ガスタービン装置
【課題】空気圧を利用したラビリンスシールと転がり軸受を有するガスタービンと、すべり軸受を有する減速機とを備えたガスタービン装置において、低回転数運転時にラビリンスシールでの潤滑油漏れを防止する。
【解決手段】ガスタービン１の定格回転数運転時、機付潤滑油ポンプ17が駆動してガスタービン１の転がり軸受6,8 と減速機15のすべり軸受16に潤滑油が供給される。コンプレッサ２からの空気圧によりラビリンスシール7,9 の潤滑油漏れはない。低回転数運転時等には電動予潤滑ポンプ28が作動して潤滑油を減速機15のすべり軸受16のみに供給する。低回転数運転では摩擦の小さい転がり軸受は潤滑不要であり、摩擦が大きい減速機15のすべり軸受16は潤滑が必要である。
【解決手段】ガスタービン１の定格回転数運転時、機付潤滑油ポンプ17が駆動してガスタービン１の転がり軸受6,8 と減速機15のすべり軸受16に潤滑油が供給される。コンプレッサ２からの空気圧によりラビリンスシール7,9 の潤滑油漏れはない。低回転数運転時等には電動予潤滑ポンプ28が作動して潤滑油を減速機15のすべり軸受16のみに供給する。低回転数運転では摩擦の小さい転がり軸受は潤滑不要であり、摩擦が大きい減速機15のすべり軸受16は潤滑が必要である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦の少ない転がり軸受を有するとともに、その軸受シールとして圧縮機による空気圧を利用した非接触式密封手段を有するガスタービンと、摩擦の大きいすべり軸受を有する減速機とを備えたガスタービン装置に係り、特に停止時や低速度回転時にガスタービンの非接触式密封手段から潤滑油漏れが起こらないようにしたガスタービン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、ガスタービンと減速機からなるガスタービン装置におけるガスタービンの基本的な構造を例示したものである。図３に示すように、ガスタービン１では、空気を圧縮するコンプレッサ２と燃焼ガスで駆動されるタービン３が共通のタービン軸４に取り付けられており、コンプレッサ２からの圧縮空気により燃料ガスを燃焼器５で燃焼させ、生成された燃焼ガスでタービン３を駆動してタービン軸４を回転させるようになっている。
【０００３】
図３に示すように、コンプレッサ２とタービン３の間には、タービン軸４を回転自在に支持する第１の転がり軸受としてローラ軸受６が設けられている。このローラ軸受６の両側には、一対の第１の非接触式密封手段としてのラビリンスシール７，７がタービン軸４を貫通して設けられており、ローラ軸受６を密封している。また、コンプレッサ２について、タービン３が設けられた側とは反対側に、タービン軸４を回転自在に支持する第２の転がり軸受としてボール軸受８が設けられている。このボール軸受８とコンプレッサ２との間には、第２の非接触式密封手段であるラビリンスシール９がタービン軸４を貫通して設けられており、ボール軸受８を密封している。タービン３とローラ軸受６と一対のラビリンスシール７，７はタービンケース１０中に納められている。コンプレッサ２とボール軸受８とラビリンスシール９はコンプレッサケース１１に納められている。
【０００４】
図３に示すように、このガスタービン１のボール軸受８とローラ軸受６には潤滑油が供給されるようになっている。さらに、これら軸受８，６に潤滑油が供給されている際には、ガスタービン１のコンプレッサ２で生成された圧縮空気が、圧縮空気供給管１２により、ローラ軸受６の両側にあるラビリンスシール７，７の各シール部分に外側から与えられえるとともに、ボール軸受８のラビリンスシール９の内部にも与えられるようになっている。これによって、ローラ軸受６に与えられた潤滑油がラビリンスシール７からタービン３側に漏れるのが防止されるとともに、またボール軸受８に与えられた潤滑油がラビリンスシール９からコンプレッサ２側に漏れるのが防止されるようになっている。
【０００５】
図４は、図３を参照して説明した前記ガスタービン１を有するガスタービン装置の全体構成例を示したものである。このガスタービン１のタービン軸４には減速機１５が連結されており、タービン軸４の回転速度を適度に減速して出力できるようになっている。この減速機１５の図示しない回転軸はすべり軸受１６によって回転自在に支持されており、該すべり軸受１６には潤滑油が供給されるようになっている。
【０００６】
このガスタービン装置が運転されている間、前述したようにガスタービン１のボール軸受８及びローラ軸受６と、減速機１５のすべり軸受１６とには潤滑油が供給されるが、この主潤滑は第１の潤滑油供給手段によって行なわれる。図４に示すように、第１の潤滑油供給手段は、第１の潤滑油ポンプとして機付潤滑油ポンプ１７を備えている。機付潤滑油ポンプ１７は減速機１５に連動して駆動され、潤滑油タンク１８から潤滑油を汲み上げて潤滑油冷却器１９の入口に送り込む。なお、潤滑油冷却器１９の入口の手前の配管には調圧弁２０が接続されている。潤滑油冷却器１９の出口に接続された潤滑油経路２１は、逆止弁２２とフィルタ２３を経た後、ガスタービン１のローラ軸受６と減速機１５のすべり軸受１６に並列に接続され、さらにすべり軸受１６に接続された潤滑油経路からは分岐管２４が派生してガスタービン１のボール軸受８に接続されている。なお、フィルタ２３の先にある潤滑油経路２１には前記調圧弁２０が接続されている。そして、ガスタービン１のローラ軸受６を潤滑した潤滑油は戻り経路２５から潤滑油タンク１８に戻り、減速機１５のすべり軸受１６及びガスタービン１のボール軸受８を潤滑した潤滑油は他の戻り経路２６から潤滑油タンク１８に戻るように構成されている。
【０００７】
図４に示すように、このガスタービン装置は、機付潤滑油ポンプ１７によって潤滑油が供給されるまでの低速度回転域でも各軸受に潤滑油を供給できるように、予潤滑のための第２の潤滑油供給手段を備えている。第２の潤滑油供給手段は、第２の潤滑油ポンプとして、ガスタービン１の運転からは独立して任意に運転可能なモータ２７に接続された電動予潤滑ポンプ２８を備えている。電動予潤滑ポンプ２８の吐出口に接続された潤滑油経路２９には逆止弁３０が設けられ、この逆止弁３０の出口側は、第１の潤滑油供給手段の潤滑油経路２１に対し、前述した逆止弁２２とフィルタ２３の間に接続されている。従って、図５に示すように、機付潤滑油ポンプ１７による潤滑油の供給が始まるまでの低速度回転域では、電動予潤滑ポンプ２８が作動して潤滑油をガスタービン１と減速機１５の双方に供給することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来のガスタービン装置によれば、ガスタービン１の軸受６，８から潤滑油を外に漏らさないようにするため、非接触式密封手段であるラビリンスシール７，９を軸受６，８に隣接して設け、さらに運転中のコンプレッサ２で発生した空気圧力をラビリンスシール７，９に加えてタービン軸４をシールする軸封方式が採用されている。このため、装置の停止時あるいは低速度回転時（例えば定格の１５％程度）のようにコンプレッサ２の出口の空気圧力が潤滑油圧力に比べて低くなった場合には、タービン軸４のシール性が低下し、ラビリンスシール７，９から潤滑油が外に漏れることがあるという問題があった。
【０００９】
特に、前述した従来のガスタービン装置によれば、装置の停止時あるいは低速度回転時に予潤滑を行なうための電動予潤滑ポンプ２８が、ガスタービン１と減速機１５の双方に接続された主潤滑用の供給系統に接続されているので、次のような場合に油漏れの問題が発生しやすい。
【００１０】
1)図５に示すように、ガスタービン装置の停止中、またはガスタービン装置の停止後に、摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために電動予潤滑ポンプ２８を作動させて予潤滑を行なう場合がある。この状態では、コンプレッサ２の出口の空気圧力が潤滑油圧力に比べて低いので、コンプレッサ２の空気圧力とラビリンスシール７，９でタービン軸４をシールする軸封方式が機能せずにシール性が低下し、図３中に破線で示した「漏れ」のように、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１１】
2)図６に示すように、例えば３台のガスタービン１の各排気煙道が共通の集合排気煙道３１を介して煙突３２に接続されており、そのうち２台のガスタービン１が運転され、残り１台のガスタービン１が停止している場合、運転中の２台のガスタービン１の排気によって集合排気煙道３１に排気ドラフトが発生し、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こすことがある。このような場合には、停止しているガスタービン１において、図示しない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために予潤滑を行うことがある。しかしながら、このような状況で予潤滑を行なうと、1)で説明したようにコンプレッサ２の空気圧力が不十分であるためにラビリンスシール７，９のシール機能が低下し、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１２】
3)図７に示すように、高層ビル等の地下にガスタービン１を設置し、屋上に煙突３２を設けた施設においては、ガスタービン１の停止直後の煙道内の排気残温度と、煙突３２の上空の冷気による密度差で煙道内に排気ドラフトが生じ、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こす。より具体的には、煙突高さ２００ｍ、排気温度３００℃、煙突出口周囲温度２０℃の場合、約１２００Ｐａのドラフト力が作用し、ガスタービン１及びこれに連結された減速機１５は定格回転数の１５％程度で回転することが試験で確認されている。このような場合にも、図示しない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために予潤滑を行う場合がある。しかしながら、このような状況で予潤滑を行なうと、1)で説明したようにコンプレッサ２の空気圧力が不十分であるためにラビリンスシール７，９のシール機能が低下し、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点を解決することを目的としており、摩擦の少ない転がり軸受を有するとともに、その軸受シールとして圧縮機による空気圧を利用した非接触式密封手段を有するガスタービンと、摩擦の大きいすべり軸受を有する減速機とを備えたガスタービン装置において、特に停止時や低速度回転時にガスタービンの非接触式密封手段から潤滑油漏れが起こらないようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載されたガスタービン装置は、
空気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサからの圧縮空気により燃料ガスを燃焼させて生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンが取り付けられたタービン軸と、前記コンプレッサと前記タービンの間又は外側に配置されて前記タービン軸を支持する第１の転がり軸受と、前記第１の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第１の非接触式密封手段と、前記コンプレッサについて前記タービンが設けられた側とは反対側に配置されて前記タービン軸を支持する第２の転がり軸受と、前記第２の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第２の非接触式密封手段とを有するガスタービンと、
前記ガスタービンの前記タービン軸に連結された回転軸と前記回転軸を支持するすべり軸受とを有する減速機と、
前記減速機に連動して駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受と、前記減速機の前記すべり軸受に潤滑油を供給する第１の潤滑油供給手段と、
前記第１の潤滑油供給手段によって前記ガスタービンに潤滑油が供給されている際に、前記ガスタービンの前記コンプレッサで生成した圧縮空気を、前記第１の非接触式密封手段と前記第２の非接触式密封手段に与えることにより、前記第１の非接触式密封手段及び前記第２の非接触式密封手段から潤滑油が外部に漏洩するのを防止する圧縮空気軸封手段と、
を有するガスタービン装置において、
前記第１及び第２の非接触式密封手段から潤滑油が漏洩するのを防止するためには前記圧縮空気軸封手段から供給される圧縮空気の圧力が不十分であるような前記ガスタービンの駆動状況下において駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受には潤滑油を供給することなく、前記減速機の前記すべり軸受のみに潤滑油を供給する第２の潤滑油供給手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載されたガスタービン装置は、請求項１記載のガスタービン装置において、
前記第１の潤滑油供給手段は、前記減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプと、前記第１の潤滑油ポンプの吐出口を前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受に並列に連結するとともに、さらに第１の逆止弁を介して前記すべり軸受に並列に連結する第１の潤滑油経路とを有し、
前記第２の潤滑油供給手段は、前記ガスタービンの運転からは独立して任意に運転可能である電動式の第２の潤滑油ポンプと、前記第２の潤滑油ポンプの吐出口を第２の逆止弁を介して前記第１の潤滑油経路の前記第１の逆止弁の出口側に接続する第２の潤滑油経路とを有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載されたガスタービン装置は、請求項２記載のガスタービン装置において、
前記ガスタービンにおいて前記タービンからの排気が煙道を介して排出されるように構成されており、前記煙道に生じる排気ドラフトによって前記ガスタービン及び前記減速機が連れ回りする場合に、前記第２の潤滑油供給手段を作動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載されたガスタービン装置は、相対的に摩擦が少ない転がり軸受を有するガスタービンと、相対的に摩擦が大きいすべり軸受を有する減速機とを備え、ガスタービンの転がり軸受はコンプレッサからの空気圧と非接触式密封装置でシールする構成とされている。かかる構成において、ガスタービンのコンプレッサで得られる空気圧では非接触式密封装置でのシールが不十分となるような駆動状況、例えば停止中又は定格回転数の１５％以下程度の運転中において、予潤滑用の第２の潤滑油供給手段を駆動し、摩擦の少ないガスタービンの転がり軸受には潤滑油を供給することなく、摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給することにより、ガスタービンの非接触式密封手段からの潤滑油漏れを確実に防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載されたガスタービン装置によれば、回転数が比較的高いガスタービンの運転時には、減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプによってガスタービンの転がり軸受と減速機のすべり軸受の両方に潤滑油を供給することができ、停止時や回転数が比較的低いガスタービンの運転時には、ガスタービンから独立した電動式の第２の潤滑油ポンプによって、第２の逆止弁を介して第１の潤滑油経路の第１の逆止弁の出口側に潤滑油を供給するので、摩擦の少ないガスタービンの転がり軸受には潤滑油を供給せずに、摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給して請求項１記載のガスタービン装置による効果を挙げることができる。
【００１９】
請求項３に記載されたガスタービン装置によれば、タービンからの排気が煙道を介して排出されることにより生じる排気ドラフトによってガスタービンと減速機が連れ回りする場合において、第２の潤滑油供給手段を作動させて摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給することにより、請求項２記載のガスタービン装置による効果を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図において、予潤滑時の潤滑油の流路を示した図である。
【図３】ガスタービンの軸受構造及びシール構造を示す断面図である。
【図４】従来のガスタービン装置の全体構成図である。
【図５】従来のガスタービン装置の全体構成図において、予潤滑時の潤滑油の流路を示した図である。
【図６】共通の集合排気煙道に接続された複数のガスタービン装置の全体構成図である。
【図７】高い排気煙突を備えたガスタービン装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図である。
実施形態のガスタービン１は、潤滑油供給経路を除き、図３で示したガスタービン１と同様の構成であり、タービン軸４、タービン軸４に取り付けられたコンプレッサ２及びタービン３、タービン軸４を支持するローラ軸受６及びボール軸受８、ローラ軸受６とボール軸受８を軸封するラビリンスシール７，９、コンプレッサ２からの圧縮空気をラビリンスシールに供給する圧縮空気供給管１２を有している。よって、図３の記載及びこれを参照した「背景技術」における説明を援用して実施形態におけるガスタービン１の構成については説明を省略する。
【００２２】
図１に示すように、このガスタービン１のタービン軸４には減速機１５が連結されており、タービン軸４の回転速度を適度に減速して出力できるようになっている。この減速機１５の図示しない回転軸はすべり軸受１６によって回転自在に支持されており、該すべり軸受１６には潤滑油が供給されるようになっている。
【００２３】
図１に示すガスタービン装置が、定格回転数での運転その他所定の回転数以上の状態で運転されている間、ガスタービン１のボール軸受８及びローラ軸受６と、減速機１５のすべり軸受１６には潤滑油が供給されるが、このような定格回転数等における主潤滑は、第１の潤滑油供給手段によって行なわれる。図１に示すように、第１の潤滑油供給手段は、第１の潤滑油ポンプとして機付潤滑油ポンプ１７を備えている。機付潤滑油ポンプ１７は減速機１５に連動して駆動され、潤滑油タンク１８からフィルタ３３を介して潤滑油を汲み上げ、潤滑油冷却器１９の入口に送り込む。なお、潤滑油冷却器１９の入口の手前の配管には調圧弁２０が接続されている。潤滑油冷却器１９の出口に接続された第１の潤滑油経路４１は、潤滑油冷却器１９に潤滑油が戻ることを防止する逆止弁２２と第１のフィルタ２３を経た後、ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８にそれぞれ並列に接続されるとともに、さらに第１の逆止弁４２を介して減速機１５のすべり軸受１６にも並列に接続されている。なお、第１のフィルタ２３の出口の潤滑油供給経路４１には前記調圧弁２０が接続されている。
【００２４】
そして、ガスタービン１のローラ軸受６を潤滑した潤滑油は戻り経路２５から潤滑油タンク１８に戻り、減速機１５のすべり軸受１６及びガスタービン１のボール軸受８を潤滑した潤滑油は他の戻り経路２６から潤滑油タンク１８に戻るように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、このガスタービン装置は、機付潤滑油ポンプ１７によって潤滑油が供給されるまでの低速度回転域において、すべり軸受１６に潤滑油を供給できるように、予潤滑のための第２の潤滑油供給手段を備えている。第２の潤滑油供給手段は、第２の潤滑油ポンプとして、ガスタービン１の運転からは独立して任意に運転可能なモータ２７に連結された電動予潤滑ポンプ２８を備えている。電動予潤滑ポンプ２８の運転圧力は、機付潤滑油ポンプ１７の運転圧力ほど高いものでなくてもよく、電動予潤滑ポンプ２８に設けられた図示しないリリーフ弁により適当な値となるよう機械的に設定されている。電動予潤滑ポンプ２８の吐出口に接続された第２の潤滑油経路４３には、第２のフィルタ４４と第２の逆止弁４５が設けられ、この第２の逆止弁４５の出口側は、第１の潤滑油経路４１の第１の逆止弁４２の出口側に接続されている。
【００２６】
本実施形態のガスタービン装置によれば、ガスタービン１が定格回転数で回転しているような所定の回転数以上の駆動状態では、機付潤滑油ポンプ１７が駆動され、ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８と、減速機１５のすべり軸受１６とに、第１の潤滑油経路４１を介してそれぞれ潤滑油が供給される。これによってガスタービン１及び減速機１５は滑らかに回転することができる。また、この駆動状態では、ガスタービン１のコンプレッサ２からの圧縮空気が十分な圧力を有しているため、ガスタービン１におけるラビリンスシール７，９での軸封は良好に行われ、ローラ軸受６及びボール軸受８に供給された潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れ出すことはない。
【００２７】
本実施形態のガスタービン装置によれば、機関停止中、又は機関停止後や機関始動直後などであって、ガスタービン１の回転数が所定の回転数よりも低い場合（例えば定格回転数の１５％程度以下の場合）には、電動予潤滑ポンプ２８が作動して潤滑油を減速機１５のみに供給することができる。このような低回転数の運転では、摩擦が比較的小さいガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８には潤滑油を供給する必要性は少なく、摩擦が比較的大きい減速機１５のすべり軸受１６には円滑な回転を確保するために潤滑油を供給する必要性が大きいからである。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施形態のガスタービン装置では、電動予潤滑ポンプ２８からの潤滑油を導く第２の潤滑油経路４３が、減速機１５のすべり軸受１６に潤滑油を供給する第１の潤滑油経路４１に設けられた第１の逆止弁４２の出口側に接続されているので、図２中に示した潤滑油の流れのように、電動予潤滑ポンプ２８からの潤滑油は第１の逆止弁４２に阻まれてガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８に向かうことはなく、摩擦が比較的大きい減速機１５のすべり軸受１６のみに供給され、減速機１５の円滑な作動が確保される。ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８には潤滑油が供給されないが、ローラ軸受６及びボール軸受８はすべり軸受１６に比べて摩擦が比較的小さいので一時的に潤滑油を供給しなくとも低回転数運転では問題が生じることはない。また、ガスタービン１の回転数が低い駆動状態では、ガスタービン１のコンプレッサ２からの圧縮空気は空気圧を利用したシールのためには十分ではないが、前述した通りローラ軸受６及びボール軸受８に潤滑油は供給されていないのであるから、ガスタービン１のラビリンスシールで潤滑油が漏れることはない。
【００２９】
「発明が解決しようとする課題」の項において図６を参照して説明したのと同様の構造を本実施形態のガスタービン装置で構成した場合について説明する。すなわち３台の本実施形態のガスタービン装置の各排気煙道が共通の集合排気煙道３１を介して煙突３２に接続されており、そのうち２台のガスタービン１が運転され、残り１台のガスタービン１が停止している場合、運転中の２台のガスタービン１の排気によって集合排気煙道３１に排気ドラフトが発生し、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こすことがある。このような場合には、停止中のガスタービン装置については、電動予潤滑ポンプ２８を駆動して予潤滑を行うことにより、図６中には示さない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護することができる。コンプレッサ２の空気圧力が不十分であってラビリンスシール７，９のシール機能が低下しても、電動予潤滑ポンプ２８はガスタービン１に潤滑油を供給していないので漏れるおそれがない。
【００３０】
「発明が解決しようとする課題」の項において図７を参照して説明したのと同様の構造を本実施形態のガスタービン装置で構成した場合について説明する。すなわち図７に示すように、高層ビル等の地下に本実施形態のガスタービン装置を設置し、屋上に煙突３２を設けた施設においては、ガスタービン１が停止した直後の煙道内の排気残温度と、煙突３２の上空の冷気による密度差で煙道内に排気ドラフトが生じ、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こす。例えば、煙突高さ２００ｍ、排気温度３００℃、煙突出口周囲温度２０℃の場合、約１２００Ｐａのドラフト力が作用し、ガスタービン１及び図６中には示さない減速機１５は定格回転数の１５％程度で回転することが試験で確認されている。このような場合には、停止直後のガスタービン装置については、電動予潤滑ポンプ２８を駆動して予潤滑を行うことにより、図６中には示さない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護することができる。コンプレッサ２の空気圧力が不十分であってラビリンスシール７，９のシール機能が低下しても、電動予潤滑ポンプ２８はガスタービン１に潤滑油を供給していないので漏れるおそれがない。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のガスタービン装置によれば、転がり軸受６，８をもつガスタービン１と、すべり軸受１６をもつ減速機１５へ潤滑油を給油するための構成において、機付潤滑油ポンプ１７による主潤滑油は双方に給油されるが、電動予潤滑ポンプ２８等による予潤滑油は、摩擦の大きいすべり軸受１６のみに供給され、摩擦の少ない転がり軸受６，８には供給されない構成としたので、転がり軸受６，８をもつガスタービン１には予潤滑が供給されないために油漏れが発生しないという効果を得ることができる。
【００３２】
なお、以上説明した本実施形態では、上述した通り主潤滑用の第１の潤滑油供給手段と、予潤滑用の第２の潤滑油供給手段が設けられているが、両者は減速機１５のすべり軸受１６への供給管路については共通している部分がある。そのため、第２の潤滑油供給経路からの潤滑油が第１の潤滑油供給経路に逆流してガスタービン１の転がり軸受６，８に行かないようにするため、第１の潤滑油経路４１と第２の潤滑油経路４３にはそれぞれ第１の逆止弁４２及び第２の逆止弁４５が設けられ、第２の逆止弁４５の出口側を第１の逆止弁４２の出口側に接続した構成としている。しかしながら予潤滑用の第２の潤滑油供給手段の管路を、電動予潤滑ポンプ２８から第２のフィルタ４４を経て減速機１５のすべり軸受１６に直接至る管路で構成する等、主潤滑用の第１の潤滑油供給手段とは完全に別の管路で構成すれば、前述した第１及び第２の逆止弁４２，４５は必ずしも必要ない。
【００３３】
また、以上説明した本実施形態では、第２の潤滑油ポンプとして、電動モータで駆動される電動予潤滑ポンプ２８を備えていたが、第２の潤滑油ポンプも第１の潤滑油ポンプと同様に減速機１５に連動する等、ガスタービン１の回転力で駆動する構成とすることもできる。例えば、減速機１５の高速ギアリング側から回転力を取り出してポンプ駆動用のギアに連動させれば、低速回転中のガスタービン１の回転力を第２の潤滑油ポンプ（予潤滑用ポンプ）の駆動に利用できる。但し、このような構成の場合には、ガスタービン１が高速回転になった場合には第２の潤滑油ポンプ（予潤滑用ポンプ）から切り離せるようにする必要がある。
【００３４】
また、以上説明した本実施形態では、ガスタービン１のタービン軸４の軸封装置として、非接触式密封手段であるラビリンスシールを用いたが、その他の形式・構造の非接触式密封手段を用いることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１…ガスタービン
２…コンプレッサ
３…タービン
４…タービン軸
６…転がり軸受としてのローラ軸受
７…非接触式密封手段としてのラビリンスシール
８…転がり軸受としてのボール軸受
９…非接触式密封手段としてのラビリンスシール
１２…圧縮空気供給管
１５…減速機
１６…すべり軸受
１７…第１の潤滑油供給手段を構成する第１の潤滑油ポンプとしての機付潤滑油ポンプ
２８…第２の潤滑油供給手段を構成する第２の潤滑油ポンプとしての電動予潤滑ポンプ
３１…集合排気煙道
４１…第１の潤滑油経路
４２…第１の逆止弁
４３…第２の潤滑油経路
４５…第２の逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦の少ない転がり軸受を有するとともに、その軸受シールとして圧縮機による空気圧を利用した非接触式密封手段を有するガスタービンと、摩擦の大きいすべり軸受を有する減速機とを備えたガスタービン装置に係り、特に停止時や低速度回転時にガスタービンの非接触式密封手段から潤滑油漏れが起こらないようにしたガスタービン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、ガスタービンと減速機からなるガスタービン装置におけるガスタービンの基本的な構造を例示したものである。図３に示すように、ガスタービン１では、空気を圧縮するコンプレッサ２と燃焼ガスで駆動されるタービン３が共通のタービン軸４に取り付けられており、コンプレッサ２からの圧縮空気により燃料ガスを燃焼器５で燃焼させ、生成された燃焼ガスでタービン３を駆動してタービン軸４を回転させるようになっている。
【０００３】
図３に示すように、コンプレッサ２とタービン３の間には、タービン軸４を回転自在に支持する第１の転がり軸受としてローラ軸受６が設けられている。このローラ軸受６の両側には、一対の第１の非接触式密封手段としてのラビリンスシール７，７がタービン軸４を貫通して設けられており、ローラ軸受６を密封している。また、コンプレッサ２について、タービン３が設けられた側とは反対側に、タービン軸４を回転自在に支持する第２の転がり軸受としてボール軸受８が設けられている。このボール軸受８とコンプレッサ２との間には、第２の非接触式密封手段であるラビリンスシール９がタービン軸４を貫通して設けられており、ボール軸受８を密封している。タービン３とローラ軸受６と一対のラビリンスシール７，７はタービンケース１０中に納められている。コンプレッサ２とボール軸受８とラビリンスシール９はコンプレッサケース１１に納められている。
【０００４】
図３に示すように、このガスタービン１のボール軸受８とローラ軸受６には潤滑油が供給されるようになっている。さらに、これら軸受８，６に潤滑油が供給されている際には、ガスタービン１のコンプレッサ２で生成された圧縮空気が、圧縮空気供給管１２により、ローラ軸受６の両側にあるラビリンスシール７，７の各シール部分に外側から与えられえるとともに、ボール軸受８のラビリンスシール９の内部にも与えられるようになっている。これによって、ローラ軸受６に与えられた潤滑油がラビリンスシール７からタービン３側に漏れるのが防止されるとともに、またボール軸受８に与えられた潤滑油がラビリンスシール９からコンプレッサ２側に漏れるのが防止されるようになっている。
【０００５】
図４は、図３を参照して説明した前記ガスタービン１を有するガスタービン装置の全体構成例を示したものである。このガスタービン１のタービン軸４には減速機１５が連結されており、タービン軸４の回転速度を適度に減速して出力できるようになっている。この減速機１５の図示しない回転軸はすべり軸受１６によって回転自在に支持されており、該すべり軸受１６には潤滑油が供給されるようになっている。
【０００６】
このガスタービン装置が運転されている間、前述したようにガスタービン１のボール軸受８及びローラ軸受６と、減速機１５のすべり軸受１６とには潤滑油が供給されるが、この主潤滑は第１の潤滑油供給手段によって行なわれる。図４に示すように、第１の潤滑油供給手段は、第１の潤滑油ポンプとして機付潤滑油ポンプ１７を備えている。機付潤滑油ポンプ１７は減速機１５に連動して駆動され、潤滑油タンク１８から潤滑油を汲み上げて潤滑油冷却器１９の入口に送り込む。なお、潤滑油冷却器１９の入口の手前の配管には調圧弁２０が接続されている。潤滑油冷却器１９の出口に接続された潤滑油経路２１は、逆止弁２２とフィルタ２３を経た後、ガスタービン１のローラ軸受６と減速機１５のすべり軸受１６に並列に接続され、さらにすべり軸受１６に接続された潤滑油経路からは分岐管２４が派生してガスタービン１のボール軸受８に接続されている。なお、フィルタ２３の先にある潤滑油経路２１には前記調圧弁２０が接続されている。そして、ガスタービン１のローラ軸受６を潤滑した潤滑油は戻り経路２５から潤滑油タンク１８に戻り、減速機１５のすべり軸受１６及びガスタービン１のボール軸受８を潤滑した潤滑油は他の戻り経路２６から潤滑油タンク１８に戻るように構成されている。
【０００７】
図４に示すように、このガスタービン装置は、機付潤滑油ポンプ１７によって潤滑油が供給されるまでの低速度回転域でも各軸受に潤滑油を供給できるように、予潤滑のための第２の潤滑油供給手段を備えている。第２の潤滑油供給手段は、第２の潤滑油ポンプとして、ガスタービン１の運転からは独立して任意に運転可能なモータ２７に接続された電動予潤滑ポンプ２８を備えている。電動予潤滑ポンプ２８の吐出口に接続された潤滑油経路２９には逆止弁３０が設けられ、この逆止弁３０の出口側は、第１の潤滑油供給手段の潤滑油経路２１に対し、前述した逆止弁２２とフィルタ２３の間に接続されている。従って、図５に示すように、機付潤滑油ポンプ１７による潤滑油の供給が始まるまでの低速度回転域では、電動予潤滑ポンプ２８が作動して潤滑油をガスタービン１と減速機１５の双方に供給することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来のガスタービン装置によれば、ガスタービン１の軸受６，８から潤滑油を外に漏らさないようにするため、非接触式密封手段であるラビリンスシール７，９を軸受６，８に隣接して設け、さらに運転中のコンプレッサ２で発生した空気圧力をラビリンスシール７，９に加えてタービン軸４をシールする軸封方式が採用されている。このため、装置の停止時あるいは低速度回転時（例えば定格の１５％程度）のようにコンプレッサ２の出口の空気圧力が潤滑油圧力に比べて低くなった場合には、タービン軸４のシール性が低下し、ラビリンスシール７，９から潤滑油が外に漏れることがあるという問題があった。
【０００９】
特に、前述した従来のガスタービン装置によれば、装置の停止時あるいは低速度回転時に予潤滑を行なうための電動予潤滑ポンプ２８が、ガスタービン１と減速機１５の双方に接続された主潤滑用の供給系統に接続されているので、次のような場合に油漏れの問題が発生しやすい。
【００１０】
1)図５に示すように、ガスタービン装置の停止中、またはガスタービン装置の停止後に、摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために電動予潤滑ポンプ２８を作動させて予潤滑を行なう場合がある。この状態では、コンプレッサ２の出口の空気圧力が潤滑油圧力に比べて低いので、コンプレッサ２の空気圧力とラビリンスシール７，９でタービン軸４をシールする軸封方式が機能せずにシール性が低下し、図３中に破線で示した「漏れ」のように、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１１】
2)図６に示すように、例えば３台のガスタービン１の各排気煙道が共通の集合排気煙道３１を介して煙突３２に接続されており、そのうち２台のガスタービン１が運転され、残り１台のガスタービン１が停止している場合、運転中の２台のガスタービン１の排気によって集合排気煙道３１に排気ドラフトが発生し、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こすことがある。このような場合には、停止しているガスタービン１において、図示しない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために予潤滑を行うことがある。しかしながら、このような状況で予潤滑を行なうと、1)で説明したようにコンプレッサ２の空気圧力が不十分であるためにラビリンスシール７，９のシール機能が低下し、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１２】
3)図７に示すように、高層ビル等の地下にガスタービン１を設置し、屋上に煙突３２を設けた施設においては、ガスタービン１の停止直後の煙道内の排気残温度と、煙突３２の上空の冷気による密度差で煙道内に排気ドラフトが生じ、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こす。より具体的には、煙突高さ２００ｍ、排気温度３００℃、煙突出口周囲温度２０℃の場合、約１２００Ｐａのドラフト力が作用し、ガスタービン１及びこれに連結された減速機１５は定格回転数の１５％程度で回転することが試験で確認されている。このような場合にも、図示しない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護するために予潤滑を行う場合がある。しかしながら、このような状況で予潤滑を行なうと、1)で説明したようにコンプレッサ２の空気圧力が不十分であるためにラビリンスシール７，９のシール機能が低下し、電動予潤滑ポンプ２８がガスタービン１に供給した潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れてしまう。
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点を解決することを目的としており、摩擦の少ない転がり軸受を有するとともに、その軸受シールとして圧縮機による空気圧を利用した非接触式密封手段を有するガスタービンと、摩擦の大きいすべり軸受を有する減速機とを備えたガスタービン装置において、特に停止時や低速度回転時にガスタービンの非接触式密封手段から潤滑油漏れが起こらないようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載されたガスタービン装置は、
空気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサからの圧縮空気により燃料ガスを燃焼させて生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンが取り付けられたタービン軸と、前記コンプレッサと前記タービンの間又は外側に配置されて前記タービン軸を支持する第１の転がり軸受と、前記第１の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第１の非接触式密封手段と、前記コンプレッサについて前記タービンが設けられた側とは反対側に配置されて前記タービン軸を支持する第２の転がり軸受と、前記第２の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第２の非接触式密封手段とを有するガスタービンと、
前記ガスタービンの前記タービン軸に連結された回転軸と前記回転軸を支持するすべり軸受とを有する減速機と、
前記減速機に連動して駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受と、前記減速機の前記すべり軸受に潤滑油を供給する第１の潤滑油供給手段と、
前記第１の潤滑油供給手段によって前記ガスタービンに潤滑油が供給されている際に、前記ガスタービンの前記コンプレッサで生成した圧縮空気を、前記第１の非接触式密封手段と前記第２の非接触式密封手段に与えることにより、前記第１の非接触式密封手段及び前記第２の非接触式密封手段から潤滑油が外部に漏洩するのを防止する圧縮空気軸封手段と、
を有するガスタービン装置において、
前記第１及び第２の非接触式密封手段から潤滑油が漏洩するのを防止するためには前記圧縮空気軸封手段から供給される圧縮空気の圧力が不十分であるような前記ガスタービンの駆動状況下において駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受には潤滑油を供給することなく、前記減速機の前記すべり軸受のみに潤滑油を供給する第２の潤滑油供給手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載されたガスタービン装置は、請求項１記載のガスタービン装置において、
前記第１の潤滑油供給手段は、前記減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプと、前記第１の潤滑油ポンプの吐出口を前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受に並列に連結するとともに、さらに第１の逆止弁を介して前記すべり軸受に並列に連結する第１の潤滑油経路とを有し、
前記第２の潤滑油供給手段は、前記ガスタービンの運転からは独立して任意に運転可能である電動式の第２の潤滑油ポンプと、前記第２の潤滑油ポンプの吐出口を第２の逆止弁を介して前記第１の潤滑油経路の前記第１の逆止弁の出口側に接続する第２の潤滑油経路とを有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載されたガスタービン装置は、請求項２記載のガスタービン装置において、
前記ガスタービンにおいて前記タービンからの排気が煙道を介して排出されるように構成されており、前記煙道に生じる排気ドラフトによって前記ガスタービン及び前記減速機が連れ回りする場合に、前記第２の潤滑油供給手段を作動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載されたガスタービン装置は、相対的に摩擦が少ない転がり軸受を有するガスタービンと、相対的に摩擦が大きいすべり軸受を有する減速機とを備え、ガスタービンの転がり軸受はコンプレッサからの空気圧と非接触式密封装置でシールする構成とされている。かかる構成において、ガスタービンのコンプレッサで得られる空気圧では非接触式密封装置でのシールが不十分となるような駆動状況、例えば停止中又は定格回転数の１５％以下程度の運転中において、予潤滑用の第２の潤滑油供給手段を駆動し、摩擦の少ないガスタービンの転がり軸受には潤滑油を供給することなく、摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給することにより、ガスタービンの非接触式密封手段からの潤滑油漏れを確実に防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載されたガスタービン装置によれば、回転数が比較的高いガスタービンの運転時には、減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプによってガスタービンの転がり軸受と減速機のすべり軸受の両方に潤滑油を供給することができ、停止時や回転数が比較的低いガスタービンの運転時には、ガスタービンから独立した電動式の第２の潤滑油ポンプによって、第２の逆止弁を介して第１の潤滑油経路の第１の逆止弁の出口側に潤滑油を供給するので、摩擦の少ないガスタービンの転がり軸受には潤滑油を供給せずに、摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給して請求項１記載のガスタービン装置による効果を挙げることができる。
【００１９】
請求項３に記載されたガスタービン装置によれば、タービンからの排気が煙道を介して排出されることにより生じる排気ドラフトによってガスタービンと減速機が連れ回りする場合において、第２の潤滑油供給手段を作動させて摩擦の大きい減速機のすべり軸受のみに潤滑油を供給することにより、請求項２記載のガスタービン装置による効果を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図において、予潤滑時の潤滑油の流路を示した図である。
【図３】ガスタービンの軸受構造及びシール構造を示す断面図である。
【図４】従来のガスタービン装置の全体構成図である。
【図５】従来のガスタービン装置の全体構成図において、予潤滑時の潤滑油の流路を示した図である。
【図６】共通の集合排気煙道に接続された複数のガスタービン装置の全体構成図である。
【図７】高い排気煙突を備えたガスタービン装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るガスタービン装置の全体構成図である。
実施形態のガスタービン１は、潤滑油供給経路を除き、図３で示したガスタービン１と同様の構成であり、タービン軸４、タービン軸４に取り付けられたコンプレッサ２及びタービン３、タービン軸４を支持するローラ軸受６及びボール軸受８、ローラ軸受６とボール軸受８を軸封するラビリンスシール７，９、コンプレッサ２からの圧縮空気をラビリンスシールに供給する圧縮空気供給管１２を有している。よって、図３の記載及びこれを参照した「背景技術」における説明を援用して実施形態におけるガスタービン１の構成については説明を省略する。
【００２２】
図１に示すように、このガスタービン１のタービン軸４には減速機１５が連結されており、タービン軸４の回転速度を適度に減速して出力できるようになっている。この減速機１５の図示しない回転軸はすべり軸受１６によって回転自在に支持されており、該すべり軸受１６には潤滑油が供給されるようになっている。
【００２３】
図１に示すガスタービン装置が、定格回転数での運転その他所定の回転数以上の状態で運転されている間、ガスタービン１のボール軸受８及びローラ軸受６と、減速機１５のすべり軸受１６には潤滑油が供給されるが、このような定格回転数等における主潤滑は、第１の潤滑油供給手段によって行なわれる。図１に示すように、第１の潤滑油供給手段は、第１の潤滑油ポンプとして機付潤滑油ポンプ１７を備えている。機付潤滑油ポンプ１７は減速機１５に連動して駆動され、潤滑油タンク１８からフィルタ３３を介して潤滑油を汲み上げ、潤滑油冷却器１９の入口に送り込む。なお、潤滑油冷却器１９の入口の手前の配管には調圧弁２０が接続されている。潤滑油冷却器１９の出口に接続された第１の潤滑油経路４１は、潤滑油冷却器１９に潤滑油が戻ることを防止する逆止弁２２と第１のフィルタ２３を経た後、ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８にそれぞれ並列に接続されるとともに、さらに第１の逆止弁４２を介して減速機１５のすべり軸受１６にも並列に接続されている。なお、第１のフィルタ２３の出口の潤滑油供給経路４１には前記調圧弁２０が接続されている。
【００２４】
そして、ガスタービン１のローラ軸受６を潤滑した潤滑油は戻り経路２５から潤滑油タンク１８に戻り、減速機１５のすべり軸受１６及びガスタービン１のボール軸受８を潤滑した潤滑油は他の戻り経路２６から潤滑油タンク１８に戻るように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、このガスタービン装置は、機付潤滑油ポンプ１７によって潤滑油が供給されるまでの低速度回転域において、すべり軸受１６に潤滑油を供給できるように、予潤滑のための第２の潤滑油供給手段を備えている。第２の潤滑油供給手段は、第２の潤滑油ポンプとして、ガスタービン１の運転からは独立して任意に運転可能なモータ２７に連結された電動予潤滑ポンプ２８を備えている。電動予潤滑ポンプ２８の運転圧力は、機付潤滑油ポンプ１７の運転圧力ほど高いものでなくてもよく、電動予潤滑ポンプ２８に設けられた図示しないリリーフ弁により適当な値となるよう機械的に設定されている。電動予潤滑ポンプ２８の吐出口に接続された第２の潤滑油経路４３には、第２のフィルタ４４と第２の逆止弁４５が設けられ、この第２の逆止弁４５の出口側は、第１の潤滑油経路４１の第１の逆止弁４２の出口側に接続されている。
【００２６】
本実施形態のガスタービン装置によれば、ガスタービン１が定格回転数で回転しているような所定の回転数以上の駆動状態では、機付潤滑油ポンプ１７が駆動され、ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８と、減速機１５のすべり軸受１６とに、第１の潤滑油経路４１を介してそれぞれ潤滑油が供給される。これによってガスタービン１及び減速機１５は滑らかに回転することができる。また、この駆動状態では、ガスタービン１のコンプレッサ２からの圧縮空気が十分な圧力を有しているため、ガスタービン１におけるラビリンスシール７，９での軸封は良好に行われ、ローラ軸受６及びボール軸受８に供給された潤滑油がラビリンスシール７，９から外に漏れ出すことはない。
【００２７】
本実施形態のガスタービン装置によれば、機関停止中、又は機関停止後や機関始動直後などであって、ガスタービン１の回転数が所定の回転数よりも低い場合（例えば定格回転数の１５％程度以下の場合）には、電動予潤滑ポンプ２８が作動して潤滑油を減速機１５のみに供給することができる。このような低回転数の運転では、摩擦が比較的小さいガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８には潤滑油を供給する必要性は少なく、摩擦が比較的大きい減速機１５のすべり軸受１６には円滑な回転を確保するために潤滑油を供給する必要性が大きいからである。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施形態のガスタービン装置では、電動予潤滑ポンプ２８からの潤滑油を導く第２の潤滑油経路４３が、減速機１５のすべり軸受１６に潤滑油を供給する第１の潤滑油経路４１に設けられた第１の逆止弁４２の出口側に接続されているので、図２中に示した潤滑油の流れのように、電動予潤滑ポンプ２８からの潤滑油は第１の逆止弁４２に阻まれてガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８に向かうことはなく、摩擦が比較的大きい減速機１５のすべり軸受１６のみに供給され、減速機１５の円滑な作動が確保される。ガスタービン１のローラ軸受６及びボール軸受８には潤滑油が供給されないが、ローラ軸受６及びボール軸受８はすべり軸受１６に比べて摩擦が比較的小さいので一時的に潤滑油を供給しなくとも低回転数運転では問題が生じることはない。また、ガスタービン１の回転数が低い駆動状態では、ガスタービン１のコンプレッサ２からの圧縮空気は空気圧を利用したシールのためには十分ではないが、前述した通りローラ軸受６及びボール軸受８に潤滑油は供給されていないのであるから、ガスタービン１のラビリンスシールで潤滑油が漏れることはない。
【００２９】
「発明が解決しようとする課題」の項において図６を参照して説明したのと同様の構造を本実施形態のガスタービン装置で構成した場合について説明する。すなわち３台の本実施形態のガスタービン装置の各排気煙道が共通の集合排気煙道３１を介して煙突３２に接続されており、そのうち２台のガスタービン１が運転され、残り１台のガスタービン１が停止している場合、運転中の２台のガスタービン１の排気によって集合排気煙道３１に排気ドラフトが発生し、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こすことがある。このような場合には、停止中のガスタービン装置については、電動予潤滑ポンプ２８を駆動して予潤滑を行うことにより、図６中には示さない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護することができる。コンプレッサ２の空気圧力が不十分であってラビリンスシール７，９のシール機能が低下しても、電動予潤滑ポンプ２８はガスタービン１に潤滑油を供給していないので漏れるおそれがない。
【００３０】
「発明が解決しようとする課題」の項において図７を参照して説明したのと同様の構造を本実施形態のガスタービン装置で構成した場合について説明する。すなわち図７に示すように、高層ビル等の地下に本実施形態のガスタービン装置を設置し、屋上に煙突３２を設けた施設においては、ガスタービン１が停止した直後の煙道内の排気残温度と、煙突３２の上空の冷気による密度差で煙道内に排気ドラフトが生じ、この排気ドラフトにより、停止しているガスタービン１がつれまわりを起こす。例えば、煙突高さ２００ｍ、排気温度３００℃、煙突出口周囲温度２０℃の場合、約１２００Ｐａのドラフト力が作用し、ガスタービン１及び図６中には示さない減速機１５は定格回転数の１５％程度で回転することが試験で確認されている。このような場合には、停止直後のガスタービン装置については、電動予潤滑ポンプ２８を駆動して予潤滑を行うことにより、図６中には示さない減速機１５の摩擦が比較的大きいすべり軸受１６を保護することができる。コンプレッサ２の空気圧力が不十分であってラビリンスシール７，９のシール機能が低下しても、電動予潤滑ポンプ２８はガスタービン１に潤滑油を供給していないので漏れるおそれがない。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のガスタービン装置によれば、転がり軸受６，８をもつガスタービン１と、すべり軸受１６をもつ減速機１５へ潤滑油を給油するための構成において、機付潤滑油ポンプ１７による主潤滑油は双方に給油されるが、電動予潤滑ポンプ２８等による予潤滑油は、摩擦の大きいすべり軸受１６のみに供給され、摩擦の少ない転がり軸受６，８には供給されない構成としたので、転がり軸受６，８をもつガスタービン１には予潤滑が供給されないために油漏れが発生しないという効果を得ることができる。
【００３２】
なお、以上説明した本実施形態では、上述した通り主潤滑用の第１の潤滑油供給手段と、予潤滑用の第２の潤滑油供給手段が設けられているが、両者は減速機１５のすべり軸受１６への供給管路については共通している部分がある。そのため、第２の潤滑油供給経路からの潤滑油が第１の潤滑油供給経路に逆流してガスタービン１の転がり軸受６，８に行かないようにするため、第１の潤滑油経路４１と第２の潤滑油経路４３にはそれぞれ第１の逆止弁４２及び第２の逆止弁４５が設けられ、第２の逆止弁４５の出口側を第１の逆止弁４２の出口側に接続した構成としている。しかしながら予潤滑用の第２の潤滑油供給手段の管路を、電動予潤滑ポンプ２８から第２のフィルタ４４を経て減速機１５のすべり軸受１６に直接至る管路で構成する等、主潤滑用の第１の潤滑油供給手段とは完全に別の管路で構成すれば、前述した第１及び第２の逆止弁４２，４５は必ずしも必要ない。
【００３３】
また、以上説明した本実施形態では、第２の潤滑油ポンプとして、電動モータで駆動される電動予潤滑ポンプ２８を備えていたが、第２の潤滑油ポンプも第１の潤滑油ポンプと同様に減速機１５に連動する等、ガスタービン１の回転力で駆動する構成とすることもできる。例えば、減速機１５の高速ギアリング側から回転力を取り出してポンプ駆動用のギアに連動させれば、低速回転中のガスタービン１の回転力を第２の潤滑油ポンプ（予潤滑用ポンプ）の駆動に利用できる。但し、このような構成の場合には、ガスタービン１が高速回転になった場合には第２の潤滑油ポンプ（予潤滑用ポンプ）から切り離せるようにする必要がある。
【００３４】
また、以上説明した本実施形態では、ガスタービン１のタービン軸４の軸封装置として、非接触式密封手段であるラビリンスシールを用いたが、その他の形式・構造の非接触式密封手段を用いることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１…ガスタービン
２…コンプレッサ
３…タービン
４…タービン軸
６…転がり軸受としてのローラ軸受
７…非接触式密封手段としてのラビリンスシール
８…転がり軸受としてのボール軸受
９…非接触式密封手段としてのラビリンスシール
１２…圧縮空気供給管
１５…減速機
１６…すべり軸受
１７…第１の潤滑油供給手段を構成する第１の潤滑油ポンプとしての機付潤滑油ポンプ
２８…第２の潤滑油供給手段を構成する第２の潤滑油ポンプとしての電動予潤滑ポンプ
３１…集合排気煙道
４１…第１の潤滑油経路
４２…第１の逆止弁
４３…第２の潤滑油経路
４５…第２の逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサからの圧縮空気により燃料ガスを燃焼させて生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンが取り付けられたタービン軸と、前記コンプレッサと前記タービンの間又は外側に配置されて前記タービン軸を支持する第１の転がり軸受と、前記第１の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第１の非接触式密封手段と、前記コンプレッサについて前記タービンが設けられた側とは反対側に配置されて前記タービン軸を支持する第２の転がり軸受と、前記第２の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第２の非接触式密封手段とを有するガスタービンと、
前記ガスタービンの前記タービン軸に連結された回転軸と前記回転軸を支持するすべり軸受とを有する減速機と、
前記減速機に連動して駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受と、前記減速機の前記すべり軸受に潤滑油を供給する第１の潤滑油供給手段と、
前記第１の潤滑油供給手段によって前記ガスタービンに潤滑油が供給されている際に、前記ガスタービンの前記コンプレッサで生成した圧縮空気を、前記第１の非接触式密封手段と前記第２の非接触式密封手段に与えることにより、前記第１の非接触式密封手段及び前記第２の非接触式密封手段から潤滑油が外部に漏洩するのを防止する圧縮空気軸封手段と、
を有するガスタービン装置において、
前記第１及び第２の非接触式密封手段から潤滑油が漏洩するのを防止するためには前記圧縮空気軸封手段から供給される圧縮空気の圧力が不十分であるような前記ガスタービンの駆動状況下において駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受には潤滑油を供給することなく、前記減速機の前記すべり軸受のみに潤滑油を供給する第２の潤滑油供給手段を備えたことを特徴とするガスタービン装置。
【請求項２】
前記第１の潤滑油供給手段は、前記減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプと、前記第１の潤滑油ポンプの吐出口を前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受に並列に連結するとともに、さらに第１の逆止弁を介して前記すべり軸受に並列に連結する第１の潤滑油経路とを有し、
前記第２の潤滑油供給手段は、前記ガスタービンの運転からは独立して任意に運転可能である電動式の第２の潤滑油ポンプと、前記第２の潤滑油ポンプの吐出口を第２の逆止弁を介して前記第１の潤滑油経路の前記第１の逆止弁の出口側に接続する第２の潤滑油経路とを有していることを特徴とする請求項１記載のガスタービン装置。
【請求項３】
前記ガスタービンにおいて前記タービンからの排気が煙道を介して排出されるように構成されており、前記煙道に生じる排気ドラフトによって前記ガスタービン及び前記減速機が連れ回りする場合に、前記第２の潤滑油供給手段を作動させることを特徴とする請求項２記載のガスタービン装置。
【請求項１】
空気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサからの圧縮空気により燃料ガスを燃焼させて生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンが取り付けられたタービン軸と、前記コンプレッサと前記タービンの間又は外側に配置されて前記タービン軸を支持する第１の転がり軸受と、前記第１の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第１の非接触式密封手段と、前記コンプレッサについて前記タービンが設けられた側とは反対側に配置されて前記タービン軸を支持する第２の転がり軸受と、前記第２の転がり軸受を密封するために前記タービン軸に設けられた第２の非接触式密封手段とを有するガスタービンと、
前記ガスタービンの前記タービン軸に連結された回転軸と前記回転軸を支持するすべり軸受とを有する減速機と、
前記減速機に連動して駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受と、前記減速機の前記すべり軸受に潤滑油を供給する第１の潤滑油供給手段と、
前記第１の潤滑油供給手段によって前記ガスタービンに潤滑油が供給されている際に、前記ガスタービンの前記コンプレッサで生成した圧縮空気を、前記第１の非接触式密封手段と前記第２の非接触式密封手段に与えることにより、前記第１の非接触式密封手段及び前記第２の非接触式密封手段から潤滑油が外部に漏洩するのを防止する圧縮空気軸封手段と、
を有するガスタービン装置において、
前記第１及び第２の非接触式密封手段から潤滑油が漏洩するのを防止するためには前記圧縮空気軸封手段から供給される圧縮空気の圧力が不十分であるような前記ガスタービンの駆動状況下において駆動され、前記ガスタービンの前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受には潤滑油を供給することなく、前記減速機の前記すべり軸受のみに潤滑油を供給する第２の潤滑油供給手段を備えたことを特徴とするガスタービン装置。
【請求項２】
前記第１の潤滑油供給手段は、前記減速機に連動して駆動される第１の潤滑油ポンプと、前記第１の潤滑油ポンプの吐出口を前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受に並列に連結するとともに、さらに第１の逆止弁を介して前記すべり軸受に並列に連結する第１の潤滑油経路とを有し、
前記第２の潤滑油供給手段は、前記ガスタービンの運転からは独立して任意に運転可能である電動式の第２の潤滑油ポンプと、前記第２の潤滑油ポンプの吐出口を第２の逆止弁を介して前記第１の潤滑油経路の前記第１の逆止弁の出口側に接続する第２の潤滑油経路とを有していることを特徴とする請求項１記載のガスタービン装置。
【請求項３】
前記ガスタービンにおいて前記タービンからの排気が煙道を介して排出されるように構成されており、前記煙道に生じる排気ドラフトによって前記ガスタービン及び前記減速機が連れ回りする場合に、前記第２の潤滑油供給手段を作動させることを特徴とする請求項２記載のガスタービン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−８０４００（Ｐ２０１１−８０４００Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２５６１（Ｐ２００９−２３２５６１）
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（５０３１１６８９９）新潟原動機株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（５０３１１６８９９）新潟原動機株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]