非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法
【課題】容易に入手可能な機器を使用して、非常油ポンプを滑らかに起動することができる非常油ポンプのポンプ駆動機構を提供する。
【解決手段】停電時に非常電源５０を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、非常油ポンプの非常電動機２３ａが非常電源５０からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、インバータとしてＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５が設けられている。
【解決手段】停電時に非常電源５０を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、非常油ポンプの非常電動機２３ａが非常電源５０からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、インバータとしてＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばガスタービンや蒸気タービン等の回転機械に適用される非常油ポンプの駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電等に用いられるガスタービンや蒸気タービンのように大型の回転機械においては、専用の潤滑ポンプを用いて摺動部に潤滑油の供給を行っている。このような回転機械は、停電時においても非常用電源である蓄電池から電源の供給を受けて運転される非常油ポンプを備え、必要最低限の潤滑油を供給して運転を継続できるようになっている。
【０００３】
非常油ポンプ周辺の回路構成について、従来例を図５に示して簡単に説明する。
図示の例では、非常油ポンプ（ＥＯＰ）を駆動するＥＯＰモータ１と、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）を駆動するＥＳＯＰモータ２とが非常用電源である蓄電池３に接続されている。ＥＯＰモータ１と蓄電池３との間、及びＥＳＯＰモータ２と蓄電池３との間には、それぞれ始動電流制限抵抗４，５が設けられている。この始動電流制限抵抗４，５は、直流電動機であるＥＯＰモータ１及びＥＳＯＰモータ２への突入電量を抑えるとともに、蓄電池３の負担軽減を目的とするものである。すなわち、始動電流制限抵抗４，５は、ＥＯＰモータ１及びＥＳＯＰモータ２の始動時において、直列に接続した複数の抵抗要素を介して起動した後、スイッチ操作により徐々にバイパスする抵抗要素の数を増やすものであり、最終的には全ての抵抗要素をバイパスして直流電動機に必要な電力が給電される。なお、図中の符号６，７は、ＥＯＰモータ１またはＥＳＯＰモータ２の運転時にＯＮとされる主遮断機である。
【０００４】
また、非常用の電動給油装置においては、始動時間が短くて済み、しかも籠型誘導電動機を使用可能な非常用の電動装置として、ＶＶＣＦインバータを用いたものが開示されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−３１２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、直流電動機は、交流電動機と比較した場合、下記のような問題点を有することが指摘されている。すなわち、一般的に納期が長いことに加えてコストも高く、かつ、入手先が限定されて少ないという問題を有している。
一方、始動電流制限抵抗についても、上述した直流電動機と同様に、納期の長さや、バイパス回路の入手先が限定されて少ないという問題を有している。なお、始動電流制限抵抗の場合、始動時の電流は抵抗要素の数に応じてステップ状の変化をすることになる。
【０００６】
このような背景から、市場性があって容易に入手可能な機器を使用でき、しかも、非常油ポンプを滑らかに起動することができる非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に入手可能な機器を使用して、非常油ポンプを滑らかに起動することができる非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明は、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記インバータに常用及び予備が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような非常油ポンプのポンプ駆動機構によれば、非常油ポンプの駆動源が非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、常用及び予備のインバータが設けられているので、非常油ポンプの交流電動機は、非常電源から常用または予備のインバータを介して交流電源の給電を受ける。そして、インバータを採用することにより、始動時の電流を滑らかに変化させることができる。
【０００９】
本発明は、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法において、前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、前記常用インバータの異常信号と、前記予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に前記予備インバータを介して起動されることを特徴とするものである。
【００１０】
このような非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法によれば、非常油ポンプの駆動源が非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、常用インバータの異常信号と、予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に予備インバータを介して起動されるので、非常油ポンプ起動の確実性を増して停電時の回転機械潤滑を確実に実施することができる。
【００１１】
上記の発明において、前記交流電動機として優先順位の異なる複数が存在し、各交流電動機に専用の常用インバータが設けられるとともに前記予備インバータを共用とする場合、前記交流電動機の優先順位下位側は、前記交流電動機の優先順位上位側において前記常用インバータの故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして前記予備インバータにより起動されることが好ましく、これにより、予備インバータは優先順位上位の交流電動機の優先的な始動に使用可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明によれば、市場性を有する交流電動機やインバータを採用することにより機器調達及び保守部品調達が容易になり、さらに、予備インバータを設けることによって非常油ポンプを確実かつ滑らかに起動することが可能になる。特に、インバータを採用したので、滑らかな電流変化により交流電動機を起動でき、パラメータを変更すれば速度調整も容易に実施可能となる。従って、信頼性が高く、応答性や汎用性にも優れている非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供できるという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、ガスタービン及びその排熱を用いた発電装置概要を示す構成図である。
図示の発電装置１０は、ガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３を備えている。高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３は、ガスタービン１１を運転して得られる排気ガスの熱を用いて生成した蒸気により駆動される。この発電装置１０は、ガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３が同軸に連結され、さらに、これらを駆動源とするため出力軸と連結された発電機１４が運転されて発電するように構成されている。
【００１４】
上述したガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４等は、軸受等の摺動部に対して外部から供給される多量の潤滑油が必要となる大型の回転機械である。このため、発電装置１０は、各回転機械の摺動部等に潤滑油を供給して循環させる潤滑装置２０を備えている。
潤滑装置２０は、所望の潤滑油量を貯蔵可能な貯油槽２１を備えている。この貯油槽２１には、潤滑油を各回転機械へ供給する常用潤滑油ポンプ（ＭＯＰ）２２及び非常油ポンプ（ＥＯＰ）２３が設けられている。なお、図中の符号２１ａは網部材であり、常用潤滑油ポンプ２２及び非常油ポンプ２３が吸い込む潤滑油と、貯油槽２１に回収した潤滑油との間に配設されて異物の流通を防止している。
【００１５】
常用潤滑油ポンプ２２は、常用電動機（ＭＯＰモータ）２２ａを駆動源として運転されるポンプであり、通常はメンテナンス等を考慮して複数台が設置されている。この常用潤滑油ポンプ２２を運転して送出される潤滑油は、潤滑油供給管２４を通ってガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４に供給される。この潤滑油は、各回転機械内部において摺動部等の所定位置に供給されて潤滑した後、潤滑油回収配管２５を通って貯油槽２１に戻される。
【００１６】
非常油ポンプ２３は、非常電動機（ＥＯＰモータ）２３ａを駆動源として運転されるポンプであり、通常は上述した潤滑油ポンプ２２と比較して容量の小さなポンプが使用される。すなわち、非常油ポンプ２３は、停電時に非常電源を使用して運転されるポンプであり、非常電源等の制約から各回転機械が必要とする最小限の潤滑油量を供給して所定時間運転可能なポンプ性能に設定されている。この非常油ポンプ２３を運転して供給される潤滑油は、非常用供給管２６を通ってガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４に供給され、各回転機械内部において摺動部等の潤滑に使用される。
【００１７】
上述した非常電動機２３ａは、電源切換装置３０を介して非常電源５０と接続されている。
常用電源４０は買電等の交流電源であり、常用電動機２２ａには交流電動機が使用されている。
一方、非常電源４０は蓄電池等の直流電源であり、後述するインバータを介して非常電動機２３ａに給電される。この非常電動機２３ａは、直流電源である非常電源４０をインバータにより変換した交流電源の給電を受けて駆動される交流電動機である。
【００１８】
また、図４に示す符号の６０は、上述した潤滑油系統から独立した密封油系統であり、水素冷却を行う発電機１４から冷媒の水素が漏れないようにシール（密封）するための油（シールオイル）を循環させる流路系統が形成されている。この密封油系統６０は、密封油を貯蔵する貯油槽４１と、常用電源４０で運転して密封油を循環させる常用シールオイルポンプ（ＳＯＰ）６２と、非常電源５０で運転して密封油を循環させる非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３とを備えている。
常用シールオイルポン６２は常用電動機（ＳＯＰモータ）６２ａを駆動源として運転され、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３は非常用シールオイル電動機（ＥＳＯＰモータ）６３ａを駆動源として運転される。なお、図中の符号６４は発電機１４へ連結されたシールオイル供給管、６５は非常用シールオイル供給管、６６はシールオイル回収管である。
【００１９】
ここで、電源切換装置３０の要部構成を図１及び図２に基づいて説明する。
図示の電源切換装置３０は、非常油ポンプ２３を駆動する非常電動機（ＥＯＰモータ）２３ａと、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）２６を駆動するＥＳＯＰモータ２６ａとの二つの非常用電動機について、停電により潤滑油ポンプ２２や常用シールオイルポンプ６２を使用できなくなった場合に非常電源５０の給電を受けて起動させるものである。ここで使用する非常電源５０は、たとえば充電器５１を備えた蓄電池が使用される。
なお、以下の説明においては、ＥＯＰモータ２３ａの出力がＥＳＯＰモータ６３ａよりも大きく、かつ、非常時に運転する優先順位は、ＥＯＰモータ２３ａがＥＳＯＰモータ６３ａより上位にあるものとする。
【００２０】
ＥＯＰモータ２３ａは、ＥＯＰ常用インバータ３１及び切換スイッチ３２を介して非常電源５０と接続されている。この場合、ＥＯＰ常用インバータ３１は、ＥＯＰモータ２３ａに給電される非常電源４０の直流電源を交流電源に変換するために設けた専用の常用インバータであり、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａに合わせた仕様とされる。
ＥＳＯＰモータ６３ａは、ＥＳＯＰ常用インバータ３３及び切換スイッチ３４を介して非常電源５０と接続されている。この場合、ＥＳＯＰ常用インバータ３３は、小出力のＥＳＯＰモータ６３ａに仕様を合わせた専用の常用インバータでる。
【００２１】
さらに、図示電源切換装置３０は、ＥＯＰ常用インバータ３１及びＥＳＯＰ常用インバータ３３と並列に接続された予備インバータ３５を備えている。この予備インバータ３５は、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａに仕様を合わせたものであるが、小出力のＥＳＯＰモータ６３ａにも使用可能である。すなわち、大出力モータ用のインバータは、小出力モータ用として兼用することが可能である。
【００２２】
切換スイッチ３２は、ＥＯＰモータ２３ａに給電する非常電源系統を選択して切り換えるものである。この場合の切換スイッチ３２は、ＥＯＰモータ２３ａに給電するインバータとして、ＥＯＰ常用インバータ３１または予備インバータ３５のいずれか一方を選択することができる。
切換スイッチ３４は、ＥＳＯＰモータ６３ａに給電する非常電源系統を選択して切り換えるものである。この場合の切換スイッチ３４は、ＥＳＯＰモータ６３ａに給電するインバータとして、ＥＳＯＰ常用インバータ３３または予備インバータ３５のいずれか一方を選択することができる。
【００２３】
以下では、上述した構成の電源切換装置３０が制御する非常油ポンプ２３の駆動ポンプ切換方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
最初のステップＳ１でスタートすると、ステップＳ１１及びステップＳ２１に進んで起動指令の有無を確認する。
ステップＳ１１では、停電等の理由により常用電源４０を使用できない状況となり、常用潤滑油ポンプ（ＭＯＰ）２２に代えて非常油ポンプ（ＥＯＰ）２３の起動指令が出されたか否かを判断する。この結果、ＥＯＰ起動指令がない「ＮＯ」の場合には、ＥＯＰ起動指令が出るまで同様の判断を継続して状況を監視する。なお、この実施形態では、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａを始動するＥＯＰ起動指令が、出力の小さいＥＳＯＰモータ６３ａを始動するＥＳＯＰ起動指令よりも優先順位が上位にあるものとする。
【００２４】
一方、ステップＳ１１でＥＯＰ起動指令がある「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ１２に進んでＥＯＰ常用インバータ３１は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ１２においてＥＯＰ常用インバータ３１が正常な「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２に進んで非常油ポンプ２３が起動される。すなわち、ステップＳ２では、ＥＯＰ常用インバータ３１を介してＥＯＰモータ２３ａが始動され、ＥＯＰモータ２３ａにより駆動される非常油ポンプ２３が起動される。このとき、ＥＯＰ常用インバータ３１は、電流値を滑らかな変化により上昇させて非常油ポンプ２３を起動することができる。
【００２５】
しかし、ステップＳ１２においてＥＯＰ常用インバータ３１に異常がある「ＮＯ」の場合には、次のステップＳ１３に進んで予備インバータ３５は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ１３において予備インバータ３５に異常がある「ＮＯ」の場合には、非常油ポンプ２３のＥＯＰモータ２３ａを起動することができるＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５がともに異常な状況にあるから、Ｓ３に進んで非常油ポンプ２３は起動失敗となる。
一方、ステップＳ１３において予備インバータ３５が正常と判断された「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２に進むことにより、正常な予備インバータ３５を用いて電流値を滑らかに上昇変化させながらＥＯＰモータ２３ａを始動して非常油ポンプ２３の起動が行われる。
【００２６】
同様に、最初のステップＳ１でスタートした後、ステップＳ２１に進んで起動指令の有無を確認する場合について説明する。
この結果、ステップＳ２１においては、停電等の理由により常用電源４０を使用できない状況になると、常用シールオイルポンプ（ＳＯＰ）６２に代えて、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３の起動指令が出されたか否かを判断する。この結果、ＥＳＯＰ起動指令がない「ＮＯ」の場合には、ＥＳＯＰ起動指令が出るまで同様の判断を継続して状況を監視する。なお、この実施形態では、ＥＯＰモータ２３ａを始動するＥＯＰ起動指令の優先順位が、ＥＳＯＰ駆動用のＥＳＯＰモータ６３ａを始動するＥＳＯＰ起動指令より上位にある。
【００２７】
一方、ステップＳ２１でＥＯＰ起動指令がある「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２２に進んでＥＳＯＰ常用インバータ３３は正常か否かを判断する。この結果、ＥＳＯＰ常用インバータ３３が正常な「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４に進んでＥＳＯＰが起動される。すなわち、ステップＳ４では、ＥＳＯＰ常用インバータ３３を介してＥＳＯＰモータ６３ａが始動され、ＥＳＰモータ６３ａにより駆動される非常用シールポンプ６３が起動される。このとき、ＥＳＯＰ常用インバータ３３は、電流値を滑らかな変化により上昇させて非常用シールポンプ６３を起動する。
【００２８】
しかし、ステップＳ２２においてＥＳＰ常用インバータ３３に異常がある「ＮＯ」の場合には、次のステップＳ２３に進んで予備インバータ３５は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ２３において予備インバータ３５に異常がある「ＮＯ」の場合には、ＥＳＯＰモータ６３ａを起動することができるＥＳＯＰ常用インバータ３３及び予備インバータ３５がともに異常な状況にあるから、ステップＳ５に進んでＥＳＯＰモータ６３ａは起動失敗となる。
【００２９】
一方、ステップＳ２３において予備インバータ３５が正常と判断された「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２４に進むことにより、次のような確認を行うこととなる。
すなわち、ＥＯＰ起動指令がなく、しかも、ＥＯＰ常用インバータ３１に故障がないことを判断する。
【００３０】
ステップＳ２３の判断において、ＥＯＰ起動指令がなく、かつ、ＥＯＰ常用インバータ３１に故障がない「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ４に進むことにより、正常な予備インバータ３５を用いて電流値を滑らかに上昇変化させながらＥＳＯＰモータ６３ａを始動して非常油ポンプ２３の起動が行われる。
しかし、ステップＳ２３の判断において、ＥＯＰ起動指令やＥＯＰ常用インバータ３１の故障の内少なくとも一方がある「ＮＯ」の場合には、予備インバータ３５の優先使用権がＥＯＰモータ２３ａにあるため、次のステップＳ５に進んでＥＳＯＰモータ６３ａは起動失敗となる。
【００３１】
このような非常油ポンプ２３の駆動ポンプ切換方法を採用することにより、非常油ポンプ２３の駆動源が非常電源５０からＥＯＰ常用インバータ３１または予備インバータ３５を介して給電を受ける交流電動機のＥＯＰモータ２３ａは、ＥＯＰモータ２３ａの起動指令信号と、ＥＯＰ常用インバータ３１の異常信号と、予備インバータ３５の正常信号とが全て揃った場合に、予備インバータ３５を介して起動される。このため、非常油ポンプ２３を起動する確実性が増し、停電時の回転機械潤滑を確実に実施することができる。
【００３２】
また、たとえばＥＯＰモータ２３ａ及びＥＳＯＰモータ６３ａのように、起動優先順位の異なる交流電動機が複数存在し、各交流電動機（ＥＯＰモータ２３ａ及びＥＳＯＰモータ６３ａ）に専用の常用インバータ３１，３３が設けられるとともに予備インバータ３５を共用とする場合、交流電動機の起動優先順位が下位側となるＥＳＯＰモータ６３ａにおいては、起動優先順位が上位側のＥＯＰモータ２３ａにおいてＥＯＰ常用インバータ３１の故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして予備インバータ３５により起動される。このため、予備インバータ３５は、起動優先順位が上位にある交流電動機の始動に優先使用される。
【００３３】
ところで、上述したインバータを使用する構成の電源切換装置３０は、始動電流制限抵抗を使用する従来構成と比較して、故障率の大幅な低下により信頼性が向上している。
以下では、上述した故障率の低下について、図３及び図６に基づいて具体的に算出した故障率を示して説明する。
【００３４】
最初に、図６に示す従来構成において、ＥＯＰモータ１に対して必要な電流を供給できない場合を「故障」と定義した故障率λを算出する。図６に示す回路構成において、図中の符号６は主遮断機、８は補助遮断機、５は始動電流制限抵抗、１はＥＯＰモータ１である。以下では、故障の可能性がある回路構成要素（機器）について、故障率や不作動率の一例として下記のように設定し、全体の故障率λｔを算出する。
１）主遮断機６（λms）；０．０５９×１０−３
２）補助遮断機８の接点（λcs）；０．２１×１０−３
３）補助遮断機８の動作用補助リレー（λcr）；０．０３６×１０−３
４）抵抗短絡用スイッチＣ１の接点（λcs1）；０．２１×１０−３
５）抵抗短絡用スイッチＣ１の動作用補助リレー（λcr1）；０．０５７×１０−３
６）抵抗短絡用スイッチＣ２の接点（λcs2）；０．２１×１０−３
７）抵抗短絡用スイッチＣ２の動作用補助リレー（λcr2）；０．０５７×１０−３
８）抵抗短絡用スイッチＣ３の接点（λcs3）；０．２１×１０−３
９）抵抗短絡用スイッチＣ３の動作用補助リレー（λcr3）；０．０５７×１０−３
【００３５】
ここで、故障率λｔは、図６（ｂ）に示すロジックに基づいて下記の数式により算出される。
λｔ＝λms＋λcs＋λcr＋λcs1＋λcr1＋λcs2＋λcr2＋λcs3＋λcr3
＝（０．０５９＋０．２１×４＋０．０３６＋０．０５７×３）×１０−３
＝１．１０６×１０−３
【００３６】
次に、ＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５を用いてＥＯＰモータ２３ａに給電する場合について、ＥＯＰモータ２３ａに対して必要な電流を供給できない場合を「故障」と定義した故障率λを算出する。ここで、ＥＯＰ常用インバータ３１が故障した場合は自動的に予備インバータ３５に切り換えられるものの、予備インバータ３５からＥＯＰ常用インバータ３１への切換はないものとする。さらに、インバータの予備品在庫はないが、切換スイッチ３２の予備品在庫はあるものとする。
【００３７】
図３に示す回路構成において、図中の符号３６はＥＯＰ常用インバータ用遮断機、３７は予備インバータ用遮断機、３１はＥＯＰ常用インバータ、３５は予備インバータ、３２は切換スイッチ、２３ａはＥＯＰモータである。以下では、故障の可能性がある回路構成要素（機器）について、故障率や不作動率の一例として下記のように設定し、全体の故障率λｉを算出する。
１）主遮断機３６、３７（λmsa，λmsb）；０．０５９×１０−３
２）インバータ３１，３５（λiia，λiib）；１．７８６×１０−６
３）切換スイッチ３２の動作用補助リレー（λcr）；０．０３６×１０−３
４）切換スイッチ３２の接点（λcs）；０．２１×１０−３
従って、切換スイッチ３２の故障率λcは、λc＝λcr＋λcs＝０．２４６×１０−３となる。
【００３８】
また、各機器の平均修復時間Ｔは、下記の通りである。
主遮断機３６，３７については、納期及び交換に必要となる期間Ｔmsa，Ｔmsbを合計９０日（２１６０時間）に設定する。
同様に、インバータ３１，３５についても、納期及び交換に必要となる期間Ｔiia，Ｔiibを合計９０日（２１６０時間）に設定する。
切換スイッチ３２については、在庫として保有する予備品との交換に必要な期間Ｔcrを１日（２４時間）に設定する。
【００３９】
ここで、故障率λｉは、図３（ｂ）に示すロジックに基づいて下記の数式により算出される。
λｉ＝（λmsa＋λiia）×Ｔiia×（λmsb＋λiib）
＋（λiia＋λmsa）×Ｔmsb×（λiib＋λmsb）
＋λiia×Ｔiia×λc
＋λc×Ｔc×λiia
＝（０．０５９×１０−３＋１．７８６×１０−６）２×２１６０
＋（１．７８６×１０−６＋０．０５９×１０−３）２×２１６０
＋１．７８６×１０−６×２１６０×０．０５９×１０−３
＋０．２４６×１０−３×２４×１．７８６×１０−６
＝１６．９２×１０−６
【００４０】
このように、インバータ３１，３５を用いた本発明の構成は、その故障率λｉ（１６．９２×１０−６）を従来の故障率λｔ（１．１０６×１０−３）と比較すると、ＥＯＰモータ２３ａに対して必要な電流を供給できなくなる故障率λの大幅な低下により、信頼性が大きく向上していることが分かる。
【００４１】
上述したように、本発明では、非常用電動機２３ａ及びその駆動源として市場性を有するＥＯＰ常用インバータ３１を設置し、停電時に非常電源５０の直流を変換した交流を給電される交流電動機により非常油ポンプ２３を運転するので、機器調達及び保守部品調達が容易になる。さらに、ＥＯＰ常用インバータ３１に加えて予備インバータ３５を設けたので、非常油ポンプ２３を確実かつ滑らかに起動することが可能になる。特に、インバータの採用は、滑らかな電流変化により交流電動機を起動でき、しかも、パラメータの変更により速度調整も容易である。従って、故障率の大幅な低下により信頼性が高く、応答性や汎用性にも優れている非常油ポンプ２３のポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供することができる。
【００４２】
ところで、上述した実施形態では、ガスタービン１１が高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４と同軸に連結されているが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえばガスタービン１１の単体運転や蒸気タービンの単体運転のように、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構としても適用可能なことはいうまでもない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法の一実施形態として、電源切換装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示した電源切換装置において、インバータの切換制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】故障率λｉの算出例を示す図で、（ａ）は算出対象の回路構成図、（ｂ）は故障率λｉを算出するロジック図である。
【図４】本発明の適用例として、ガスタービン及びその排熱を用いた発電装置概要を示す構成図である。
【図５】電源切換装置の従来例を示す図である。
【図６】故障率λｔの算出例を示す図で、（ａ）は算出対象の回路構成図、（ｂ）は故障率λｔを算出するロジック図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０ 潤滑装置
２３ 非常油ポンプ（ＥＯＰ）
２３ａ 非常電動機（ＥＯＰモータ）
３０ 電源切換装置
３１ ＥＯＰ常用インバータ
３２，３４ 切換スイッチ
３３ ＥＳＯＰ常用インバータ
３５ 予備インバータ
５０ 非常電源
６３ 非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）
６３ａ 非常用シールオイル電動機（ＥＳＯＰモータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばガスタービンや蒸気タービン等の回転機械に適用される非常油ポンプの駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電等に用いられるガスタービンや蒸気タービンのように大型の回転機械においては、専用の潤滑ポンプを用いて摺動部に潤滑油の供給を行っている。このような回転機械は、停電時においても非常用電源である蓄電池から電源の供給を受けて運転される非常油ポンプを備え、必要最低限の潤滑油を供給して運転を継続できるようになっている。
【０００３】
非常油ポンプ周辺の回路構成について、従来例を図５に示して簡単に説明する。
図示の例では、非常油ポンプ（ＥＯＰ）を駆動するＥＯＰモータ１と、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）を駆動するＥＳＯＰモータ２とが非常用電源である蓄電池３に接続されている。ＥＯＰモータ１と蓄電池３との間、及びＥＳＯＰモータ２と蓄電池３との間には、それぞれ始動電流制限抵抗４，５が設けられている。この始動電流制限抵抗４，５は、直流電動機であるＥＯＰモータ１及びＥＳＯＰモータ２への突入電量を抑えるとともに、蓄電池３の負担軽減を目的とするものである。すなわち、始動電流制限抵抗４，５は、ＥＯＰモータ１及びＥＳＯＰモータ２の始動時において、直列に接続した複数の抵抗要素を介して起動した後、スイッチ操作により徐々にバイパスする抵抗要素の数を増やすものであり、最終的には全ての抵抗要素をバイパスして直流電動機に必要な電力が給電される。なお、図中の符号６，７は、ＥＯＰモータ１またはＥＳＯＰモータ２の運転時にＯＮとされる主遮断機である。
【０００４】
また、非常用の電動給油装置においては、始動時間が短くて済み、しかも籠型誘導電動機を使用可能な非常用の電動装置として、ＶＶＣＦインバータを用いたものが開示されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−３１２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、直流電動機は、交流電動機と比較した場合、下記のような問題点を有することが指摘されている。すなわち、一般的に納期が長いことに加えてコストも高く、かつ、入手先が限定されて少ないという問題を有している。
一方、始動電流制限抵抗についても、上述した直流電動機と同様に、納期の長さや、バイパス回路の入手先が限定されて少ないという問題を有している。なお、始動電流制限抵抗の場合、始動時の電流は抵抗要素の数に応じてステップ状の変化をすることになる。
【０００６】
このような背景から、市場性があって容易に入手可能な機器を使用でき、しかも、非常油ポンプを滑らかに起動することができる非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に入手可能な機器を使用して、非常油ポンプを滑らかに起動することができる非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明は、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記インバータに常用及び予備が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような非常油ポンプのポンプ駆動機構によれば、非常油ポンプの駆動源が非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、常用及び予備のインバータが設けられているので、非常油ポンプの交流電動機は、非常電源から常用または予備のインバータを介して交流電源の給電を受ける。そして、インバータを採用することにより、始動時の電流を滑らかに変化させることができる。
【０００９】
本発明は、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法において、前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、前記常用インバータの異常信号と、前記予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に前記予備インバータを介して起動されることを特徴とするものである。
【００１０】
このような非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法によれば、非常油ポンプの駆動源が非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、常用インバータの異常信号と、予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に予備インバータを介して起動されるので、非常油ポンプ起動の確実性を増して停電時の回転機械潤滑を確実に実施することができる。
【００１１】
上記の発明において、前記交流電動機として優先順位の異なる複数が存在し、各交流電動機に専用の常用インバータが設けられるとともに前記予備インバータを共用とする場合、前記交流電動機の優先順位下位側は、前記交流電動機の優先順位上位側において前記常用インバータの故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして前記予備インバータにより起動されることが好ましく、これにより、予備インバータは優先順位上位の交流電動機の優先的な始動に使用可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明によれば、市場性を有する交流電動機やインバータを採用することにより機器調達及び保守部品調達が容易になり、さらに、予備インバータを設けることによって非常油ポンプを確実かつ滑らかに起動することが可能になる。特に、インバータを採用したので、滑らかな電流変化により交流電動機を起動でき、パラメータを変更すれば速度調整も容易に実施可能となる。従って、信頼性が高く、応答性や汎用性にも優れている非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供できるという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、ガスタービン及びその排熱を用いた発電装置概要を示す構成図である。
図示の発電装置１０は、ガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３を備えている。高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３は、ガスタービン１１を運転して得られる排気ガスの熱を用いて生成した蒸気により駆動される。この発電装置１０は、ガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２及び低圧蒸気タービン１３が同軸に連結され、さらに、これらを駆動源とするため出力軸と連結された発電機１４が運転されて発電するように構成されている。
【００１４】
上述したガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４等は、軸受等の摺動部に対して外部から供給される多量の潤滑油が必要となる大型の回転機械である。このため、発電装置１０は、各回転機械の摺動部等に潤滑油を供給して循環させる潤滑装置２０を備えている。
潤滑装置２０は、所望の潤滑油量を貯蔵可能な貯油槽２１を備えている。この貯油槽２１には、潤滑油を各回転機械へ供給する常用潤滑油ポンプ（ＭＯＰ）２２及び非常油ポンプ（ＥＯＰ）２３が設けられている。なお、図中の符号２１ａは網部材であり、常用潤滑油ポンプ２２及び非常油ポンプ２３が吸い込む潤滑油と、貯油槽２１に回収した潤滑油との間に配設されて異物の流通を防止している。
【００１５】
常用潤滑油ポンプ２２は、常用電動機（ＭＯＰモータ）２２ａを駆動源として運転されるポンプであり、通常はメンテナンス等を考慮して複数台が設置されている。この常用潤滑油ポンプ２２を運転して送出される潤滑油は、潤滑油供給管２４を通ってガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４に供給される。この潤滑油は、各回転機械内部において摺動部等の所定位置に供給されて潤滑した後、潤滑油回収配管２５を通って貯油槽２１に戻される。
【００１６】
非常油ポンプ２３は、非常電動機（ＥＯＰモータ）２３ａを駆動源として運転されるポンプであり、通常は上述した潤滑油ポンプ２２と比較して容量の小さなポンプが使用される。すなわち、非常油ポンプ２３は、停電時に非常電源を使用して運転されるポンプであり、非常電源等の制約から各回転機械が必要とする最小限の潤滑油量を供給して所定時間運転可能なポンプ性能に設定されている。この非常油ポンプ２３を運転して供給される潤滑油は、非常用供給管２６を通ってガスタービン１１、高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４に供給され、各回転機械内部において摺動部等の潤滑に使用される。
【００１７】
上述した非常電動機２３ａは、電源切換装置３０を介して非常電源５０と接続されている。
常用電源４０は買電等の交流電源であり、常用電動機２２ａには交流電動機が使用されている。
一方、非常電源４０は蓄電池等の直流電源であり、後述するインバータを介して非常電動機２３ａに給電される。この非常電動機２３ａは、直流電源である非常電源４０をインバータにより変換した交流電源の給電を受けて駆動される交流電動機である。
【００１８】
また、図４に示す符号の６０は、上述した潤滑油系統から独立した密封油系統であり、水素冷却を行う発電機１４から冷媒の水素が漏れないようにシール（密封）するための油（シールオイル）を循環させる流路系統が形成されている。この密封油系統６０は、密封油を貯蔵する貯油槽４１と、常用電源４０で運転して密封油を循環させる常用シールオイルポンプ（ＳＯＰ）６２と、非常電源５０で運転して密封油を循環させる非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３とを備えている。
常用シールオイルポン６２は常用電動機（ＳＯＰモータ）６２ａを駆動源として運転され、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３は非常用シールオイル電動機（ＥＳＯＰモータ）６３ａを駆動源として運転される。なお、図中の符号６４は発電機１４へ連結されたシールオイル供給管、６５は非常用シールオイル供給管、６６はシールオイル回収管である。
【００１９】
ここで、電源切換装置３０の要部構成を図１及び図２に基づいて説明する。
図示の電源切換装置３０は、非常油ポンプ２３を駆動する非常電動機（ＥＯＰモータ）２３ａと、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）２６を駆動するＥＳＯＰモータ２６ａとの二つの非常用電動機について、停電により潤滑油ポンプ２２や常用シールオイルポンプ６２を使用できなくなった場合に非常電源５０の給電を受けて起動させるものである。ここで使用する非常電源５０は、たとえば充電器５１を備えた蓄電池が使用される。
なお、以下の説明においては、ＥＯＰモータ２３ａの出力がＥＳＯＰモータ６３ａよりも大きく、かつ、非常時に運転する優先順位は、ＥＯＰモータ２３ａがＥＳＯＰモータ６３ａより上位にあるものとする。
【００２０】
ＥＯＰモータ２３ａは、ＥＯＰ常用インバータ３１及び切換スイッチ３２を介して非常電源５０と接続されている。この場合、ＥＯＰ常用インバータ３１は、ＥＯＰモータ２３ａに給電される非常電源４０の直流電源を交流電源に変換するために設けた専用の常用インバータであり、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａに合わせた仕様とされる。
ＥＳＯＰモータ６３ａは、ＥＳＯＰ常用インバータ３３及び切換スイッチ３４を介して非常電源５０と接続されている。この場合、ＥＳＯＰ常用インバータ３３は、小出力のＥＳＯＰモータ６３ａに仕様を合わせた専用の常用インバータでる。
【００２１】
さらに、図示電源切換装置３０は、ＥＯＰ常用インバータ３１及びＥＳＯＰ常用インバータ３３と並列に接続された予備インバータ３５を備えている。この予備インバータ３５は、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａに仕様を合わせたものであるが、小出力のＥＳＯＰモータ６３ａにも使用可能である。すなわち、大出力モータ用のインバータは、小出力モータ用として兼用することが可能である。
【００２２】
切換スイッチ３２は、ＥＯＰモータ２３ａに給電する非常電源系統を選択して切り換えるものである。この場合の切換スイッチ３２は、ＥＯＰモータ２３ａに給電するインバータとして、ＥＯＰ常用インバータ３１または予備インバータ３５のいずれか一方を選択することができる。
切換スイッチ３４は、ＥＳＯＰモータ６３ａに給電する非常電源系統を選択して切り換えるものである。この場合の切換スイッチ３４は、ＥＳＯＰモータ６３ａに給電するインバータとして、ＥＳＯＰ常用インバータ３３または予備インバータ３５のいずれか一方を選択することができる。
【００２３】
以下では、上述した構成の電源切換装置３０が制御する非常油ポンプ２３の駆動ポンプ切換方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
最初のステップＳ１でスタートすると、ステップＳ１１及びステップＳ２１に進んで起動指令の有無を確認する。
ステップＳ１１では、停電等の理由により常用電源４０を使用できない状況となり、常用潤滑油ポンプ（ＭＯＰ）２２に代えて非常油ポンプ（ＥＯＰ）２３の起動指令が出されたか否かを判断する。この結果、ＥＯＰ起動指令がない「ＮＯ」の場合には、ＥＯＰ起動指令が出るまで同様の判断を継続して状況を監視する。なお、この実施形態では、出力の大きいＥＯＰモータ２３ａを始動するＥＯＰ起動指令が、出力の小さいＥＳＯＰモータ６３ａを始動するＥＳＯＰ起動指令よりも優先順位が上位にあるものとする。
【００２４】
一方、ステップＳ１１でＥＯＰ起動指令がある「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ１２に進んでＥＯＰ常用インバータ３１は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ１２においてＥＯＰ常用インバータ３１が正常な「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２に進んで非常油ポンプ２３が起動される。すなわち、ステップＳ２では、ＥＯＰ常用インバータ３１を介してＥＯＰモータ２３ａが始動され、ＥＯＰモータ２３ａにより駆動される非常油ポンプ２３が起動される。このとき、ＥＯＰ常用インバータ３１は、電流値を滑らかな変化により上昇させて非常油ポンプ２３を起動することができる。
【００２５】
しかし、ステップＳ１２においてＥＯＰ常用インバータ３１に異常がある「ＮＯ」の場合には、次のステップＳ１３に進んで予備インバータ３５は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ１３において予備インバータ３５に異常がある「ＮＯ」の場合には、非常油ポンプ２３のＥＯＰモータ２３ａを起動することができるＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５がともに異常な状況にあるから、Ｓ３に進んで非常油ポンプ２３は起動失敗となる。
一方、ステップＳ１３において予備インバータ３５が正常と判断された「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２に進むことにより、正常な予備インバータ３５を用いて電流値を滑らかに上昇変化させながらＥＯＰモータ２３ａを始動して非常油ポンプ２３の起動が行われる。
【００２６】
同様に、最初のステップＳ１でスタートした後、ステップＳ２１に進んで起動指令の有無を確認する場合について説明する。
この結果、ステップＳ２１においては、停電等の理由により常用電源４０を使用できない状況になると、常用シールオイルポンプ（ＳＯＰ）６２に代えて、非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）６３の起動指令が出されたか否かを判断する。この結果、ＥＳＯＰ起動指令がない「ＮＯ」の場合には、ＥＳＯＰ起動指令が出るまで同様の判断を継続して状況を監視する。なお、この実施形態では、ＥＯＰモータ２３ａを始動するＥＯＰ起動指令の優先順位が、ＥＳＯＰ駆動用のＥＳＯＰモータ６３ａを始動するＥＳＯＰ起動指令より上位にある。
【００２７】
一方、ステップＳ２１でＥＯＰ起動指令がある「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２２に進んでＥＳＯＰ常用インバータ３３は正常か否かを判断する。この結果、ＥＳＯＰ常用インバータ３３が正常な「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４に進んでＥＳＯＰが起動される。すなわち、ステップＳ４では、ＥＳＯＰ常用インバータ３３を介してＥＳＯＰモータ６３ａが始動され、ＥＳＰモータ６３ａにより駆動される非常用シールポンプ６３が起動される。このとき、ＥＳＯＰ常用インバータ３３は、電流値を滑らかな変化により上昇させて非常用シールポンプ６３を起動する。
【００２８】
しかし、ステップＳ２２においてＥＳＰ常用インバータ３３に異常がある「ＮＯ」の場合には、次のステップＳ２３に進んで予備インバータ３５は正常か否かを判断する。この結果、ステップＳ２３において予備インバータ３５に異常がある「ＮＯ」の場合には、ＥＳＯＰモータ６３ａを起動することができるＥＳＯＰ常用インバータ３３及び予備インバータ３５がともに異常な状況にあるから、ステップＳ５に進んでＥＳＯＰモータ６３ａは起動失敗となる。
【００２９】
一方、ステップＳ２３において予備インバータ３５が正常と判断された「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２４に進むことにより、次のような確認を行うこととなる。
すなわち、ＥＯＰ起動指令がなく、しかも、ＥＯＰ常用インバータ３１に故障がないことを判断する。
【００３０】
ステップＳ２３の判断において、ＥＯＰ起動指令がなく、かつ、ＥＯＰ常用インバータ３１に故障がない「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ４に進むことにより、正常な予備インバータ３５を用いて電流値を滑らかに上昇変化させながらＥＳＯＰモータ６３ａを始動して非常油ポンプ２３の起動が行われる。
しかし、ステップＳ２３の判断において、ＥＯＰ起動指令やＥＯＰ常用インバータ３１の故障の内少なくとも一方がある「ＮＯ」の場合には、予備インバータ３５の優先使用権がＥＯＰモータ２３ａにあるため、次のステップＳ５に進んでＥＳＯＰモータ６３ａは起動失敗となる。
【００３１】
このような非常油ポンプ２３の駆動ポンプ切換方法を採用することにより、非常油ポンプ２３の駆動源が非常電源５０からＥＯＰ常用インバータ３１または予備インバータ３５を介して給電を受ける交流電動機のＥＯＰモータ２３ａは、ＥＯＰモータ２３ａの起動指令信号と、ＥＯＰ常用インバータ３１の異常信号と、予備インバータ３５の正常信号とが全て揃った場合に、予備インバータ３５を介して起動される。このため、非常油ポンプ２３を起動する確実性が増し、停電時の回転機械潤滑を確実に実施することができる。
【００３２】
また、たとえばＥＯＰモータ２３ａ及びＥＳＯＰモータ６３ａのように、起動優先順位の異なる交流電動機が複数存在し、各交流電動機（ＥＯＰモータ２３ａ及びＥＳＯＰモータ６３ａ）に専用の常用インバータ３１，３３が設けられるとともに予備インバータ３５を共用とする場合、交流電動機の起動優先順位が下位側となるＥＳＯＰモータ６３ａにおいては、起動優先順位が上位側のＥＯＰモータ２３ａにおいてＥＯＰ常用インバータ３１の故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして予備インバータ３５により起動される。このため、予備インバータ３５は、起動優先順位が上位にある交流電動機の始動に優先使用される。
【００３３】
ところで、上述したインバータを使用する構成の電源切換装置３０は、始動電流制限抵抗を使用する従来構成と比較して、故障率の大幅な低下により信頼性が向上している。
以下では、上述した故障率の低下について、図３及び図６に基づいて具体的に算出した故障率を示して説明する。
【００３４】
最初に、図６に示す従来構成において、ＥＯＰモータ１に対して必要な電流を供給できない場合を「故障」と定義した故障率λを算出する。図６に示す回路構成において、図中の符号６は主遮断機、８は補助遮断機、５は始動電流制限抵抗、１はＥＯＰモータ１である。以下では、故障の可能性がある回路構成要素（機器）について、故障率や不作動率の一例として下記のように設定し、全体の故障率λｔを算出する。
１）主遮断機６（λms）；０．０５９×１０−３
２）補助遮断機８の接点（λcs）；０．２１×１０−３
３）補助遮断機８の動作用補助リレー（λcr）；０．０３６×１０−３
４）抵抗短絡用スイッチＣ１の接点（λcs1）；０．２１×１０−３
５）抵抗短絡用スイッチＣ１の動作用補助リレー（λcr1）；０．０５７×１０−３
６）抵抗短絡用スイッチＣ２の接点（λcs2）；０．２１×１０−３
７）抵抗短絡用スイッチＣ２の動作用補助リレー（λcr2）；０．０５７×１０−３
８）抵抗短絡用スイッチＣ３の接点（λcs3）；０．２１×１０−３
９）抵抗短絡用スイッチＣ３の動作用補助リレー（λcr3）；０．０５７×１０−３
【００３５】
ここで、故障率λｔは、図６（ｂ）に示すロジックに基づいて下記の数式により算出される。
λｔ＝λms＋λcs＋λcr＋λcs1＋λcr1＋λcs2＋λcr2＋λcs3＋λcr3
＝（０．０５９＋０．２１×４＋０．０３６＋０．０５７×３）×１０−３
＝１．１０６×１０−３
【００３６】
次に、ＥＯＰ常用インバータ３１及び予備インバータ３５を用いてＥＯＰモータ２３ａに給電する場合について、ＥＯＰモータ２３ａに対して必要な電流を供給できない場合を「故障」と定義した故障率λを算出する。ここで、ＥＯＰ常用インバータ３１が故障した場合は自動的に予備インバータ３５に切り換えられるものの、予備インバータ３５からＥＯＰ常用インバータ３１への切換はないものとする。さらに、インバータの予備品在庫はないが、切換スイッチ３２の予備品在庫はあるものとする。
【００３７】
図３に示す回路構成において、図中の符号３６はＥＯＰ常用インバータ用遮断機、３７は予備インバータ用遮断機、３１はＥＯＰ常用インバータ、３５は予備インバータ、３２は切換スイッチ、２３ａはＥＯＰモータである。以下では、故障の可能性がある回路構成要素（機器）について、故障率や不作動率の一例として下記のように設定し、全体の故障率λｉを算出する。
１）主遮断機３６、３７（λmsa，λmsb）；０．０５９×１０−３
２）インバータ３１，３５（λiia，λiib）；１．７８６×１０−６
３）切換スイッチ３２の動作用補助リレー（λcr）；０．０３６×１０−３
４）切換スイッチ３２の接点（λcs）；０．２１×１０−３
従って、切換スイッチ３２の故障率λcは、λc＝λcr＋λcs＝０．２４６×１０−３となる。
【００３８】
また、各機器の平均修復時間Ｔは、下記の通りである。
主遮断機３６，３７については、納期及び交換に必要となる期間Ｔmsa，Ｔmsbを合計９０日（２１６０時間）に設定する。
同様に、インバータ３１，３５についても、納期及び交換に必要となる期間Ｔiia，Ｔiibを合計９０日（２１６０時間）に設定する。
切換スイッチ３２については、在庫として保有する予備品との交換に必要な期間Ｔcrを１日（２４時間）に設定する。
【００３９】
ここで、故障率λｉは、図３（ｂ）に示すロジックに基づいて下記の数式により算出される。
λｉ＝（λmsa＋λiia）×Ｔiia×（λmsb＋λiib）
＋（λiia＋λmsa）×Ｔmsb×（λiib＋λmsb）
＋λiia×Ｔiia×λc
＋λc×Ｔc×λiia
＝（０．０５９×１０−３＋１．７８６×１０−６）２×２１６０
＋（１．７８６×１０−６＋０．０５９×１０−３）２×２１６０
＋１．７８６×１０−６×２１６０×０．０５９×１０−３
＋０．２４６×１０−３×２４×１．７８６×１０−６
＝１６．９２×１０−６
【００４０】
このように、インバータ３１，３５を用いた本発明の構成は、その故障率λｉ（１６．９２×１０−６）を従来の故障率λｔ（１．１０６×１０−３）と比較すると、ＥＯＰモータ２３ａに対して必要な電流を供給できなくなる故障率λの大幅な低下により、信頼性が大きく向上していることが分かる。
【００４１】
上述したように、本発明では、非常用電動機２３ａ及びその駆動源として市場性を有するＥＯＰ常用インバータ３１を設置し、停電時に非常電源５０の直流を変換した交流を給電される交流電動機により非常油ポンプ２３を運転するので、機器調達及び保守部品調達が容易になる。さらに、ＥＯＰ常用インバータ３１に加えて予備インバータ３５を設けたので、非常油ポンプ２３を確実かつ滑らかに起動することが可能になる。特に、インバータの採用は、滑らかな電流変化により交流電動機を起動でき、しかも、パラメータの変更により速度調整も容易である。従って、故障率の大幅な低下により信頼性が高く、応答性や汎用性にも優れている非常油ポンプ２３のポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法を提供することができる。
【００４２】
ところで、上述した実施形態では、ガスタービン１１が高圧蒸気タービン１２、低圧蒸気タービン１３及び発電機１４と同軸に連結されているが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえばガスタービン１１の単体運転や蒸気タービンの単体運転のように、停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構としても適用可能なことはいうまでもない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る非常油ポンプのポンプ駆動機構及び駆動ポンプ切換方法の一実施形態として、電源切換装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示した電源切換装置において、インバータの切換制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】故障率λｉの算出例を示す図で、（ａ）は算出対象の回路構成図、（ｂ）は故障率λｉを算出するロジック図である。
【図４】本発明の適用例として、ガスタービン及びその排熱を用いた発電装置概要を示す構成図である。
【図５】電源切換装置の従来例を示す図である。
【図６】故障率λｔの算出例を示す図で、（ａ）は算出対象の回路構成図、（ｂ）は故障率λｔを算出するロジック図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０ 潤滑装置
２３ 非常油ポンプ（ＥＯＰ）
２３ａ 非常電動機（ＥＯＰモータ）
３０ 電源切換装置
３１ ＥＯＰ常用インバータ
３２，３４ 切換スイッチ
３３ ＥＳＯＰ常用インバータ
３５ 予備インバータ
５０ 非常電源
６３ 非常用シールオイルポンプ（ＥＳＯＰ）
６３ａ 非常用シールオイル電動機（ＥＳＯＰモータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、
前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記インバータに常用及び予備が設けられていることを特徴とする非常油ポンプのポンプ駆動機構。
【請求項２】
停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法において、
前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、
前記交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、前記常用インバータの異常信号と、前記予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に前記予備インバータを介して起動されることを特徴とする非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法。
【請求項３】
前記交流電動機として優先順位の異なる複数が存在し、各交流電動機に専用の常用インバータが設けられるとともに前記予備インバータを共用とする場合、前記交流電動機の優先順位下位側は、前記交流電動機の優先順位上位側において前記常用インバータの故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして前記予備インバータにより起動されることを特徴とする請求項２に記載の非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法。
【請求項１】
停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプのポンプ駆動機構において、
前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源からインバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、前記インバータに常用及び予備が設けられていることを特徴とする非常油ポンプのポンプ駆動機構。
【請求項２】
停電時に非常電源を用いて回転機械に潤滑油を供給する非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法において、
前記非常油ポンプの駆動源が前記非常電源から常用インバータまたは予備インバータを介して給電を受ける交流電動機とされ、
前記交流電動機は、交流電動機の起動指令信号と、前記常用インバータの異常信号と、前記予備インバータの正常信号とが全て揃った場合に前記予備インバータを介して起動されることを特徴とする非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法。
【請求項３】
前記交流電動機として優先順位の異なる複数が存在し、各交流電動機に専用の常用インバータが設けられるとともに前記予備インバータを共用とする場合、前記交流電動機の優先順位下位側は、前記交流電動機の優先順位上位側において前記常用インバータの故障信号及び電動機起動指令がないことを必要条件にして前記予備インバータにより起動されることを特徴とする請求項２に記載の非常油ポンプの駆動ポンプ切換方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４８７３２（Ｐ２００８−２４８７３２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８７５０（Ｐ２００７−８８７５０）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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