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JP2018196165A - 回転電機の密封油制御システム - Google Patents

回転電機の密封油制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】簡潔な構成で封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定でき、信頼性およびメンテナンス性を向上できる回転電機の密封油制御システムを得る。【解決手段】水素ガスを密封した回転電機1における軸封部FSの密封器3に密封油を供給する密封油供給回路SCを備えた回転電機の密封油制御システムにおいて、軸封部FSよりも上方に設けられたサージタンク17から軸封部FSの密封器3に密封油を供給し、軸封部FSとサージタンク17のヘッド圧差を利用することで回転電機1内の水素ガス圧力と密封油圧力の差圧を所定値に保つようにした。【選択図】図1

Description

この発明は、水素ガスを封入した水素冷却タービン発電機などの回転電機の軸封部に密封油を供給する密封油制御システムに関するものである。
従来の密封油制御システムにおいては、密封油処理装置にACポンプ(常用密封油ポンプ)とDCポンプ(非常用密封油ポンプ)を備えており、かつ密封油供給回路に密封油フィルタおよび差圧調整弁を使用している。このため、AC密封油ポンプからDC密封油ポンプに切り替わる際に、弁の応答遅れにより密封油圧力が瞬間的に低下し、水素ガスが漏洩する危険性があった。
また、従来は差圧調整弁で密封油量を調整し差圧を確保していたためガス圧の変動に対して比較的油圧変動が大きかった。
特開昭59−185136号(第2図参照)
従来の密封油制御システムにおいては、差圧調整弁で密封油量を調整し、発電機内の水素ガス圧力と密封油圧力との差圧を確保していたため水素ガス圧力の変動に対して比較的油圧変動が大きかった。また、ACポンプからDCポンプに切り替わる際に差圧調整弁の応答遅れにより密封油圧力が瞬間的に低下し水素ガスが漏洩する危険性があった。
この発明に係る回転電機の密封油制御システムは、封入ガスを密封した回転電機における軸封部の密封器に密封油を供給する密封油供給回路を備えた回転電機の密封油制御システムにおいて、前記軸封部よりも上方に密封油を収容したサージタンクを設け、前記サージタンクから前記密封器へ密封油を供給するようにしたものである。
この発明によれば、軸封部よりも上方に設けられたサージタンクから軸封部の密封器に密封油を供給し、軸封部とサージタンクのヘッド圧差を利用することで回転電機内の封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を所定値に保つようにしたので、簡潔な構成で封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定でき、信頼性およびメンテナンス性が向上する。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。 この発明に係る実施の形態2における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。 この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。
実施の形態1.
この発明に係る実施の形態1を図1に基づいて説明する。図1は実施の形態1における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。
図1において、回転電機(例えば、水素冷却タービン発電機)1は回転軸2および水素ガスが封入された密封器3を備える。密封器3から排出された密封油は密封油排油管6を介して一時滞留させるために設けられたループシールタンク4へ導入される。
主油タンク(図示せず)から供給される密封油は配管9を介して密封油供給装置5に供給される。密封油供給装置5は、油面を一定に維持するための油面調整弁8を備えた密封油浄化タンク7、この密封油浄化タンク7で浄化された密封油が供給される常用のAC密封油ポンプ11と並列に設けられる非常用のDC密封油ポンプ13を備える。
また、密封油排油管6の内部に逆流が生じることを防ぐための逆止弁10、AC密封油ポンプ11の出口圧力を一定に維持するための圧力調整弁12、AC密封油ポンプ11から排出された密封油の逆流が生じることを防ぐための逆止弁14、DC密封油ポンプ13から排出された密封油の逆流が生じることを防ぐための逆止弁15、密封油の異物を取り除くフィルタ16を備えている。
回転電機1の上部には、水素ガス圧力と密封油圧力の差圧を確保するためのサージタンク17が設けられる。サージタンク17にはサージタンク17内の密封油の油面を一定に維持するための油面調整弁18が設けられており、密封油の異物を取り除くフィルタ16を通過した密封油は密封油循環経路RCにおける配管19を介してサージタンク17へ供給される。サージタンク17を出た密封油は、密封油供給経路SCにおける密封油供給配管20を介して密封器3に供給される。水素ガスが封入された回転電機1とサージタンク17の気相部17gとの間は連結配管21で接続されている。ループシールタンク4から回転軸潤滑油の主油タンク(図示せず)へ密封油を戻すための配管22、密封油浄化タンク7を真空引きするための真空ポンプ25、屋外放出管26が設けられている。
次に動作について説明する。回転電機1の内部におけるガス充填部分GFに封入された水素ガスは軸封部FSにおいて大気中への排出が阻止されるものであり、その大気中への排出経路は密封器3において密封油供給経路SCを含む密封油回路中を循環する密封油により密封されている。密封油は回転軸潤滑油の主油タンク(図示せず)から密封油供給装置5の密封油浄化タンク7へ給油される。さらに、AC密封油ポンプ11により押し出された密封油は圧力調整弁12により一定値となるように調整される。圧力調整された密封油は逆止弁14、密封油フィルタ16を通りサージタンク17、密封器3へ供給され、ループシールタンク4を通り排油される。また、密封油回路中にはAC密封油ポンプ11のバックアップとして、DC密封油ポンプ13が設置されている。
密封油は水素ガス圧力よりも一定値高い供給圧力で密封器3へ供給されている。従来の密封油システムでは、AC密封油ポンプとDC密封油ポンプの下流側にそれぞれ差圧調整弁を設置することで一定の差圧を確保していたため、密封器3へ供給される密封油量はガス圧の変動に対して油圧変動が大きくなる。さらに、AC密封油ポンプ11からDC密封油ポンプ13に切り替わる際に弁の応答遅れにより密封油圧力が瞬間的に低下し、水素ガスが漏洩する危険性があった。
一方、この発明の密封油制御システムでは、回転電機1の上方に設けられたサージタンク17を適用することで、密封器3にはヘッド圧により加圧された密封油が常に供給されるため、従来設置していた差圧調整弁が不要となる。サージタンク17には密封油供給配管20の他に、回転電機1に封入された水素ガスの圧力を検出するための連結配管21が接続されており、水素ガス圧力の変化に連動して密封油圧力も変化する。
上記の通りサージタンク17を適用することで差圧調整弁を省くことができ弁故障の懸念が少なくなることからシステムの信頼性およびメンテナンス性が向上する。さらに、サージタンク17を設置していることで、AC密封油ポンプ11からDCポンプ13へ切り替わる際に密封油圧力が瞬間的に低下することなく密封油を供給できる。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムは、図1に示す通り、水素ガスからなる封入ガスを密封した水素冷却タービン発電機などの回転電機1における軸封部FSの密封器3に密封油を供給する密封油供給回路SCを備えた回転電機の密封油制御システムにおいて、回転電機1の軸封部FSよりも上方にサージタンク17を設け軸封部FSとサージタンク17のヘッド圧差を利用することで前記回転電機内の水素ガス圧力と密封油圧力の差圧を一定した所定値に保つようにしたことを特徴とする。
この構成により、軸封部FSよりも上方に設けられたサージタンク17から軸封部FSの密封器3に密封油を供給し、軸封部FSとサージタンク17のヘッド圧差を利用することで回転電機1内のガス充填部分GFにおける封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を所定値に保つようにしたので、密封油ポンプから密封油圧力を調整し封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定するための差圧調整弁等の作動要素を省いた簡潔な構成で封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定でき、信頼性およびメンテナンス性が向上する。
すなわち、サージタンク17を設置することで封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定する差圧調整弁が不要とすることができ、弁故障の懸念がなくなることから、信頼性およびメンテナンス性が向上する。また、DCポンプが起動した際に密封油圧力が瞬間的に低下することなく密封油が供給される。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムは、前項の構成において、図1に示す通り、前記サージタンク17の底部と連通し前記サージタンク17に収容された密封油を前記密封器3に供給する供給経路SCを設けるとともに、前記密封器3から排出された密封油を前記サージタンク17に循環する循環経路RCを設けたことを特徴とする。
この構成により、簡潔な構成で封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定でき、信頼性およびメンテナンス性が向上するとともに、密封油の供給作用と循環作用とを的確に遂行できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムは、前項の構成において、図1に示す通り、前記循環経路RCに密封油を浄化するための密封油浄化タンク7を設けたことを特徴とする。
この構成により、簡潔な構成で封入ガス圧力と密封油圧力の差圧を設定でき、信頼性およびメンテナンス性が向上するとともに、密封油の供給作用と循環作用とを的確に遂行でき、しかも、密封油の浄化作用を確実に行える回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムは、前3項の何れかの構成において、図1に示す通り、前記サージタンク17に収容された密封油の油面の高さを調整する油面調整弁18を設けたことを特徴とする。
この構成により、サージタンク17による差圧設定作用をより的確に行える回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態1における回転電機の密封油制御システムは、前4項の何れかの構成において、図1に示す通り、前記サージタンク17の気相部17gと水素ガスからなる封入ガスが密封された前記回転電機の封入ガス充填部分GFとを連結配管21で接続して連通するようにしたことを特徴とする。すなわち、これにより、前記回転電機に密封された封入ガスの圧力を検出するようにしたことを特徴とする。
この構成により、サージタンク17による差圧設定作用をより確実に行える回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
実施の形態2.
この発明に係る実施の形態2を図2に基づいて説明する。図2は実施の形態2における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。
この実施の形態2では、サージタンク17と供給配管20の間に差圧補正用調整弁23を設置している。差圧補正用調整弁23は、軸封部FSよりも上方に設けられたサージタンク17により回転電機1の軸封部FSとサージタンク17のヘッド圧差を利用することで前記回転電機1内の水素ガス圧力と密封油圧力の差圧を所定値に保つようにしたものにおいて、前記差圧を所要の値により一層適合するよう補正するための調整作用を行うものである。
このような構成とすることで、AC密封油ポンプからDC密封油ポンプに切り替わる際に油圧変動なく密封油を供給し続けることができる。また、電源喪失時でも一定の密封油差圧を確保できるため、実施の形態1よりもさらに安全で信頼性の高いシステムが構築できる。
この発明に係る実施の形態2における回転電機の密封油制御システムは、前述した実施の形態1における構成において、図2に示す通り、前記サージタンク17と前記軸封部FSとの間に、軸封部FSよりも上方に設けられたサージタンク17によって設定される差圧を補正し差圧の所要値への適合を行う差圧補正用調整弁23を設けたことを特徴とする。
この構成により、サージタンク17による差圧設定作用をより一層的確に行える回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
実施の形態3.
この発明に係る実施の形態3を図3に基づいて説明する。図3は実施の形態3における回転電機の密封油制御システムを示す系統図である。
この実施の形態3では、回転電機1における軸封部FSよりも上方に、実施の形態1におけるサージタンク17に相当するものとして、複数のサージタンクユニット17A,17Bを並列に設置することでサージタンク17の機能と密封油浄化タンクの機能を兼用して使用するようにしたものである。
主油タンク(図示せず)から供給配管9を介して供給される密封油は、左右に分かれ2つのサージタンクユニット17A,17Bに供給される。それぞれのサージタンクユニット17A,17Bには電磁弁241〜244が設けられており、これらの電磁弁241〜244を制御して回転電機1への密封油供給動作を遂行している。
サージタンクユニット17A,17Bの底部は電磁弁241,244を介して供給経路SCの密封油供給配管20により密封油を供給するように軸封部FSの密封器3に連通されている。また、サージタンクユニット17A,17Bの気相部17gと回転電機1のガス充填部分GFとは電磁弁242,243を介して連結配管21で接続されている。そして、サージタンクユニット17A,17Bの気相部17gと屋外排出管26とは電磁弁242,243により真空ポンプ25を介して必要に応じて連通される。
このような構成とすることにより、実施の形態1で用いた密封油浄化タンク7や常用密封油ポンプ11、圧力調整弁12等が不要となるためコストを削減することができる。
ここで、サージタンク17は複数のサージタンクユニット17A,17Bを並列に設置して構成され、サージタンクユニット17A,17Bは選択的に作動される。サージタンクユニット17A,17Bの作動態様は電磁弁241〜244により制御される。
サージタンクユニット17Aから密封器3へ密封油を供給するサージタンクユニット17Aの給油作動状態では、電磁弁241は密封油がサージタンクユニット17Aから供給経路SCの密封油供給配管20を介して密封器3へ供給されるように作動され、密封器3から排出された密封油は密封油排油管6およびループシールタンク4を介して油戻し配管22から主油タンク(図示せず)へ送給される。サージタンクユニット17Aには主油タンク(図示せず)から供給配管9を通り油面調整弁18Aを介して密封油が補給される。また、サージタンクユニット17Aの気相部17gは電磁弁243を介して回転電機1のガス充填部分GFへ連通される。
このサージタンクユニット17Aの給油作動状態においては、サージタンクユニット17Bは密封油浄化状態にあり、その気相部17gは電磁弁242を介して真空ポンプ25に連通され密封油の気化成分が屋外放出管26から大気中へ放散され密封油の浄化作用が行われる。
これに対し、サージタンクユニット17Bから密封器3へ密封油を供給するサージタンクユニット17Bの給油作動状態では、電磁弁244は密封油がサージタンクユニット17Bから供給経路SCの密封油供給配管20を介して密封器3へ供給されるように作動され、密封器3から排出された密封油は密封油排油管6およびループシールタンク4を介して油戻し配管22から主油タンク(図示せず)へ送給される。サージタンクユニット17Bには主油タンク(図示せず)から供給配管9を通り油面調整弁18Bを介して密封油が補給される。また、サージタンクユニット17Bの気相部17gは電磁弁242を介して回転電機1のガス充填部分GFへ連通される。
このサージタンクユニット17Bの給油作動状態においては、サージタンクユニット17Aは密封油浄化状態にあり、その気相部17gは電磁弁243を介して真空ポンプ25に連通され密封油の気化成分が屋外放出管26から大気中へ放散され密封油の浄化作用が行われる。
サージタンクユニット17Aの給油作動状態とサージタンクユニット17Bの給油作動状態とは、サージタンクユニット17Aの給油作動状態が所定時間継続した後、サージタンクユニット17Bの給油作動状態に切り換えられ、サージタンクユニット17Bの給油作動状態が所定時間継続した後、サージタンクユニット17Aの給油作動状態に切り換えられるように、サージタンクユニット17Aとサージタンクユニット17Bとで選択的に給油作動状態が切り換えられる。
このようなサージタンクユニット17Aとサージタンクユニット17Bとにおける給油作動状態の選択的切換動作は、マイクロコンピュータ等の情報処理手段におけるソフトウエアとしてのプログラムにより実行されるシーケンス制御により電磁弁241〜244を制御することによって実現することができる。
この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムは、図3に記載の通り、水素ガスからなる封入ガスを密封した水素冷却タービン発電機などの回転電機における軸封部FSの密封器3に密封油を供給する密封油供給回路SCを備えた回転電機の密封油制御システムにおいて、前記回転電機の軸封部FSよりも上方にサージタンク17を設け軸封部FSとサージタンク17のヘッド圧差を利用することで前記回転電機内の水素ガス圧力と密封油圧力の差圧を一定した所定値に保つようにしたものであって、前記サージタンク17として複数のサージタンクユニット17A,17Bを並列に設け、複数の前記サージタンクユニット17A,17Bを選択的に作動させることを特徴とする。
この構成により、複数のサージタンクユニット17A,17Bを選択的に作動させることによって、サージタンクユニット17A,17Bで密封油浄化タンクの作用も行わせることができ、構成を簡潔化できてコストを削減できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムは、前項の構成において、図3に記載の通り、複数の前記サージタンクユニット17A,17Bにおける第1のサージタンクユニット17Aに収容された密封油を前記密封器3に供給する電磁弁241からなる第1の弁装置を設けるとともに、複数の前記サージタンクユニット17A,17Bにおける第2のサージタンクユニット17Bに形成された気相部17gを排気のための真空ポンプ25に連通する電磁弁242からなる第2の弁装置を設けたものであって、しかも、複数の前記サージタンクユニット17A,17Bにおける第1のサージタンクユニット17Aに形成された気相部17gを排気のための真空ポンプ25に連通する電磁弁243からなる第3の弁装置を設けるとともに、複数の前記サージタンクユニット17A,17Bにおける第2のサージタンクユニット17Bに収容された密封油を前記密封器3に供給する電磁弁244からなる第4の弁装置を設けたことを特徴とする。
この構成により、複数のサージタンクユニット17A,17Bにおける選択的作動を的確に遂行できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムは、前項の構成において、電磁弁241〜244からなる第1〜第4の弁装置をマイクロコンピュータ等の情報処理手段におけるソフトウエアとしてのプログラムにより実行されるシーケンス制御により作動させることを特徴とする。
この構成により、密封油の給油作動機能と浄化機能との切換をシーケンス制御により的確に遂行できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムは、前3項における何れかの構成において、サージタンクユニット17Aで構成される第1のサージタンクユニットから密封器3へ密封油を供給する第1のサージタンクユニットの給油作動状態とサージタンクユニット17Bで構成される第2のサージタンクユニットから密封器3へ密封油を供給する第2のサージタンクユニットの給油作動状態とは、サージタンクユニット17Aで構成される第1のサージタンクユニットの給油作動状態が所定時間継続した後、サージタンクユニット17Bで構成される第2のサージタンクユニットの給油作動状態に切り換えられ、サージタンクユニット17Bで構成される第2のサージタンクユニットの給油作動状態が所定時間継続した後、サージタンクユニット17Aで構成される第1のサージタンクユニットの給油作動状態に切り換えられるように、サージタンクユニット17Aとサージタンクユニット17Bとで選択的に給油作動状態が切り換えられることを特徴とする。
この構成により、サージタンクユニット17Aで構成される第1のサージタンクユニットとサージタンクユニット17Bで構成される第2のサージタンクユニットとの給油作動状態を所定期間ごとに交互に切り換えることにより密封油についての給油作動機能と浄化機能とを的確に遂行できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
この発明に係る実施の形態3における回転電機の密封油制御システムは、前項の構成において、図3に記載の通り、前記第2の弁装置242は前記第3の弁装置243における第1のサージタンクユニット17Aに形成された気相部17gを排気のための真空ポンプ25に連通する作動に応じて第2のサージタンクユニット17Bに形成された気相部17gを前記回転電機の封入ガス充填部分と連通するように作動するとともに、前記第3の弁装置243は前記第2の弁装置242における第2のサージタンクユニット17Bに形成された気相部17gを排気のための真空ポンプ25に連通する作動に応じて第1のサージタンクユニット17Aに形成された気相部17gを前記回転電機の封入ガス充填部分GFと連通するように作動することを特徴とする
この構成により、複数のサージタンクユニット17A,17Bにおける気相部17gの回転電機の封入ガス充填部分GFとの連通作用を含む選択的作動を的確に遂行できる回転電機の密封油制御システムを得ることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 回転電機、2 回転軸、3 密封器、4 ループシールタンク、5 密封油処理装置、6 密封油排油管、7 密封油浄化タンク、8 油面調整弁、9 主油タンクからの供給配管、10 逆止弁、11 AC密封油ポンプ、12 圧力調整弁、13 DC密封油ポンプ、14 逆止弁、15 逆止弁、16 密封油フィルタ、17 サージタンク、17A,17Bサージタンクユニット、17g サージタンク気相部、18,18A,18B 油面調整弁、19 供給配管、20 密封油供給配管、21 連結配管、22 油戻し配管、23 差圧補正用調整弁、24,241〜244 電磁弁、25 真空ポンプ、26 屋外放出管。

Claims (9)

  1. 封入ガスを密封した回転電機における軸封部の密封器に密封油を供給する密封油供給回路を備えた回転電機の密封油制御システムにおいて、前記軸封部よりも上方に密封油を収容したサージタンクを設け、前記サージタンクから前記密封器へ密封油を供給するようにしたことを特徴とする回転電機の密封油制御システム。
  2. 前記サージタンクの底部と連通し前記サージタンクに収容された密封油を前記密封器に供給する供給経路を設けるとともに、前記密封器から排出された密封油を前記サージタンクに循環する循環経路を設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の密封油制御システム。
  3. 前記循環経路に密封油を浄化するための密封油浄化タンクを設けたことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の密封油制御システム。
  4. 前記サージタンクに収容された密封油の油面の高さを調整する油面調整弁を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記載の回転電機の密封油制御システム。
  5. 前記サージタンクの気相部と封入ガスが密封された前記回転電機の封入ガス充填部分とを連通する連通配管を設けたことを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の回転電機の密封油制御システム。
  6. 前記サージタンクと前記軸封部との間に差圧補正用調整弁を設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の密封油制御システム。
  7. 前記サージタンクとして複数のサージタンクユニットを並列に設け、複数の前記サージタンクユニットを選択的に作動させることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の密封油制御システム。
  8. 複数の前記サージタンクユニットにおける第1のサージタンクユニットに収容された密封油を前記密封器に供給する第1の弁装置を設けるとともに、複数の前記サージタンクユニットにおける第2のサージタンクユニットに形成された気相部を排気のための真空ポンプに連通する第2の弁装置を設けたものであって、しかも、複数の前記サージタンクユニットにおける第1のサージタンクユニットに形成された気相部を排気のための真空ポンプに連通する第3の弁装置を設けるとともに、複数の前記サージタンクユニットにおける第2のサージタンクユニットに収容された密封油を前記密封器に供給する第4の弁装置を設けたことを特徴とする請求項7に記載の回転電機の密封油制御システム。
  9. 前記第2の弁装置は前記第3の弁装置における第1のサージタンクユニットに形成された気相部を排気のための真空ポンプに連通する作動に応じて第2のサージタンクユニットに形成された気相部を前記回転電機の封入ガス充填部分と連通するように作動するとともに、前記第3の弁装置は前記第2の弁装置における第2のサージタンクユニットに形成された気相部を排気のための真空ポンプに連通する作動に応じて第1のサージタンクユニットに形成された気相部を前記回転電機の封入ガス充填部分と連通するように作動することを特徴とする請求項8に記載の回転電機の密封油制御システム。
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JP2021132449A (ja) * 2020-02-19 2021-09-09 中国電力株式会社 発電設備の冷却装置

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