作動流体である主蒸気を発生させる装置であり、蒸気発生ユニット１０の下流側は主蒸気配管１２に接続される。この主蒸気は、ほぼ飽和蒸気圧としての約０．２～１．０ＭＰａＧの圧力および約１００～２００℃の温度を有する状態で、後述する蒸気タービン２０に供給される。

【0012】

蒸気タービン２０は、蒸気発生ユニット１０から主蒸気配管１２と蒸気加減弁１１を経て供給される主蒸気の膨張仕事によって回転駆動する蒸気タービンである。蒸気タービン２０は、軸受２１ａおよび２１ｂ（以下総称して軸受２１とする）によって支持される回転軸を介して、後述する発電機３０に連結される。蒸気タービン２０が回転駆動する際には、軸受２１に後述するタービン油７０を潤滑油として供給する。

【0013】

発電機３０は、回転軸を介して蒸気タービン２０に連結される。蒸気タービン２０が回転駆動すると、回転軸を介して蒸気タービン２０の回転エネルギが発電機３０に伝達され、発電機３０は回転エネルギを電気エネルギに変換する。

【0014】

制御システム４０は、蒸気タービンプラント１における後述するタービン油７０の循環を制御することで、軸受２１への潤滑油の供給や、蒸気加減弁１１の弁開度の調整をする。制御システム４０の詳細は後述する。

【0015】

蒸気発生ユニット１０で発生した主蒸気は、主蒸気配管１２と蒸気加減弁１１を経て蒸気タービン２０へ供給される。この際、制御システム４０を介して蒸気加減弁１１の弁開度を調整することで、蒸気タービン２０に供給される主蒸気の供給量が制御される。蒸気タービン２０では、主蒸気による膨張仕事を受けて回転エネルギが発生し、回転軸を介してこの回転エネルギを発電機３０に伝達する。蒸気タービン２０で膨張仕事をした後の主蒸気は、排気として復水器（図示省略）へ供給される。一方、発電機３０は、蒸気タービン２０から伝達された回転エネルギを電気エネルギに変換して発電する。

【0016】

次に、制御システム４０について説明する。制御システム４０は、高油圧制御機構５０と、共通油タンク６０と、タービン油７０と、潤滑油流路８０と、制御油流路１８０とを備える。

【0017】

高油圧制御機構５０は、主に蒸気加減弁１１の弁開度を制御する油圧機構である。蒸気加減弁１１は、弁体（図示省略）と、弁棒（図示省略）と、後述するタービン油７０が制御油として供給されるシリンダ（図示省略）と、シリンダに設けられ弁棒を介して弁体に連結されたピストン（図示省略）とを含み、高油圧制御機構５０は、蒸気加減弁１１のシリンダに供給されるタービン油７０（制御油）の供給量を制御する。高油圧制御機構５０が蒸気加減弁１１のシリンダに供給するタービン油７０（制御油）の供給量に応じて、シリンダに設けられたピストンが変位し、その変位量によって、蒸気加減弁１１の弁体の開度である弁開度が調整される。

【0018】

なお、本実施形態では、主に蒸気加減弁１１の弁開度を制御する油圧機構として高油圧制御機構５０を説明しているが、この高油圧制御機構５０は、蒸気加減弁１１に加えて、蒸気タービンプラント１の各種蒸気弁（図示や説明を省略）を制御する油圧機構としての機能を備えた構成でもよい。

【0019】

共通油タンク６０は、潤滑油および制御油として用いるタービン油７０を収容するための油タンクである。共通油タンク６０は、共通油タンク６０および軸受２１からの油漏れを防止するために共通油タンク６０内を負圧に保つガス抽出機６１と、共通油タンク６０内のタービン油７０のレベルを表示する油面計６２とを備える。共通油タンク６０は、ガス流路（図１の共通油タンク６０とガス抽出機６１とをつなぐ点線）を介してガス抽出機６１に接続される。

【0020】

タービン油７０は、例えば石油系の精製油に、酸化防止剤、消泡剤、さび止め剤などの添加剤を添加した潤滑油である。タービン油７０は、軸受２１の潤滑油または高油圧制御機構５０の制御油として機能する。タービン油７０を潤滑油または制御油として用いる場合のより詳細な説明は後述する。

【0021】

潤滑油流路８０は、流路８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、および８０ｄと、モータ８２ａ、８２ｂ、および８２ｃと、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃと、潤滑油ポンプ出口流路８６ａ、８６ｂ、および８６ｃと、逆止弁８８ａ、８８ｂ、および８８ｃと、第１油冷却器９０と、潤滑油フィルタ９２とを含む。

【0022】

流路８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、および８０ｄと、潤滑油ポンプ出口流路８６ａ、８６ｂ、および８６ｃとは、タービン油７０が流れる流路である。流路８０ａ、８０ｂ、および８０ｃは、共通油タンク６０内のタービン油７０を軸受２１に供給する流路であり、流路８０ｄは、軸受２１において潤滑油として機能した後のタービン油７０を共通油タンク６０内に戻す流路である。タービン油７０が潤滑油として機能する場合の流れに関する詳細な説明は後述する。

【0023】

モータ８２ａ、８２ｂ、および８２ｃは、共通油タンク６０の上面に設けられる。モータ８２ａは潤滑油ポンプ８４ａを、モータ８２ｂは潤滑油ポンプ８４ｂを、モータ８２ｃは潤滑油ポンプ８４ｃを、それぞれ駆動するためのモータである。

【0024】

潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃは、吸入口にサクションフィルタ（図示省略）を備えた遠心ポンプであり、潤滑油ポンプ８４ａは潤滑油ポンプ出口流路８６ａを、潤滑油ポンプ８４ｂは潤滑油ポンプ出口流路８６ｂを、潤滑油ポンプ８４ｃは潤滑油ポンプ出口流路８６ｃを介して、それぞれ流路８０ａに接続される。潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、８４ｃは、共通油タンク６０内でタービン油７０に浸されるように設けられる。

【0025】

通常時は、潤滑油ポンプ８４ａと８４ｂの少なくとも一方が駆動し、潤滑油ポンプ８４ａと８４ｂが共に駆動できない時（例えばＡＣ電源喪失時やプラント起動前等）には、バックアップポンプとして潤滑油ポンプ８４ｃが駆動するように構成される。潤滑油ポンプ８４ａはモータ８２ａに、潤滑油ポンプ８４ｂはモータ８２ｂに、潤滑油ポンプ８４ｃはモータ８２ｃに駆動されることで、これらのポンプがサクションフィルタを介して共通油タンク６０内のタービン油７０を吸入する。吸入されたタービン油７０は、潤滑油ポンプ出口流路８６ａ、８６ｂ、８６ｃに流れる。

【0026】

逆止弁８８ａは潤滑油ポンプ出口流路８６ａに、逆止弁８８ｂは潤滑油ポンプ出口流路８６ｂに、逆止弁８８ｃは潤滑油ポンプ出口流路８６ｃにそれぞれ設けられる弁であり、流路８０ａから潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃの側にタービン油７０が流れることを防ぐ。なお、図１においては、逆止弁８８ａ、８８ｂ、および８８ｃの白抜きは開状態を、黒塗りは閉状態をそれぞれ示している。つまり、図１は、逆止弁８８ａが開状態、逆止弁８８ｂおよび８８ｃが閉状態であり、タービン油７０が潤滑油ポンプ出口流路８６ａだけを流れて流路８０ａに供給される場合を図示している。

【0027】

第１油冷却器９０は、流路８０ａと流路８０ｂとの間に設けられる。第１油冷却器９０は、タービン油７０を、軸受２１を冷却する潤滑油として適した温度まで冷却する。

【0028】

潤滑油フィルタ９２は、流路８０ｂと流路８０ｃとの間に設けられ、タービン油７０を濾過する。

【0029】

なお、第１油冷却器９０と潤滑油フィルタ９２とは、それぞれを逆の位置に並び換えてもよく、並び替えた場合でも上述の構成と同様の作用が得られる。

【0030】

制御油流路１８０は、流路１８０ａ、１８０ｂ、および１８０ｃと、分岐流路１８２と、モータ１８４ａおよび１８４ｂと、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂと、制御油ポンプ出口流路１８８ａおよび１８８ｂと、逆止弁１９０ａおよび１９０ｂと、制御油フィルタ１９２と、アキュムレータ１９４とを含む。

【0031】

流路１８０ａ、１８０ｂ、および１８０ｃと、分岐流路１８２と、制御油ポンプ出口流路１８８ａおよび１８８ｂとは、タービン油７０が流れる流路である。分岐流路１８２は、潤滑油フィルタ９２よりも下流側である流路８０ｃから分岐し、流路８０ｃを流れるタービン油７０の少なくとも一部が流入する流路である。流路１８０ａおよび１８０ｂは、分岐流路１８２内のタービン油７０を高油圧制御機構５０に供給する流路であり、流路１８０ｃは、高油圧制御機構５０で制御油として機能したタービン油７０を共通油タンク６０内に戻す流路である。タービン油７０が制御油として機能する場合の流れに関する詳細な説明は後述する。

【0032】

なお、分岐流路１８２は、潤滑油流路８０のうち第１油冷却器９０よりも下流側から分岐すればよく、例えば流路８０ｂに分岐点を設けてもよい。つまり、潤滑油流路８０は分岐流路１８２の分岐点よりも上流側に第１油冷却器９０を備える構成とすればよい。

【0033】

また、本実施形態の変形例として、制御油流路１８０が、高油圧制御機構５０よりも上流側である分岐流路１８２、制御油ポンプ出口流路１８８ａおよび１８８ｂ、流路１８０ａ、または流路１８０ｂに、第１油冷却器９０とは別の第２油冷却器（図示省略）を備えた構成としてもよい。つまり、本実施形態の変形例として、分岐流路１８２の分岐点よりも下流側、かつ高油圧制御機構５０よりも上流側の制御油流路１８０に第２油冷却器を備えてもよい。加えて、本実施形態の別の変形例として、上述した第２油冷却器を備える場合に、潤滑油流路８０が、分岐流路１８２の分岐点よりも上流側に第１油冷却器９０を備えた構成としてもよいし、第１油冷却器９０に代えて、分岐流路１８２の分岐点よりも下流側かつ軸受２１よりも上流側に第３油冷却器（図示省略）を備えた構成としてもよい。

【0034】

これらの変形例を採用しても良い理由は、後述するようにタービン油７０を潤滑油と制御油どちらで機能させる場合でも、そのいずれかの前に第１油冷却器９０、第２油冷却器、または第３油冷却器でタービン油７０を冷却できる構成とすれば良いからである。

【0035】

モータ１８４ａおよび１８４ｂは、共通油タンク６０の上面に設けられる。モータ１８４ａは制御油ポンプ１８６ａを、モータ１８４ｂは制御油ポンプ１８６ｂを、それぞれ駆動するためのモータである。

【0036】

制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂは、例えば約３．０～３５．０ＭＰａＧの高油圧力を発生する自圧式のコンペンセータ（図示省略）を有しており、吐出圧力を一定に保持し安定かつ一定の高圧制御油を供給可能なピストンポンプ（図示省略）である。制御油ポンプ１８６ａは制御油ポンプ出口流路１８８ａを、制御油ポンプ１８６ｂは制御油ポンプ出口流路１８８ｂを介して、それぞれ流路１８０ａに接続される。制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂは、共通油タンク６０の上面に設けられる。

【0037】

通常時は、制御油ポンプ１８６ａと１８６ｂの少なくとも一方が駆動するように構成される。制御油ポンプ１８６ａはモータ１８４ａに、制御油ポンプ１８６ｂはモータ１８４ｂにそれぞれ駆動されることで、このポンプが分岐流路１８２内のタービン油７０を吸入する。吸入されたタービン油７０は、制御油ポンプ出口流路１８８ａおよび１８８ｂに流れる。

【0038】

なお、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂは、共通油タンク６０内でタービン油７０に浸されるように設けてもよい。

【0039】

逆止弁１９０ａは制御油ポンプ出口流路１８８ａに、逆止弁１９０ｂは制御油ポンプ出口流路１８８ｂにそれぞれ設けられる弁であり、流路１８０ａから制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂの側にタービン油７０が流れることを防ぐ。なお、図１においては、逆止弁１９０ａおよび１９０ｂの白抜きは開状態を、黒塗りは閉状態をそれぞれ示している。つまり、図１は、逆止弁１９０ａが開状態、逆止弁１９０ｂが閉状態であり、タービン油７０が制御油ポンプ出口流路１８８ａだけを流れて流路１８０ａに供給される場合を図示している。

【0040】

制御油フィルタ１９２は、流路１８０ａと流路１８０ｂとの間に設けられ、タービン油７０を濾過する。

【0041】

アキュムレータ１９４は、流路１８０ｂに設けられ、流路１８０ｂ内のタービン油７０の油圧変動を吸収する。

【0042】

次に、タービン油７０の流れについて順次説明する。なお、以降は図１に示す場合、つまり、タービン油７０は共通油タンク６０から潤滑油ポンプ出口流路８６ａを通過して流路８０ａへ、分岐流路１８２から制御油ポンプ出口流路１８８ａを通過して流路１８０ａへそれぞれ流れる場合を例示して説明する。

【0043】

（タービン油７０が潤滑油として機能する場合の流れ）

【0044】

共通油タンク６０内のタービン油７０は、モータ８２ａに駆動される潤滑油ポンプ８４ａによって吸入され、潤滑油ポンプ出口流路８６ａ、逆止弁８８ａ、流路８０ａを順次通過して第１油冷却器９０に流入する。第１油冷却器９０において低温状態に冷却されたタービン油７０は、流路８０ｂを経て潤滑油フィルタ９２で濾過された後、流路８０ｃを通過して軸受２１に流入する。軸受２１に流入したタービン油７０は、軸受２１と蒸気タービン２０のタービンロータ（図示省略）との間で生じる摩耗を防止し、その接触面における振動や騒音を防ぐ潤滑油として機能する。潤滑油として機能した後のタービン油７０は、温度が上昇した状態で流路８０ｄを流れて共通油タンク６０に戻る。

【0045】

（タービン油７０が制御油として機能する場合の流れ）

【0046】

共通油タンク６０内のタービン油７０は、モータ８２ａに駆動される潤滑油ポンプ８４ａによって吸入され、潤滑油ポンプ出口流路８６ａ、逆止弁８８ａ、流路８０ａを順次通過して第１油冷却器９０に流入する。第１油冷却器９０において低温状態に冷却されたタービン油７０は、流路８０ｂを経て潤滑油フィルタ９２で濾過された後、流路８０ｃを流れるタービン油７０の少なくとも一部が流路８０ｃから分岐流路１８２に流入する。分岐流路１８２を流れるタービン油７０は、モータ１８４ａに駆動される制御油ポンプ１８６ａによって例えば約３．０～３５．０ＭＰａＧに昇圧され、制御油ポンプ出口流路１８８ａ、逆止弁１９０ａ、流路１８０ａを順次通過して制御油フィルタ１９２で濾過される。濾過されたタービン油７０は、流路１８０ｂを流れてアキュムレータ１９４により圧力変動が調整された後、高油圧制御機構５０に流入する。高油圧制御機構５０に流入したタービン油７０は、高油圧制御機構５０で供給量が制御されて蒸気加減弁１１のシリンダに流入する。蒸気加減弁１１のシリンダに流入したタービン油７０は、蒸気加減弁１１の弁体の弁開度を制御する制御油として機能する。制御油として機能した後のタービン油７０は、温度が上昇した状態で流路１８０ｃを流れて共通油タンク６０に戻る。

【0047】

潤滑油または制御油として機能した後に温度が上昇した状態で共通油タンク６０へ戻ったタービン油７０は、再度、上記の流れを経て潤滑油または制御油として循環する。

【0048】

以上説明した第１実施形態では、第１油冷却器９０よりも下流側の流路８０ｃから分岐流路１８２が分岐する構成とすることによって、一度低温状態に冷却されたタービン油７０を軸受２１や蒸気加減弁１１のシリンダに供給できる。よって、本実施形態では、その前の油の流れで制御油として機能し蒸気加減弁１１のピストンの変位（往復運動）による摺動箇所からの発熱を受けてタービン油７０が温度上昇していた場合でも、潤滑油として機能し軸受２１で生じる摩擦熱を受けてタービン油７０が温度上昇していた場合でも、制御油や潤滑油として機能して温度が上昇した状態で共通油タンク６０へ戻ったタービン油７０は、再度制御油や潤滑油として機能する前に第１油冷却器９０でタービン油７０を低温状態に冷却できるので、タービン油７０が高温であることに起因する高油圧制御機構５０のシール部材（図示省略）や蒸気加減弁１１の油圧各機器の損傷、この損傷箇所からの油漏れ、およびタービン油７０自体の劣化を防ぐことができる。その結果、シール部材やタービン油７０を含む、蒸気タービンプラント１の各構成の運用コストやメンテナンスコストを削減できる。

【0049】

また、本実施形態の変形例として、制御油流路１８０のうち高油圧制御機構５０よりも上流側に第２油冷却器が設けられる構成や、第２油冷却器に加えて、第１油冷却器９０が分岐流路１８２の分岐点よりも上流側に設けられる構成、第１油冷却器９０に代えて分岐流路１８２の分岐点よりも下流側かつ軸受２１よりも上流側に第３油冷却器が設けられる構成でも、本実施形態と同様の効果が得られる。つまり、制御油や潤滑油として機能してタービン油７０が温度上昇しても、再度制御油や潤滑油として機能する前に第１油冷却器９０、第２油冷却器、または第３油冷却器でタービン油７０を低温状態に冷却できる。その結果、タービン油７０が高温であることに起因する高油圧制御機構５０のシール部材や蒸気加減弁１１の油圧各機器の損傷、この損傷箇所からの油漏れ、およびタービン油７０自体の劣化を防ぐことができるので、シール部材やタービン油７０を含む、蒸気タービンプラント１の各構成の運用コストやメンテナンスコストを削減できる。

【0050】

（第２実施形態）
図２を参照して、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態と第１実施形態との主な相違点は、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃから分離したサクションフィルタ８１ａ、８１ｂ、および８１ｃが共通油タンク６０内に設けられた点と、モータ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、１８４ａ、および１８４ｂと、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃと、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂとが、共通油タンク６０から離間して設けられた点である。その他の構成については第１実施形態と同様であるとして同じ番号を付し、その説明を省略する。

【0051】

サクションフィルタ８１ａは潤滑油ポンプ８２ａの吸入口に、サクションフィルタ８１ｂは潤滑油ポンプ８２ｂの吸入口に、サクションフィルタ８１ｃは潤滑油ポンプ８２ｃの吸入口にそれぞれ設けられ、共通油タンク６０内でタービン油７０に浸されるように配置される。サクションフィルタ８１ａ、８１ｂ、および８１ｃは、潤滑油ポンプ８２ａ、８２ｂ、および８２ｃに吸入されるタービン油７０を濾過する。

【0052】

モータ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、１８４ａ、および１８４ｂと、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃと、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂとは、例えば共通油タンク６０の外に近接する基礎（図示省略）等に固定されている。また、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃは、共通油タンク６０から離間してかつ共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられる。

【0053】

つまり、モータ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、１８４ａ、および１８４ｂと、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃと、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂとは、共通油タンク６０の外部に、共通油タンク６０から離間して設けられる。さらに、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃは、共通油タンク６０の外部であり、共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い位置に設けられる。

【0054】

以上説明した第２実施形態では、モータ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、１８４ａ、および１８４ｂと、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃと、制御油ポンプ１８６ａおよび１８６ｂとが、共通油タンク６０から離間して設けられる構成とすることにより、第１実施形態と同様の効果に加えて、各種モータおよびポンプの駆動によって生じる振動が共通油タンク６０に伝わることを抑制できる。結果として、これらモータおよびポンプと共通油タンク６０とが共振しないので、出力が大きいモータおよびポンプを使用しても安定して蒸気タービンプラント１を運用することができる。さらに、これらモータおよびポンプが共通油タンク６０の外に設けられるので、第１実施形態よりもこれらモータおよびポンプへのアクセス性がよく、モータおよびポンプに不具合等が生じた場合に作業員等が迅速に対応することができる。

【0055】

また、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃが共通油タンク６０から離間してかつ共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられるので、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃがタービン油７０を吸入する駆動力を低減することができる。したがって、遠心ポンプ以外のポンプを潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃとして使用することもできる。たとえば、ギアポンプを採用すると、共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられた状態であっても、ギアポンプよりも下流側に設けられた流路や機器に破損が生じた場合に、ギアポンプのギア自体が共通油タンク６０からのタービン油７０の流出を閉止するように作用するので、共通油タンク６０周辺への油漏洩を防止することができる。

【0056】

（第３実施形態）
図３を参照して、第３実施形態について、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。本実施形態と第１および第２実施形態との主な相違点は、分岐流路１８２に代えて、潤滑油８０と制御油流路２８０とが独立して設けられた点と、制御油流路２８０のうち高油圧制御機構５０よりも上流側に第４油冷却器２９１を、潤滑油流路８０のうち軸受２１よりも上流側に第５油冷却器９４をそれぞれ設けた点である。その他の構成については第１および第２実施形態と同様であるとして同じ番号を付し、その説明を省略する。

【0057】

第５油冷却器９４は、潤滑油流路８０の流路８０ａと流路８０ｂとの間に設けられ、流路８０ａから流入したタービン油７０が、軸受２１を冷却する潤滑油として適した温度になるように冷却する。なお、第５油冷却器９４はタービン油７０を軸受に供給する前に冷却すれば良いので、潤滑油流路８０のうち軸受２１の上流側に設けられていれば良い。例えば、第５油冷却器９４は、流路８０ａ、流路８０ｂ、流路８０ｃのいずれか、またはこれら流路の間に設けられても良い。

【0058】

制御油流路２８０は、流路２８０ａ、２８０ｂ、および２８０ｃと、サクションフィルタ２８３ａおよび２８３ｂと、モータ２８４ａおよび２８４ｂと、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂと、制御油ポンプ出口流路２８８ａおよび２８８ｂと、逆止弁２９０ａおよび２９０ｂと、第４油冷却器２９１と、制御油フィルタ２９２と、アキュムレータ２９４とを含む。

【0059】

サクションフィルタ２８３ａは制御油ポンプ２８６ａの吸入口に、サクションフィルタ２８３ｂは制御油ポンプ２８６ｂの吸入口にそれぞれ設けられ、共通油タンク６０内でタービン油７０に浸されるように配置される。サクションフィルタ２８３ａおよび２８３ｂは、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂに吸入されるタービン油７０を濾過する。

【0060】

第４油冷却器２９１は、制御油フィルタ２９２の上流側にある流路２８０ａに設けられ、流路２８０ａを流れるタービン油７０を制御油として適した温度に冷却する。

【0061】

なお、第４油冷却器２９１と制御油フィルタ２９２とは、それぞれ逆の位置に並び換えてもよく、並び替えた場合でも上述の構成と同様の作用が得られる。

【0062】

さらに、第４油冷却器２９１は、制御油流路２８０のうち高油圧制御機構５０よりも上流側に設けられていればよい。例えば制御油ポンプ出口流路２８８ａおよび２８８ｂそれぞれに第４油冷却器に相当する冷却器を設けてもよいし、流路２８０ｂに第４冷却器を設けてもよい。これは、後述するようにタービン油７０を制御油として機能させる場合に、その前に第４油冷却器２９１でタービン油７０を冷却できる構成とすればよいからである。

【0063】

次に、タービン油７０が制御油として機能する場合の流れについて、タービン油７０が制御油ポンプ出口流路２８８ａを通過して流路２８０ａへ流れる場合を例示して説明する。なお、タービン油７０が潤滑油として機能する場合の流れは第１実施形態と同様なため、詳細な説明は省略する。

【0064】

共通油タンク６０内のタービン油７０は、モータ２８４ａに駆動される制御油ポンプ２８６ａによってサクションフィルタ２８３ａを介して吸入され、制御油ポンプ出口流路２８８ａ、逆止弁２９０ａ、流路２８０ａを順次通過して第４油冷却器２９１に流入する。第４油冷却器２９１において低温状態に冷却されたタービン油７０は、流路２８０ａを流れ制御油フィルタ２９２で濾過された後、流路２８０ｂを通過してアキュムレータ２９４により圧力変動が調整されて、高油圧制御機構５０に流入する。高油圧制御機構５０に流入したタービン油７０は、高油圧制御機構５０において蒸気加減弁１１の弁開度を制御する制御油として機能する。制御油として機能した後のタービン油７０は、流路２８０ｃを流れて共通油タンク６０に戻る。

【0065】

制御油として機能した後に共通油タンク６０へ戻ったタービン油７０は、再度、上記の流れを経て潤滑油または制御油として循環する。

【0066】

以上説明した第３実施形態によれば、潤滑油流路８０と制御油流路２８０とが独立して設けられたとしても、制御油流路２８０のうち高油圧制御機構５０よりも上流側に第４油冷却器２９１が設けられる構成とすることによって、第４油冷却器２９１で一度低温状態に冷却されたタービン油７０を、蒸気加減弁１１のシリンダに供給できる。一方、潤滑油流路８０では、第５油冷却器９４で低温状態に冷却されたタービン油７０を軸受２１に供給できる。よって、第１および第２実施形態と同様に、タービン油７０が高温であることに起因する高油圧制御機構５０のシール部材（図示省略）や蒸気加減弁１１の油圧各機器の損傷、この損傷箇所からの油漏れ、およびタービン油７０自体の劣化を防ぐことができる。その結果、シール部材やタービン油７０を含む、蒸気タービンプラント１の各構成の運用コストやメンテナンスコストを削減できる。

【0067】

（第４実施形態）
図４を参照して、第４実施形態について、第１、第２、および第３実施形態と異なる点を主に説明する。第４実施形態と第１および第２実施形態との主な相違点は、分岐流路１８２に代えて、潤滑油８０と制御油流路２８０とが潤滑油流路８０から独立して設けられた点と、制御油流路２８０のうち高油圧制御機構５０よりも上流側に第４油冷却器２９１が、潤滑油流路８０のうち軸受２１よりも上流側に第５油冷却器９４がそれぞれ設けられた点である。また、第４実施形態と第３実施形態との主な相違点は、モータ２８４ａおよび２８４ｂと、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂとが、共通油タンク６０から離間して設けられた点である。その他の構成については第１、第２、および第３実施形態と同様であるとして同じ番号を付し、その説明を省略する。

【0068】

モータ２８４ａおよび２８４ｂと、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂとは、例えば共通油タンク６０の外に近接する基礎（図示省略）等に固定されている。また、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂは、共通油タンク６０から離間してかつ共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられる。

【0069】

つまり、モータ２８４ａおよび２８４ｂと、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂとは、共通油タンク６０の外部に、共通油タンク６０から離間して設けられる。さらに、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂは、共通油タンク６０の外部であり、共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い位置に設けられる。

【0070】

なお、モータ８２ａ、８２ｂ、および８２ｃと、潤滑油ポンプ８６ａ、８６ｂ、および８６ｃとは、第２実施形態の変形例と同様に、共通油タンク６０から離間して設けられてもよい。

【0071】

以上説明した第４実施形態では、モータ２８４ａおよび２８４ｂと、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂとが、共通油タンク６０から離間して設けられる構成とすることにより、第３実施形態と同様の効果に加えて、各種モータおよびポンプの駆動によって生じる振動が共通油タンク６０に伝わることを抑制できる。結果として、これらモータおよびポンプと共通油タンク６０とが共振しないので、出力が大きいモータおよびポンプを使用しても安定して蒸気タービンプラント１を運用することができる。さらに、これらモータおよびポンプが共通油タンク６０の外に設けられるので、第１および第３実施形態よりもこれらモータおよびポンプへのアクセス性がよく、モータおよびポンプに不具合等が生じた場合に作業員等が迅速に対応することができる。

【0072】

さらに、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂが共通油タンク６０から離間してかつ共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられるので、制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂがタービン油７０を吸入する駆動力を低減することができる。したがって、ピストンポンプ以外の廉価なギアポンプ等のポンプを制御油ポンプ２８６ａおよび２８６ｂとして使用することもできる。

【0073】

なお、第４実施形態の変形例として、第２実施形態のように、モータ８２ａ、８２ｂ、および８２ｃと、潤滑油ポンプ８６ａ、８６ｂ、および８６ｃとが、共通油タンク６０から離間して設けられる構成とした場合は、第２実施形態と同様の効果も得られる。つまり、各種モータおよびポンプの駆動によって生じる振動が共通油タンク６０に伝わることを抑制できる。結果として、これらモータおよびポンプと共通油タンク６０とが共振しないので、出力が大きいモータおよびポンプを使用しても安定して蒸気タービンプラント１を運用することができる。さらに、これらモータおよびポンプが共通油タンク６０の外に設けられるので、第１および第３実施形態よりもこれらモータおよびポンプへのアクセス性がよく、モータおよびポンプに不具合等が生じた場合に作業員等が迅速に対応することができる。

【0074】

さらに、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃが共通油タンク６０から離間し、かつ共通油タンク６０内のタービン油７０の油面高さよりも低い高さに設けられるので、潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃがタービン油７０を吸入する駆動力を低減することができる。したがって、遠心ポンプ以外のポンプを潤滑油ポンプ８４ａ、８４ｂ、および８４ｃとして使用することもできる。

【0075】

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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１…蒸気タービンプラント、１０…蒸気発生ユニット、１１…蒸気加減弁、１２…主蒸気配管、２０…蒸気タービン、２１ａ、２１ｂ…軸受、３０…発電機、４０…制御システム、５０…高油圧制御機構、６０…共通油タンク、６１…ガス抽出機、６２…油面計、７０…タービン油、８０…潤滑油流路、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、２８３ａ、２８３ｂ…サクションフィルタ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、１８４ａ、１８４ｂ、２８４ａ、２８４ｂ…モータ、８４ａ、８４ｂ、８４ｃ…潤滑油ポンプ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ…潤滑油ポンプ出口流路、８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、１９０ａ、１９０ｂ、２９０ａ、２９０ｂ…逆止弁、９０…第１油冷却器、９２…潤滑油フィルタ、９４…第５油冷却器、１８０、２８０…制御油流路、１８２…分岐流路、１８６ａ、１８６ｂ、２８６ａ、２８６ｂ…制御油ポンプ、１８８ａ、１８８ｂ、２８８ａ、２８８ｂ…制御油ポンプ出口流路、１９２、２９２…制御油フィルタ、１９４、２９４…アキュムレータ、２９１…第４油冷却器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】