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JP2004340014A - Turbine generator - Google Patents

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Publication number
JP2004340014A
JP2004340014A JP2003136786A JP2003136786A JP2004340014A JP 2004340014 A JP2004340014 A JP 2004340014A JP 2003136786 A JP2003136786 A JP 2003136786A JP 2003136786 A JP2003136786 A JP 2003136786A JP 2004340014 A JP2004340014 A JP 2004340014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
generator
bearing
working medium
lubricating oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003136786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kato
弘之 加藤
Takao Takeuchi
崇雄 竹内
Atsushi Kaneko
淳 金子
Osayuki Inoue
修行 井上
Tomoyuki Uchimura
知行 内村
Yukio Murai
幸夫 村井
Yoshio Miyake
良男 三宅
Kiichi Irie
毅一 入江
Tetsuya Endo
哲也 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2003136786A priority Critical patent/JP2004340014A/en
Publication of JP2004340014A publication Critical patent/JP2004340014A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the structure of a bearing suitable for the turbine generator by which low temperature waste heat energy can be effectively utilized, and a power generating system which materializes low pressurization of a pump employed for the lubricating system of the bearing, power cut and reduction of structural strength. <P>SOLUTION: In the turbine generator, a turbine 21 and a generator 22 are configured in a single axis 25. While providing a main bearing 35 between a turbine rotor 23 and a generator rotor 24, the main bearing 35 is arranged in the vicinity of the center of gravity of the whole rotating body. A turbine side auxiliary bearing 36 having a diameter smaller than the main bearing has is provided to a shaft end on the opposite side of the generator of the turbine. A generator side auxiliary bearing 37 having a diameter smaller than the main bearing has is provided to a shaft end on the opposite side of the turbine of the generator rotor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的低温の廃熱などを回収して、この熱エネルギーを電力に変換するタービン発電機に係り、特にタービンと発電機を単一軸で構成したタービン発電機の軸受構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
火力発電所等の高温エネルギーを利用する発電設備では、一般に水を作動媒体にして高温の蒸気を生成し、蒸気タービン発電機を回転駆動することで発電を行っている。また、ガスタービン発電設備においては、高温の燃焼ガスを生成し、これによりガスタービン発電機を回転駆動することで発電を行っている。これらはいずれも高温の熱エネルギーを電力エネルギーに変換するものである。これに対し、200〜400℃程度の排ガスあるいは100〜150℃の排温水など比較的低温度の廃熱を有効に利用する発電装置が知られている。この発電装置は、いわゆるランキンサイクル等を利用したクローズドシステムの発電装置であり、装置のコンパクト化のために、作動媒体として水ではなく、低沸点の作動媒体が用いられている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
このような小規模な用途、すなわち発電出力が10kW程度以下の設備などでは、設置スペースを小さく抑え、導入コストの回収期間を短縮する観点から、より高速・小型化したタービン発電機が求められている。特許文献2は、軸流式の多段蒸気タービンと同一軸に発電機を設けた蒸気タービン発電機を開示している。
【0004】
また、従来の廃熱を回収する用途のタービン発電機においては一般に軸受の潤滑に潤滑油が用いられている。軸受は高圧部にも低圧部にも配置され、各軸受に供給した潤滑油は、低圧部に設けた油タンクに回収し、油循環ポンプで各軸受に供給し、また油循環系内で潤滑油の冷却を行い、軸受で上昇した油温を低下させている。潤滑油を循環させる油循環ポンプでは、低圧部(凝縮器)から高圧部(蒸気発生器)の差圧以上に加圧する必要があり、高圧に耐えるポンプ構造とする必要があり、また大きな動力も必要とするという問題がある。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−110514号公報
【特許文献2】
特表2001−525512号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、低温の廃熱エネルギーを有効利用することができるタービン発電機に好適な軸受の構造を提供すると共に、軸受の潤滑系統に用いるポンプの低圧化を図り、動力削減とポンプの構造強度を軽減した発電システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のタービン発電機は、タービンと発電機を単一軸で構成したタービン発電機において、タービンロータと発電機ロータの間に主軸受を設けるとともに、主軸受を回転体全体の重心付近に配置し、タービンロータの反発電機側の軸端部に前記主軸受よりも小径のタービン側補助軸受を設け、発電機ロータの反タービン側の軸端部に前記主軸受よりも小径の発電機側補助軸受を設けたことを特徴とするものである。
【0008】
上述した本発明によれば、高速大負荷軸受を一ヶ所のみとすることができ、振れ止め用の補助軸受は小型なものを採用することができる。このため、タービン発電機の信頼性を確保しながら、よりコンパクトに且つ低コストにタービン発電機を製造できる。
【0009】
ここで、前記タービン側補助軸受およびまたは前記発電機側補助軸受の外輪をゴムのような弾性体を介してタービン発電機の本体に固定することが好ましい。これにより、タービン発電機が毎分数万回転から10万回転レベルの最大回転速度で運転され、一次の危険速度を超えた領域でも、中央部の主軸受はタービン発電機本体に剛性高く固定して軸スラスト荷重を支えることができる。これに対して、両軸端部の軸受は半径方向の振れ止めが主たる機能である。補助軸受の外輪部を収容する軸受サポートとタービン発電機本体の軸受ハウジングの嵌めあい部にゴムのような弾性体、即ちOリングを介在させることでダンパー効果を持たせ、始動時などの危険速度領域での振動を低減させることができる。
【0010】
また、前記主軸受をタービンの低圧側に配置し、前記主軸受に潤滑油供給ポンプから潤滑油を供給することが好ましい。これにより、補助軸受よりも多量の潤滑油を必要とする主軸受をタービンの低圧側に設けることで、潤滑油供給ポンプの必要圧力及び消費動力を低減できる。
【0011】
また、本発明のタービン発電機の他の形態は、作動媒体の高圧蒸気を膨張させることによりタービンを駆動し、該タービンと単一軸で構成した発電機により発電するタービン発電機において、前記単一軸を支持する軸受の内、少なくとも1個の軸受の潤滑を前記タービンを駆動する作動媒体の凝縮液で行うことを特徴とするものである。これにより、軸受の負荷が軽い場合には、特に油潤滑はせずに、作動媒体ポンプから供給される作動媒体のみで潤滑・冷却することができ、油循環ポンプを不要とすることができる。従って、動力削減が可能となる。特に、高圧側の軸受の潤滑に作動媒体を用いるようにすることで、低圧部にある軸受にのみ潤滑油を供給することで、潤滑油循環ポンプのヘッドを小さくすることができ、動力削減が可能となる。また、ポンプの耐圧強度も軽減することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
【0013】
図1は、低温の廃熱エネルギーを有効に回収利用して発電するのに好適な、本発明の第1実施形態のガスタービン発電機の構成例を示す。このガスタービン発電機は、高圧蒸気を膨張させることによりタービン21を回転駆動し、このタービンに直結した発電機22を回転駆動することで、発電を行うものである。即ち、このタービン発電機は、軸流式のタービン21とDCブラシレス発電機22とを備え、このタービンロータ23と発電機ロータ24とが一体的に単一軸の主軸25に固定されている。このタービン発電機は、縦置きであり、主軸25の上部にタービンロータ23が固定され、主軸25の下部に発電機ロータ24が固定されている。但し、このタービン発電機を横置きとして使用しても良いことは勿論である。
【0014】
タービンロータ23には、複数の動翼27が軸方向に配列して固定され、その動翼27の外側に複数の静翼28を備えたタービンケーシング29が配置されている。また、タービンケーシング29の外側には外胴31が設けられ、タービンケーシング29と外胴31の間をタービンを回転駆動した後の作動媒体の低圧蒸気が流れる流路を構成している。タービンの吸込側には、吸込管32が配置され、タービンの吸込側に接続した高圧蒸気からなる作動媒体のガス流路33aが形成されている。すなわち、この吸込管32は、タービンの外胴31、または外胴に接続されるタービン吐出管34の内部に収容され、タービン吸込管32とタービン吐出管34とが二重管構造をなしている。従って、二重管の内側のタービン吸込管32からタービン21に流入した作動媒体の高圧蒸気はタービンロータ23を回転駆動し、低圧となった作動媒体の蒸気が二重管の外周部であるタービン吐出管34の内部の流路33bを通って流出する。
【0015】
発電機ロータ24は永久磁石をその円周面に沿って交互に配置した永久磁石型のロータにより構成され、発電機ロータ24の周囲には僅かなクリアランスを介して発電機ステータ26が配置されている。また、発電機ステータ26の外周部には冷却ジャケット38が設けられ、外部から水または油などの冷却液が供給され、発熱する発電機、特に発電機ステータ26を効率的に冷却する。この発電機22は、DCブラシレス型の交流発電機であり、その発電出力は発電機ステータ26に設けられた巻線部から動力線40を介して外部に取り出される。動力線40はコネクタ43を介して図示しない周波数変換器に接続され、交流発電機22の発電出力は周波数変換器によって所定の周波数・電圧(例えば60Hz・200V)に変換され、負荷機器に電力が供給される。
【0016】
発電機ロータ24の反タービン側の主軸端部には回転速度を検出するセンサ41が設けられ、主軸25の回転速度が検出される。センサ41の出力は信号線42によりコネクタ43を介して外部に伝達される。なお、タービン発電機の回転速度は、タービンに供給される作動媒体の高圧蒸気の供給量または供給圧力を調整することで調整することができる。すなわち、タービン発電機が安全に運転可能な許容回転速度以下の範囲において、発電量を増加させる場合は供給する作動媒体の高圧蒸気量を増加させ、発電量を減少させる場合は作動媒体の高圧蒸気量を低減することで発電量を制御することができる。このとき、回転速度センサ41によって回転速度を検出しつつ、タービンへの高圧蒸気の供給量または供給圧力を電動バルブ16(図3参照)などでコントロールすることで上記調整が可能である。また、作動媒体の供給量は、後述する作動媒体の送液ポンプ15(図3参照)の速度を制御することによっても行うことができる。
【0017】
主軸25はタービン21と発電機22との間の略中央部で主軸受35により支持されている。主軸受35はアンギュラ玉軸受35a,35bを並列に配置して構成したものであり、タービンロータ23と発電機ロータ24とを含めた回転体全体の略重心位置に配置されている。そして、タービンロータ23の反発電機側、すなわちタービン21の高圧側の主軸端部には単列のアンギュラ玉軸受からなるタービン側補助軸受36を備えている。また、発電機ロータ24の反タービン側の主軸端部には、同様に単列のアンギュラ玉軸受からなる発電機側補助軸受37が配置されている。
【0018】
このように、このタービン発電機においては、主軸25は中央の主軸受35およびタービン側軸端部と発電機側軸端部とにそれぞれ設けられた補助軸受36,37によって支持されている。すなわち、このタービン発電機においては、主軸受35を回転体全体の重心付近に配置し、これに軸受としての主たる負荷を分担させ、主軸の両端部に小径の補助軸受36,37を補助的に振止め用として配置したものである。したがって、高速大負荷の主軸受を1カ所のみとすることができ、振止め用の補助軸受は小型のものを採用することができる。このため、発電機の信頼性を確保しつつ、よりコンパクトに且つ低コストにこのタービン発電機を製造できる。また、タービン軸端部に設けられた補助軸受36は、作動媒体の高圧蒸気流路の内周側に配置する必要があるが、これを小径の補助軸受36とすることで、無理なく高圧ガス流路33aの内部に配置することができる。
【0019】
補助軸受36は、図2(a)に示すようにその外輪をゴムのような弾性体51を介してタービン発電機の本体に固定している。すなわち、補助軸受の外輪部を収容する軸受サポート52と、タービン発電機本体の軸受ハウジング53との嵌め合い部に、Oリング51を2本介在させている。したがって、外輪部を収容する軸受サポートは、軸受ハウジングに対して軸方向に移動しないように孔用止め輪で固定され、補助軸受の遊び・油圧量を調整するためのセットビスが設けられている。なお、ここでは補助軸受36の内輪を主軸に圧入固定しているが、組み立てを容易にするために軸受ナットやその他の手段を用いてもよい。
【0020】
補助軸受37は、図2(b)に示すように外輪をゴムのような弾性体54を介してタービン発電機の本体に固定している。即ち、補助軸受の外輪部を収容する軸受サポート55とタービン発電機の本体の軸受ハウジング56との嵌め合い部に、Oリング54を2本介在させている。そして、軸受サポート55は軸受ハウジング56に対して軸方向に移動しないように部材間で狭持されている。なお、ここでも補助軸受37の内輪を主軸に圧入固定しているが、組み立てを容易にするために軸受ナットやその他の手段を用いて固定するようにしてもよい。
【0021】
このタービン発電機は、毎分数万回転から10万回転レベルの最大回転速度で運転され、一次の危険速度を超えた領域で使用される。このような構成において、中央部の主軸受35はタービン発電機本体に剛性高く固定して軸スラスト荷重を支える。これに対して、両軸端部の軸受36,37は半径方向の振れ止めが主たる機能である。上述したように、補助軸受の外輪部を収容する軸受サポートとタービン発電機本体の軸受ハウジングの嵌めあい部にゴムのような弾性体、すなわちOリング51,54を介在させることで、ダンパー効果を持たせ、始動時などの危険速度通過時での振動を低減させている。加えて、補助軸受36,37に弾性体51,54を介在させることで、主軸受と補助軸受の間にわずかな芯ずれがあっても補助軸受に無理な力が加わらない。
【0022】
タービンの運転に伴い発生する軸スラスト荷重は、アンギュラ玉軸受35a,35bを並列組合せで構成した主軸受35で支持される。上述したように、補助軸受36,37は振れ止め用であり、基本的には荷重が加わらない。しかしながら、運転時には各部の温度、特に回転体周辺の温度がタービンケーシングなどの非回転部分よりも高くなるため、主軸の熱膨張量とタービンケーシングなどの非回転部分の熱膨張量に差が生じる。補助軸受36,37に使用されるアンギュラ玉軸受は前記熱膨張量の差を考慮して軸方向の遊び・与圧量が決定され、場合に応じて軸方向荷重を支承する。
【0023】
この実施形態においては、主軸受35及び補助軸受36,37に潤滑油供給ポンプから潤滑油を供給するように構成している。主軸受35はタービン21の低圧側に配置され、補助軸受36がタービン21の高圧側(ガス流路33a内)に配置されている。補助軸受36,37よりも多量の潤滑油を必要とする主軸受35をタービンの低圧側に設けることで、潤滑油供給ポンプの必要圧力及び消費動力を低減できる。
【0024】
主軸受35、タービン側補助軸受36、および発電機側補助軸受37には、潤滑・冷却のために潤滑油が供給される。潤滑油供給用ポンプ17(図3参照)から吐出された潤滑油は、潤滑油供給用配管46a,47aを介して、主軸受35および補助軸受36に流れ、並列に供給され、潤滑油回収用配管46b,47bを介して潤滑油供給用ポンプに戻る。補助軸受37にも潤滑油が順次あるいは並列に供給される。この際、必要に応じて油冷却器や除塵フィルタが各部に設けられる。また、各軸受に供給された潤滑油の一部は、タービンの作動媒体に混入し、更にその一部は発電機内部にも浸入するため、潤滑油と作動媒体を分離する図示しない油分離装置が別途設けられる。分離された潤滑油は潤滑油循還用ポンプに戻り、同じく分離された作動媒体は凝縮されて作動媒体の送液ポンプに戻る。なお、上記タービン発電機はタービン21が上部に、発電機22が下部となる縦軸の構成になっているため、自然流下によって集まった油を分離するための油分離装置の好ましい取付位置は発電機22の下端部となる。
【0025】
ここで潤滑油は軸受周辺の圧力よりも大きな圧力でなければ外部から供給し得ないことは明らかである。主軸受35はタービン21の低圧側に配置されており、潤滑油供給圧力に対して主軸受の周辺圧力はかなり小さな値となる。このため、大径で負荷容量の大きな主軸受35には補助軸受36,37よりも多くの潤滑油が供給される。これに対して、タービン側の補助軸受36はタービンの高圧側に配置されているため、軸受周辺の圧力が高く、潤滑油の供給量は主軸受よりも少なくなるが、小径の軸受36にとって十分な供給量は確保される。このように、軸受の配置を適正化することで、潤滑油供給用ポンプの必要圧力及び消費動力を最小化している。
【0026】
図3は、上述のタービン発電機を利用したクローズドシステムの発電装置の概要を示す。廃熱などを回収し作動媒体の高圧蒸気を生成する蒸気発生器11と、該高圧蒸気を膨張させることにより発電機22に接続したタービン21を駆動する膨張機13と、前記タービン21を駆動した後の低圧蒸気を冷却媒体にて冷却して凝縮液を形成する凝縮器14と、前記凝縮器にて凝縮した作動媒体の凝縮液を前記蒸気発生器11に送り込む送液ポンプ15とを備えている。
【0027】
ここで、作動媒体として、沸点が40℃前後のHFC123或いはトリフルオロエタノール(CFCHOH)等を用いることが好ましい。これにより、比較的低温の200〜400℃程度の排ガス或いは100〜150℃の排温水など比較的低温度の熱源を利用して、これらの熱エネルギーを作動媒体の高圧蒸気に変換し、これにより膨張機13で発電機22に直結したタービン21を回転駆動し、発電を行うものである。凝縮器14には冷却媒体の冷却配管を備え、タービンを駆動した後の蒸気を冷却することで凝縮液を生成する。
【0028】
次に、このタービン発電機の基本的な動作手順の概要について説明する。まず、油循還ポンプ17がタービン発電機各部の軸受35,36,37に潤滑油を供給する。次に、作動媒体の送液ポンプ15が作動媒体の凝縮液を蒸気発生器11に供給する。蒸気発生器11が外面に設けた伝熱フィンによって、例えば200〜300℃程度の温風から廃熱を取り入れて作動媒体を気化させ、高圧高温ガスを作り出す。前記高圧高温ガスは、タービン吸込管32からタービン(膨張機13)内に供給され、タービンを駆動し、発電機22を回転させ発電を開始する。タービンから吐出された低温低圧の作動媒体ガスはタービンケーシングと外胴の間を通過し、タービン吐出管34から凝縮器14へ導かれる。そして、凝縮器に設けた冷却装置によって、熱を放出して作動媒体を凝縮・液化させる。液化した作動媒体が、自然流下にて作動媒体の送液ポンプ15へ戻る。以上のクローズトループを連続的に繰り返すことでタービン発電機は有効に作動する。
【0029】
ここで油循環ポンプ17は油タンク18の潤滑油を汲み上げて、上記軸受35,36,37に送油する。軸受35,36,37を潤滑・冷却した潤滑油は油タンク18に戻され、作動媒体の一部を用いて冷却器18aにより冷却される。
【0030】
次に、本発明の第2の実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。一般に従来のタービン発電機の軸受は、その潤滑及び冷却のために潤滑油を用いている。軸受はタービン発電機の高圧部にも低圧部にも設けられ、各軸受に供給した潤滑油は、低圧部に設けた油タンクに回収し、油循環ポンプで各軸受に供給される。そして、油循環系内では潤滑油の冷却を行い、軸受部で上昇した油温を低下させている。油循環ポンプでは、低圧部の凝縮器圧から高圧部の蒸気発生器圧の差圧以上に加圧する必要があり、高圧に耐えるポンプ構造とし、また大きな動力も必要としている。
【0031】
図4に示すタービン発電機においては、少なくとも、タービンの高圧側軸受を、潤滑油ではなく、作動媒体の凝縮液によって潤滑する。即ち、作動媒体の送液ポンプ15からの作動媒体の加圧された凝縮液をこの軸受36に供給するようにしたものである。タービン発電機の低圧側にある軸受35,37の潤滑は第1の実施形態と同様に潤滑油により行い、潤滑油の循環には低ヘッドの油循環ポンプ17を用いる。
【0032】
高圧側軸受36では、その負荷が軽いので、特に潤滑油を供給しなくても、作動媒体の送液ポンプ15から供給される作動媒体の凝縮液のみで十分に潤滑・冷却することができる。低圧部にある軸受に潤滑油を供給するだけであれば、油循環ポンプのヘッドを小さくすることができ、動力削減が可能となる。また、ポンプの耐圧強度も軽減することができる。
【0033】
このため、図4に示すタービン発電機においては、高圧側軸受に作動媒体の凝縮液を供給する配管48を備えている。軸受36の潤滑・冷却に用いられた作動媒体は高圧ガス流路に流出し、高圧ガスとなりタービンの駆動に寄与する。タービン発電機のその他の構成は図1に示すものと同様である。
【0034】
図5は、図4に示すタービン発電機を用いた場合の発電システムの構成例を示す。蒸気発生器11、膨張機13、凝縮器14、送液ポンプ15等からなる基本的な構成は上述の実施形態と同様である。この実施形態においては、上述したように、軸受の潤滑に低圧側軸受35,37を油潤滑で、高圧側の軸受36を作動媒体による潤滑としている。作動媒体の送液ポンプ15の吐出側から作動媒体の凝縮液を高圧部軸受36に導き、軸受36の潤滑・冷却後、高圧ガス中に放出される。油循環ポンプ17は、軸受35,37を潤滑・冷却した後に、油タンク18に戻される。油タンク18では作動媒体の一部を用いて冷却器18aにより昇温した潤滑油を冷却している。
【0035】
この実施形態では、作動媒体の送液ポンプ15で加圧された凝縮液で回転させられる液体タービン17aで駆動している。これにより、システムを簡易化することができる。しかしながら、油循環ポンプ17を電動ポンプとしても差し支えない。なお、図5において液体タービン駆動後の液体で、油冷却(18a)を行っているが、ポンプ15から、液体を直接供給してもよいし、あるいは軸受36を作動媒体で潤滑し、その後の液体で油冷却をしてもよい。
【0036】
なお、発電機側補助軸受37は軽負荷なので、作動媒体による潤滑とすることもできる。作動媒体の送液ポンプ15は作動媒体の凝縮液を蒸気発生器11に送り込むためのものであり、高圧蒸気よりも高い圧力を持っているので、高圧蒸気中にあるタービン側補助軸受36に給液することが可能である。主軸受35と発電機側補助軸受37は低圧雰囲気中にあり、低ヘッドの油循環ポンプで循環させることができる。油タンク18は低圧蒸気とほぼ同圧である.図示していないが、油タンク18の上部と低圧蒸気系とに均圧管を設けても差し支えない.
【0037】
なお、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【0038】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、比較的低温の廃熱から発電電力を取出すタービン発電機において、中央に主軸受を設け、両軸端部に補助軸受を設けることで、タービン発電機の信頼性を確保しつつ、よりコンパクトに且つ低コストで製造することが可能になる。また、高圧側の補助軸受を作動媒体の凝縮液を用いて潤滑・冷却することで、油循環ポンプを低ヘッド化することができ、発電システム全体としての省エネルギー化・効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のタービン発電装置の構成例を示す断面図である。
【図2】補助軸受の構造例を示す拡大断面図である。
【図3】図1のタービン発電装置を用いた発電システムの概要を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態のタービン発電装置の構成例を示す断面図である。
【図5】図4のタービン発電装置を用いた発電システムの概要を示す図である。
【符号の説明】
11 蒸気発生器
13 膨張機(タービン)
14 凝縮器
15 ポンプ
17 油循環ポンプ
17a 液体タービン
18 油タンク
18a 冷却器
21 タービン
22 DCブラシレス発電機
23 タービンロータ
24 発電機ロータ
25 主軸
26 発電機ステータ
27 動翼
28 静翼
29 タービンケーシング
31 外胴
32 タービン吸込管
33a,33b ガス流路
34 タービン吐出管
35 主軸受
36 タービン側補助軸受
37 発電機側補助軸受
38 冷却ジャケット
40 動力線
41 回転センサ
42 信号線
43 コネクタ
46a,46b,47a,47b 潤滑油配管
48 作動媒体の凝縮液の配管
51,54 弾性体(Oリング)
52,55 軸受サポート
53,56 軸受ハウジング
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine generator that recovers relatively low-temperature waste heat and converts this heat energy into electric power, and more particularly to a bearing structure of a turbine generator in which a turbine and a generator are configured as a single shaft. is there.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a power generation facility using high-temperature energy, such as a thermal power plant, generally, high-temperature steam is generated using water as a working medium, and power is generated by rotating a steam turbine generator. Further, in the gas turbine power generation equipment, high-temperature combustion gas is generated, and the gas turbine generator is rotated and driven by this to generate power. These all convert high-temperature thermal energy into electric energy. On the other hand, there is known a power generation device that effectively uses relatively low-temperature waste heat such as exhaust gas at about 200 to 400 ° C. or waste water at 100 to 150 ° C. This power generation device is a closed-system power generation device using a so-called Rankine cycle or the like, and uses a low-boiling-point working medium instead of water as a working medium to make the apparatus compact (for example, see Patent Document 1). 1).
[0003]
In such small-scale applications, that is, facilities having a power generation output of about 10 kW or less, a turbine generator with a higher speed and a smaller size is required from the viewpoint of reducing the installation space and shortening the collection period of the introduction cost. I have. Patent Document 2 discloses a steam turbine generator in which a generator is provided on the same shaft as an axial-flow multistage steam turbine.
[0004]
Further, in conventional turbine generators for recovering waste heat, lubricating oil is generally used for lubricating bearings. The bearings are located in both the high and low pressure areas.The lubricating oil supplied to each bearing is collected in an oil tank provided in the low pressure section, supplied to each bearing by an oil circulation pump, and lubricated in the oil circulation system. Oil is cooled to reduce the oil temperature that has risen in the bearings. In the oil circulation pump that circulates lubricating oil, it is necessary to increase the pressure from the low pressure part (condenser) to the pressure difference between the high pressure part (steam generator) and the pump structure that can withstand high pressure, and large power is required. There is a problem of needing.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-110514 [Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-525512
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a bearing structure suitable for a turbine generator capable of effectively utilizing low-temperature waste heat energy, and a low-pressure pump used for a lubrication system of the bearing. It is an object of the present invention to provide a power generation system with reduced power and reduced structural strength of the pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In a turbine generator according to the present invention, in a turbine generator having a turbine and a generator configured as a single shaft, a main bearing is provided between the turbine rotor and the generator rotor, and the main bearing is disposed near a center of gravity of the entire rotating body. A turbine-side auxiliary bearing having a smaller diameter than the main bearing is provided at a shaft end of the turbine rotor opposite to the generator, and a generator-side auxiliary bearing having a smaller diameter than the main bearing is provided at a shaft end of the generator rotor opposite to the turbine. Is provided.
[0008]
According to the present invention described above, only one high-speed and large-load bearing can be provided, and a small anti-sway bearing can be employed. Therefore, the turbine generator can be manufactured more compactly and at lower cost while ensuring the reliability of the turbine generator.
[0009]
Here, it is preferable that the outer ring of the turbine-side auxiliary bearing and / or the generator-side auxiliary bearing is fixed to the main body of the turbine generator via an elastic body such as rubber. As a result, the turbine generator is operated at the maximum rotation speed of several tens of thousands to 100,000 rotations per minute, and even in a region exceeding the primary critical speed, the main bearing in the center is fixed to the turbine generator body with high rigidity. To support the axial thrust load. On the other hand, the bearings at the ends of both shafts mainly have a steady rest in the radial direction. An elastic body such as rubber, that is, an O-ring is interposed between the bearing support for accommodating the outer ring part of the auxiliary bearing and the bearing housing of the turbine generator main body, so that a damper effect is provided. Vibration in the region can be reduced.
[0010]
Further, it is preferable that the main bearing is disposed on a low pressure side of a turbine, and lubricating oil is supplied to the main bearing from a lubricating oil supply pump. Thus, by providing a main bearing that requires a larger amount of lubricating oil than the auxiliary bearing on the low pressure side of the turbine, the required pressure and power consumption of the lubricating oil supply pump can be reduced.
[0011]
Another embodiment of the turbine generator according to the present invention is a turbine generator that drives a turbine by expanding high-pressure steam of a working medium and generates power by a generator configured with the turbine and a single shaft. The lubrication of at least one of the bearings supporting the turbine is performed by a condensed liquid of a working medium for driving the turbine. Accordingly, when the load on the bearing is light, lubrication and cooling can be performed only with the working medium supplied from the working medium pump without performing oil lubrication, and the oil circulation pump can be eliminated. Therefore, the power can be reduced. In particular, by using the working medium for lubrication of the high-pressure side bearing, the lubricating oil is supplied only to the bearing in the low-pressure part, and the head of the lubricating oil circulation pump can be reduced, and power consumption can be reduced. It becomes possible. Also, the pressure resistance of the pump can be reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each of the drawings, members or elements having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0013]
FIG. 1 shows a configuration example of a gas turbine generator according to a first embodiment of the present invention, which is suitable for effectively recovering and utilizing low-temperature waste heat energy to generate power. The gas turbine generator generates power by rotating a turbine 21 by expanding high-pressure steam and by rotating a generator 22 directly connected to the turbine. That is, the turbine generator includes an axial flow type turbine 21 and a DC brushless generator 22, and the turbine rotor 23 and the generator rotor 24 are integrally fixed to a single main shaft 25. This turbine generator is vertically installed, and a turbine rotor 23 is fixed to an upper portion of a main shaft 25, and a generator rotor 24 is fixed to a lower portion of the main shaft 25. However, it goes without saying that this turbine generator may be used horizontally.
[0014]
A plurality of moving blades 27 are arranged and fixed in the axial direction on the turbine rotor 23, and a turbine casing 29 having a plurality of stationary blades 28 is arranged outside the moving blade 27. An outer shell 31 is provided outside the turbine casing 29, and forms a flow path between the turbine casing 29 and the outer shell 31 through which the low-pressure steam of the working medium flows after the turbine is rotationally driven. A suction pipe 32 is arranged on the suction side of the turbine, and a gas flow path 33a of a working medium made of high-pressure steam connected to the suction side of the turbine is formed. That is, the suction pipe 32 is housed inside the outer shell 31 of the turbine or a turbine discharge pipe 34 connected to the outer shell, and the turbine suction pipe 32 and the turbine discharge pipe 34 form a double pipe structure. . Accordingly, the high-pressure steam of the working medium flowing into the turbine 21 from the turbine suction pipe 32 inside the double pipe drives the turbine rotor 23 to rotate, and the steam of the low-pressure working medium flows into the turbine at the outer peripheral portion of the double pipe. It flows out through the flow path 33b inside the discharge pipe 34.
[0015]
The generator rotor 24 is constituted by a permanent magnet type rotor in which permanent magnets are alternately arranged along the circumferential surface, and a generator stator 26 is arranged around the generator rotor 24 via a slight clearance. I have. Further, a cooling jacket 38 is provided on the outer peripheral portion of the generator stator 26, and a cooling liquid such as water or oil is supplied from the outside to efficiently cool the generator that generates heat, especially the generator stator 26. The generator 22 is a DC brushless type AC generator, and the output of the generator is taken out from a winding provided on the generator stator 26 via a power line 40 to the outside. The power line 40 is connected to a frequency converter (not shown) via a connector 43. The power output of the AC generator 22 is converted to a predetermined frequency / voltage (for example, 60 Hz / 200V) by the frequency converter, and power is supplied to the load device. Supplied.
[0016]
A sensor 41 for detecting a rotation speed is provided at an end of the main shaft of the generator rotor 24 on the side opposite to the turbine, and the rotation speed of the main shaft 25 is detected. The output of the sensor 41 is transmitted to the outside via a connector 43 via a signal line 42. The rotation speed of the turbine generator can be adjusted by adjusting the supply amount or supply pressure of the high-pressure steam of the working medium supplied to the turbine. That is, within the range of the allowable rotation speed at which the turbine generator can safely operate, the amount of high-pressure steam of the working medium to be supplied is increased when the amount of power generation is increased, and the amount of high-pressure steam of the working medium is reduced when the amount of power generation is reduced. By reducing the amount, the amount of power generation can be controlled. At this time, the above adjustment is possible by controlling the supply amount or supply pressure of the high-pressure steam to the turbine with the electric valve 16 (see FIG. 3) while detecting the rotation speed by the rotation speed sensor 41. Further, the supply amount of the working medium can also be controlled by controlling the speed of a working medium supply pump 15 (see FIG. 3) described later.
[0017]
The main shaft 25 is supported by a main bearing 35 at a substantially central portion between the turbine 21 and the generator 22. The main bearing 35 is configured by arranging angular contact ball bearings 35a and 35b in parallel, and is disposed substantially at the center of gravity of the entire rotating body including the turbine rotor 23 and the generator rotor 24. A turbine-side auxiliary bearing 36 composed of a single row of angular contact ball bearings is provided on the opposite side of the turbine rotor 23 from the generator side, that is, the end of the main shaft on the high pressure side of the turbine 21. A generator-side auxiliary bearing 37, which is also a single-row angular contact ball bearing, is arranged at the end of the main shaft of the generator rotor 24 on the side opposite to the turbine.
[0018]
Thus, in this turbine generator, the main shaft 25 is supported by the central main bearing 35 and the auxiliary bearings 36 and 37 provided at the turbine-side shaft end and the generator-side shaft end, respectively. That is, in this turbine generator, the main bearing 35 is disposed near the center of gravity of the entire rotating body, and a main load as a bearing is shared by the main bearing 35, and small-diameter auxiliary bearings 36 and 37 are provided at both ends of the main shaft in an auxiliary manner. It is arranged for anti-vibration. Therefore, only one high-speed, large-load main bearing can be provided, and a small anti-vibration bearing can be employed. Therefore, the turbine generator can be manufactured more compactly and at low cost while ensuring the reliability of the generator. Further, the auxiliary bearing 36 provided at the end of the turbine shaft needs to be disposed on the inner peripheral side of the high-pressure steam flow path of the working medium. It can be arranged inside the flow path 33a.
[0019]
The outer ring of the auxiliary bearing 36 is fixed to the main body of the turbine generator via an elastic body 51 such as rubber, as shown in FIG. That is, two O-rings 51 are interposed between fitting portions of the bearing support 52 for accommodating the outer ring portion of the auxiliary bearing and the bearing housing 53 of the turbine generator main body. Therefore, the bearing support accommodating the outer ring portion is fixed by the retaining ring for the hole so as not to move in the axial direction with respect to the bearing housing, and a set screw for adjusting the play and hydraulic pressure of the auxiliary bearing is provided. . Here, the inner ring of the auxiliary bearing 36 is press-fitted and fixed to the main shaft, but a bearing nut or other means may be used to facilitate assembly.
[0020]
As shown in FIG. 2B, the auxiliary bearing 37 has an outer ring fixed to the main body of the turbine generator via an elastic body 54 such as rubber. That is, two O-rings 54 are interposed in the fitting portion between the bearing support 55 for accommodating the outer ring portion of the auxiliary bearing and the bearing housing 56 of the main body of the turbine generator. The bearing support 55 is sandwiched between the members so as not to move in the axial direction with respect to the bearing housing 56. Here, the inner ring of the auxiliary bearing 37 is press-fitted and fixed to the main shaft, but it may be fixed using a bearing nut or other means to facilitate assembly.
[0021]
This turbine generator is operated at a maximum rotation speed of several tens of thousands to 100,000 rotations per minute, and is used in a region exceeding a primary critical speed. In such a configuration, the central main bearing 35 is fixed to the turbine generator body with high rigidity to support the axial thrust load. On the other hand, the bearings 36 and 37 at the ends of both shafts have a main function of preventing steadying in the radial direction. As described above, an elastic body such as rubber, that is, O-rings 51, 54 is interposed between the bearing support for accommodating the outer ring portion of the auxiliary bearing and the bearing housing of the turbine generator main body, thereby reducing the damper effect. It reduces vibration when passing through critical speeds, such as when starting. In addition, by interposing the elastic bodies 51 and 54 in the auxiliary bearings 36 and 37, an excessive force is not applied to the auxiliary bearing even if there is a slight misalignment between the main bearing and the auxiliary bearing.
[0022]
The axial thrust load generated during the operation of the turbine is supported by a main bearing 35 configured by a parallel combination of angular contact ball bearings 35a and 35b. As described above, the auxiliary bearings 36 and 37 are used for steadying and basically do not receive a load. However, during operation, the temperature of each part, especially the temperature around the rotating body, becomes higher than that of the non-rotating part such as the turbine casing, so that a difference occurs between the thermal expansion of the main shaft and the thermal expansion of the non-rotating part such as the turbine casing. In the angular contact ball bearings used for the auxiliary bearings 36 and 37, the amount of play and pressurization in the axial direction is determined in consideration of the difference in the amount of thermal expansion, and an axial load is supported as occasion demands.
[0023]
In this embodiment, lubricating oil is supplied to the main bearing 35 and the auxiliary bearings 36 and 37 from a lubricating oil supply pump. The main bearing 35 is disposed on the low pressure side of the turbine 21, and the auxiliary bearing 36 is disposed on the high pressure side (in the gas flow path 33 a) of the turbine 21. By providing the main bearing 35 that requires a larger amount of lubricating oil than the auxiliary bearings 36 and 37 on the low pressure side of the turbine, the required pressure and power consumption of the lubricating oil supply pump can be reduced.
[0024]
Lubricating oil is supplied to the main bearing 35, the turbine-side auxiliary bearing 36, and the generator-side auxiliary bearing 37 for lubrication and cooling. The lubricating oil discharged from the lubricating oil supply pump 17 (see FIG. 3) flows through the lubricating oil supply pipes 46a and 47a to the main bearing 35 and the auxiliary bearing 36, and is supplied in parallel to collect the lubricating oil. The flow returns to the lubricating oil supply pump via the pipes 46b and 47b. The lubricating oil is also supplied to the auxiliary bearing 37 sequentially or in parallel. At this time, an oil cooler and a dust filter are provided in each part as needed. Also, a part of the lubricating oil supplied to each bearing is mixed into the working medium of the turbine, and a part of the lubricating oil also enters the inside of the generator. Is provided separately. The separated lubricating oil returns to the lubricating oil circulation pump, and the separated working medium is condensed and returns to the working medium supply pump. Since the turbine generator has a vertical axis configuration in which the turbine 21 is on the upper side and the generator 22 is on the lower side, a preferable mounting position of the oil separating device for separating oil collected by natural flow is power generation. The lower end of the machine 22.
[0025]
Here, it is clear that the lubricating oil cannot be supplied from the outside unless the pressure is larger than the pressure around the bearing. The main bearing 35 is arranged on the low pressure side of the turbine 21, and the peripheral pressure of the main bearing becomes a considerably small value with respect to the lubricating oil supply pressure. Therefore, more lubricating oil is supplied to the main bearing 35 having a large diameter and a large load capacity than the auxiliary bearings 36 and 37. On the other hand, since the auxiliary bearing 36 on the turbine side is arranged on the high pressure side of the turbine, the pressure around the bearing is high, and the supply amount of the lubricating oil is smaller than that of the main bearing. Supply is secured. Thus, by optimizing the arrangement of the bearings, the required pressure and power consumption of the lubricating oil supply pump are minimized.
[0026]
FIG. 3 shows an outline of a power generation device of a closed system using the above-described turbine generator. A steam generator 11 that collects waste heat and generates high-pressure steam as a working medium, an expander 13 that drives a turbine 21 connected to a generator 22 by expanding the high-pressure steam, and drives the turbine 21 A condenser 14 for cooling the low-pressure steam afterwards with a cooling medium to form a condensate, and a liquid feed pump 15 for feeding the condensate of the working medium condensed by the condenser to the steam generator 11 are provided. I have.
[0027]
Here, it is preferable to use HFC123 or trifluoroethanol (CF 3 CH 2 OH) having a boiling point of about 40 ° C. as the working medium. Thereby, these heat energies are converted into high-pressure steam of the working medium by using a relatively low-temperature heat source such as a relatively low-temperature exhaust gas of about 200 to 400 ° C. or a waste water of 100 to 150 ° C. The expander 13 rotates the turbine 21 directly connected to the generator 22 to generate power. The condenser 14 is provided with a cooling medium cooling pipe, and generates condensate by cooling steam after driving the turbine.
[0028]
Next, an outline of a basic operation procedure of the turbine generator will be described. First, the oil circulation pump 17 supplies lubricating oil to the bearings 35, 36, and 37 of each part of the turbine generator. Next, the working medium supply pump 15 supplies the condensed liquid of the working medium to the steam generator 11. The heat generating fins provided on the outer surface of the steam generator 11 take in waste heat from hot air of, for example, about 200 to 300 ° C. to vaporize the working medium and create a high-pressure high-temperature gas. The high-pressure high-temperature gas is supplied into the turbine (expander 13) from the turbine suction pipe 32, drives the turbine, rotates the generator 22, and starts power generation. The low-temperature and low-pressure working medium gas discharged from the turbine passes between the turbine casing and the outer shell, and is guided from the turbine discharge pipe 34 to the condenser 14. Then, the cooling medium provided in the condenser emits heat to condense and liquefy the working medium. The liquefied working medium returns to the working medium supply pump 15 under natural flow. By continuously repeating the above closed loop, the turbine generator operates effectively.
[0029]
Here, the oil circulation pump 17 pumps up the lubricating oil in the oil tank 18 and sends it to the bearings 35, 36, 37. The lubricating oil that has lubricated and cooled the bearings 35, 36 and 37 is returned to the oil tank 18, and is cooled by the cooler 18a using a part of the working medium.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Generally, bearings of conventional turbine generators use lubricating oil for lubrication and cooling. Bearings are provided in both the high-pressure section and the low-pressure section of the turbine generator. Lubricating oil supplied to each bearing is collected in an oil tank provided in the low-pressure section, and supplied to each bearing by an oil circulation pump. Then, the lubricating oil is cooled in the oil circulation system, and the oil temperature raised in the bearing portion is reduced. In the oil circulation pump, it is necessary to increase the pressure from the condenser pressure in the low-pressure section to the pressure difference between the steam generator pressure in the high-pressure section and the pump structure to withstand high pressure, and also requires large power.
[0031]
In the turbine generator shown in FIG. 4, at least the high pressure side bearing of the turbine is lubricated not with the lubricating oil but with the condensate of the working medium. That is, the pressurized condensate of the working medium from the working medium feed pump 15 is supplied to the bearing 36. The lubrication of the bearings 35 and 37 on the low pressure side of the turbine generator is performed by using lubricating oil as in the first embodiment, and the lubricating oil is circulated by using a low-head oil circulation pump 17.
[0032]
Since the load on the high-pressure bearing 36 is light, it is possible to sufficiently lubricate and cool only the condensate of the working medium supplied from the working medium feed pump 15 without supplying any lubricating oil. If only lubricating oil is supplied to the bearings in the low pressure section, the head of the oil circulation pump can be made smaller, and power can be reduced. Also, the pressure resistance of the pump can be reduced.
[0033]
For this reason, the turbine generator shown in FIG. 4 includes a pipe 48 for supplying the condensed liquid of the working medium to the high-pressure side bearing. The working medium used for lubrication and cooling of the bearing 36 flows out into the high-pressure gas flow path and becomes high-pressure gas, which contributes to driving of the turbine. Other configurations of the turbine generator are the same as those shown in FIG.
[0034]
FIG. 5 shows a configuration example of a power generation system when the turbine generator shown in FIG. 4 is used. The basic configuration including the steam generator 11, the expander 13, the condenser 14, the liquid feed pump 15, and the like is the same as in the above-described embodiment. In this embodiment, as described above, the low-pressure bearings 35 and 37 are oil-lubricated, and the high-pressure bearing 36 is lubricated by the working medium. The condensed liquid of the working medium is guided to the high-pressure bearing 36 from the discharge side of the working medium feed pump 15, and is released into the high-pressure gas after the lubrication and cooling of the bearing 36. The oil circulation pump 17 is returned to the oil tank 18 after lubricating and cooling the bearings 35 and 37. In the oil tank 18, a part of the working medium is used to cool the lubricating oil whose temperature has been increased by the cooler 18a.
[0035]
In this embodiment, the pump is driven by a liquid turbine 17a that is rotated by the condensed liquid pressurized by the working medium supply pump 15. Thereby, the system can be simplified. However, the oil circulation pump 17 may be an electric pump. Although oil cooling (18a) is performed with the liquid after driving the liquid turbine in FIG. 5, the liquid may be directly supplied from the pump 15, or the bearing 36 may be lubricated with a working medium, and thereafter, lubricated. Oil cooling with liquid may be used.
[0036]
Since the generator-side auxiliary bearing 37 has a light load, it can be lubricated by a working medium. The working medium supply pump 15 is for feeding the condensate of the working medium to the steam generator 11 and has a higher pressure than the high-pressure steam, so that it is supplied to the turbine-side auxiliary bearing 36 in the high-pressure steam. It is possible to liquid. The main bearing 35 and the generator-side auxiliary bearing 37 are in a low-pressure atmosphere and can be circulated by a low-head oil circulation pump. The oil tank 18 has almost the same pressure as the low-pressure steam. Although not shown, equalizing pipes may be provided in the upper part of the oil tank 18 and the low-pressure steam system.
[0037]
It should be noted that the above-described embodiment describes one mode of the embodiment of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a turbine generator that extracts generated power from relatively low temperature waste heat, a main bearing is provided at the center and auxiliary bearings are provided at both shaft ends, so that the reliability of the turbine generator is improved. It is possible to manufacture more compactly and at low cost while ensuring the performance. Also, by lubricating and cooling the high-pressure side auxiliary bearing using the condensate of the working medium, the head of the oil circulation pump can be reduced, and energy saving and efficiency improvement of the entire power generation system can be achieved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a turbine power generator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a structural example of an auxiliary bearing.
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a power generation system using the turbine power generator of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a turbine power generator according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an outline of a power generation system using the turbine power generator of FIG.
[Explanation of symbols]
11 Steam generator 13 Expander (turbine)
14 Condenser 15 Pump 17 Oil circulation pump 17a Liquid turbine 18 Oil tank 18a Cooler 21 Turbine 22 DC brushless generator 23 Turbine rotor 24 Generator rotor 25 Main shaft 26 Generator stator 27 Moving blade 28 Stator blade 29 Turbine casing 31 Outer body 32 Turbine suction pipe 33a, 33b Gas flow path 34 Turbine discharge pipe 35 Main bearing 36 Turbine side auxiliary bearing 37 Generator side auxiliary bearing 38 Cooling jacket 40 Power line 41 Rotation sensor 42 Signal line 43 Connectors 46a, 46b, 47a, 47b Lubrication Oil piping 48 Piping 51, 54 for condensed liquid of working medium Elastic body (O-ring)
52,55 Bearing support 53,56 Bearing housing

Claims (10)

タービンと発電機を単一軸で構成したタービン発電機において、タービンロータと発電機ロータの間に主軸受を設けるとともに、主軸受を回転体全体の重心付近に配置し、タービンロータの反発電機側の軸端部に前記主軸受よりも小径のタービン側補助軸受を設け、発電機ロータの反タービン側の軸端部に前記主軸受よりも小径の発電機側補助軸受を設けたことを特徴とするタービン発電機。In a turbine generator in which a turbine and a generator are configured as a single shaft, a main bearing is provided between the turbine rotor and the generator rotor, and the main bearing is disposed near the center of gravity of the entire rotating body, so that the turbine rotor is located on the side opposite to the generator. A turbine-side auxiliary bearing having a smaller diameter than the main bearing is provided at a shaft end, and a generator-side auxiliary bearing having a smaller diameter than the main bearing is provided at a shaft end of the generator rotor opposite to the turbine. Turbine generator. 前記タービン側補助軸受およびまたは前記発電機側補助軸受の外輪をゴムのような弾性体を介してタービン発電機の本体に固定したことを特徴とする請求項1に記載のタービン発電機。The turbine generator according to claim 1, wherein an outer ring of the turbine-side auxiliary bearing and / or the generator-side auxiliary bearing is fixed to a main body of the turbine generator via an elastic body such as rubber. 前記主軸受をアンギュラ玉軸受の並列組合せで構成し、タービン側補助軸受および発電機側補助軸受を単列のアンギュラ玉軸受で構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のタービン発電機。3. The turbine generator according to claim 1, wherein the main bearing is configured by a parallel combination of angular ball bearings, and the turbine-side auxiliary bearing and the generator-side auxiliary bearing are configured by a single-row angular ball bearing. 4. . 前記主軸受をタービンの低圧側に配置し、前記主軸受に潤滑油供給ポンプから潤滑油を供給するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のタービン発電機。2. The turbine generator according to claim 1, wherein the main bearing is arranged on a low pressure side of a turbine, and lubricating oil is supplied to the main bearing from a lubricating oil supply pump. 3. 前記両軸端部に配置した補助軸受に、潤滑油供給ポンプから潤滑油を供給するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のタービン発電機。The turbine generator according to claim 1, wherein lubricating oil is supplied from a lubricating oil supply pump to auxiliary bearings disposed at the ends of the shafts. 作動媒体の高圧蒸気を膨張させることによりタービンを駆動し、該タービンと単一軸で構成した発電機により発電するタービン発電機において、前記単一軸を支持する軸受の内、少なくとも1個の軸受の潤滑を前記タービンを駆動する作動媒体の凝縮液で行うことを特徴とするタービン発電機。In a turbine generator, which drives a turbine by expanding high-pressure steam of a working medium and generates electric power by a generator constituted by the turbine and a single shaft, lubrication of at least one of the bearings supporting the single shaft is performed. Using a condensate of a working medium that drives the turbine. 前記タービンと発電機との間に主軸受を設けるとともに、前記単一軸の両軸端部に補助軸受を設け、前記主軸受に潤滑油供給ポンプから潤滑油を供給するようにしたことを特徴とする請求項6に記載のタービン発電機。A main bearing is provided between the turbine and the generator, auxiliary bearings are provided at both shaft ends of the single shaft, and lubricating oil is supplied to the main bearing from a lubricating oil supply pump. The turbine generator according to claim 6. 前記タービンの高圧側の軸端部に配置した補助軸受の潤滑を、作動媒体ポンプで加圧された作動媒体の凝縮液で行うことを特徴とする請求項7に記載のタービン発電機。The turbine generator according to claim 7, wherein lubrication of an auxiliary bearing disposed at a shaft end on a high pressure side of the turbine is performed by a condensed liquid of a working medium pressurized by a working medium pump. 前記潤滑油の循環には低ヘッドの油循環ポンプを用いることを特徴とする請求項7に記載のタービン発電機。The turbine generator according to claim 7, wherein a low-head oil circulation pump is used for circulation of the lubricating oil. 前記油循環ポンプを、作動媒体ポンプからの作動媒体を動力源とする液体タービンによって駆動することを特徴とする請求項9に記載のタービン発電機。The turbine generator according to claim 9, wherein the oil circulation pump is driven by a liquid turbine powered by a working medium from a working medium pump.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121779A (en) * 2007-11-16 2009-06-04 Public Works Research Institute Pressurized fluid incinerator
JP2011047521A (en) * 2010-12-10 2011-03-10 Nishihara Environment Technology Inc Lubricating oil circulation system
CN106368752A (en) * 2016-11-21 2017-02-01 国家海洋局第海洋研究所 Ammonia turbine device used for ocean temperature difference power generation
CN115123550A (en) * 2016-08-22 2022-09-30 通用电气公司 Electric propulsion system
RU2800533C2 (en) * 2019-02-05 2023-07-24 Битцер Кюльмашиненбау Гмбх Expander installation and installation for producing electric energy from heat
US11939978B2 (en) 2019-02-05 2024-03-26 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Machine for depressurizing or compressing gaseous media
CN119010431A (en) * 2024-08-07 2024-11-22 山东富智大兴电机有限公司 Waterproof energy-saving motor
US12228040B2 (en) 2019-02-05 2025-02-18 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Expansion installation and installation for obtaining electrical energy from heat

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121779A (en) * 2007-11-16 2009-06-04 Public Works Research Institute Pressurized fluid incinerator
JP2011047521A (en) * 2010-12-10 2011-03-10 Nishihara Environment Technology Inc Lubricating oil circulation system
CN115123550A (en) * 2016-08-22 2022-09-30 通用电气公司 Electric propulsion system
CN106368752A (en) * 2016-11-21 2017-02-01 国家海洋局第海洋研究所 Ammonia turbine device used for ocean temperature difference power generation
RU2800533C2 (en) * 2019-02-05 2023-07-24 Битцер Кюльмашиненбау Гмбх Expander installation and installation for producing electric energy from heat
US11939978B2 (en) 2019-02-05 2024-03-26 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Machine for depressurizing or compressing gaseous media
US12228040B2 (en) 2019-02-05 2025-02-18 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Expansion installation and installation for obtaining electrical energy from heat
CN119010431A (en) * 2024-08-07 2024-11-22 山东富智大兴电机有限公司 Waterproof energy-saving motor
CN119010431B (en) * 2024-08-07 2025-04-18 山东富智大兴电机有限公司 A waterproof energy-saving motor

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