JP2622043B2 - タービン発電機の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタービン発電機の冷却装
置に係り、特に冷却器が故障して使用不可能になった場
合の固定子枠内の温度とタービン発電機の出力を最適に
制御するタービン発電機の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タービン発電機の機内を効果的に冷却す
る手段としては、空気または水素ガスが冷却媒体として
使用され、この空気または水素ガスの奪った熱はタービ
ン発電機の固定子枠に内臓された空気または水素ガス冷
却器によって冷却されている。

【０００３】図３はこのようなタービン発電機の構造の
一例を示すものである。図３において、固定子枠１の内
面に固定子巻線３が巻装された固定子鉄心２が所定の間
隙を存して取付けられている。この場合、固定子枠１は
固定子鉄心２および固定子巻線３の重量物を保持するた
め、機械的強度を有する溶接構造となっている。

【０００４】固定子枠１と固定子鉄心２との間隙には、
タービン発電機の機内の冷却風路を周方向に形成すると
共に吸入部と排出部に分割するための複数の仕切板４が
軸方向に適宜の間隔を存して配設されている。また、機
内の各部の温度を均一にするため、各仕切板４の周面を
貫通させて複数の通風管５が軸方向に配設されている。

【０００５】一方、固定子鉄心２の中空部に設けられた
回転子６の軸の両端にはファン７が取付けられ、このフ
ァン７により機内の冷却媒体である空気または水素ガス
を機内の固定子鉄心２、固定子巻線３や回転子６を循環
させている。また、固定子枠１の四隅には縦形の空気ま
たは水素ガス冷却器８が配置され、固定子鉄心２、固定
子巻線３や回転子６から発生する熱を奪った空気または
水素ガスを冷却して閉ループでの循環が連続的に行われ
るようにしている。この場合、空気または水素ガス冷却
器８は、冷却水で熱交換されるようになっている。

【０００６】このような構成のタービン発電機にあって
は、空気または水素ガス冷却器８が固定子枠１の四隅に
配置され、冷却風路で機内の各部の温度が均一になるよ
うに形成されているため、４組の空気または水素ガス冷
却器８の１組がチューブの欠損などによって水漏れを起
し、使用不可能になった場合にはこの隅の部分の温度が
上昇し、機内の各部の温度が不均一になる。このため、
使用不可能となった部分の温度は勿論のこと、機内の各
部の温度、さらに回転子６の振動を監視しながら機内の
各部の温度が規定値以下で、しかも均一になるようター
ビン発電機の出力を運転員が手動で下げている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のター
ビン発電機の冷却構造では、空気または水素ガス冷却器
８が固定子枠１の四隅に各１組配置されているため、こ
の内１組の空気または水素ガス冷却器８が使用不可能と
なった場合には、機内の温度が不均一となり、しかも使
用不可能となった隅の部分の温度が規定値を越えること
になり、運転員が各部の温度や回転子６の振動を監視し
ながら、機内の各部の温度を規定値以下で、しかも均一
になるようタービン発電機の出力を下げなればならない
という煩わしさがあるばかりでなく、複雑且つ難しい操
作をしなければならないという難点がある。

【０００８】本発明の目的は、機内の各部に設けられた
温度センサで各部の温度を測定し、固定子枠内に配置さ
れた複数組みの冷却器のうち１組の冷却器でも使用不可
能となった場合にはタービン発電機の出力低減を最小に
抑えるよう制御する機能を持たせることにより、運転員
にかける負担を大幅に軽減することができるタービン発
電機の冷却装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、機内の固定子枠、固定子および回転子に形
成された通風路に空気や水素ガスなどの冷却媒体を回転
軸に取付けられたファンにより循環させ、且つ前記固定
子枠内に前記通風路に面して前記冷却媒体を冷却する複
数組の冷却器を配置してなるタービン発電機の冷却装置
において、前記各冷却器の入口及び出口にそれぞれ設け
られた温度センサと、これら各温度センサにより検出さ
れた温度検出信号がそれぞれ入力され、各冷却器の入口
と出口の温度差を求める温度差演算手段と、この温度差
演算手段で求められた温度差に基いて当該冷却器に欠陥
があるか否かを判定する判定手段と、この判定手段より
判定信号が入力され、各冷却器の欠陥の有無により正常
又は異常である旨を表示する表示手段とを備えた構成と
する。

【００１０】また、機内の固定子枠、固定子および回転
子に形成された通風路に空気や水素ガスなどの冷却媒体
を回転軸に取付けられたファンにより循環させ、且つ前
記固定子枠内に前記通風路に面して前記冷却媒体を冷却
する複数組の冷却器を配置してなるタービン発電機の冷
却装置において、前記各冷却器の入口及び出口にそれぞ
れ設けられた温度センサと、これら各温度センサにより
検出された温度検出信号がそれぞれ入力され、各冷却器
の入口と出口の温度差を求める温度差演算手段と、この
温度差演算手段で求められた温度差に基いて当該冷却器
に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、前記各温度
検出センサにより検出された温度検出信号がそれぞれ入
力され、その温度検出値と規定値とを比較する比較手段
と、前記判定手段より入力される判定信号により各冷却
器の欠陥の有無により正常又は異常である旨を表示する
と共に、前記比較手段より入力される比較結果を表示す
る表示手段と、前記比較手段により温度検出値が規定値
以上であると判定されると前記タービン発電機を駆動す
る原動機のガバナに入力絞り込み信号を与えるガバナ制
御手段とを備えた構成とする。

【００１１】

【作用】このような構成のタービン発電機の冷却装置に
あっては、温度センサにより各冷却器の入口および出口
の温度を検出して、温度差演算手段によりその温度差を
求め、さらに判定手段によりその温度差に基いて当該冷
却器に欠陥があるか否かを判定し、欠陥がない場合には
正常、欠陥がある場合には異常である旨が表示手段に表
示されるので、各冷却器の運転状態を監視できると共
に、欠陥のある冷却器を容易に判別することが可能とな
る。

【００１２】また、比較手段により各温度検出センサに
より検出された温度検出値と規定値とを比較し、判定手
段より入力される判定信号及び比較手段より入力される
比較結果を表示手段に表示するとともに、比較手段によ
り温度検出値が規定値以上であると判定されるとタービ
ン発電機を駆動する原動機のガバナに入力絞り込み信号
をガバナ制御手段に与えてタービン発電機の出力が規定
値以内になるまで低減するようにしているので、機内の
各部の温度を規定値以下に、しかも均一にでき、従来の
ように運転員の判断による煩雑な操作を省くことができ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１４】図１（ａ），（ｂ）は本発明によるタービ
ン発電機の冷却装置の構成例を示し、（ａ）はタービン
発電機の上部の断面図、（ｂ）は軸中心に平面的に展開
して空気または水素ガスの冷却媒体の通風経路を主体に
示す展開図である。なお、図１において、前述した図３
と同一構成部品には同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００１５】図１において、空気または水素ガス冷却器
８は固定子枠１の四隅に各１組配置され、空気または水
素ガスの冷却媒体はファン７によって各仕切板４および
通風管５により形成された通風経路を通って各部を循環
するようになっている。

【００１６】このような通風経路に面して設けられた空
気または水素ガス冷却器８の入口（高温側）と出口（低
温側）に温度センサ９をそれぞれ取付け、その温度検出
信号を図示しない制御装置に入力して空気または水素ガ
ス冷却器８の運転状態を監視すると共に、温度監視を行
う。

【００１７】図２はタービン発電機の機内の各部に取付
けられた温度センサー９より入力される温度検出信号を
処理する制御装置の構成例を示すものである。図２にお
いて、機内の各部の温度センサー９により検出された温
度検出信号は変換器１０１に入力され、ここで信号処理
に必要なレベルに変換して温度差演算部１０２に入力す
る。この温度差演算部１０２は各冷却器の入口（高温
側）と出口（低温側）の温度差を求め、その演算結果を
第１の判定部１０３に与える。この第１の判定部１０３
では各冷却器の入口および出口の温度差が零であるか否
かを判定し、零の場合には該当する冷却器に欠陥がある
とし、また零でない場合には正常であるとしてその旨を
表示部１０４に表示する。

【００１８】さらに、変換器１０１より各部の冷却器の
入口および出口の温度検出信号は比較部１０５に入力さ
れる。この比較部１０５は各部の冷却器の温度と規定値
とを比較し、温度検出値が規定値より小さい場合には正
常とし、温度検出値が規定値より大きい場合にはガバナ
制御部１０６に対して前述した判定部１０３で冷却器に
欠陥がある場合と併せてタービン発電機を駆動する原動
機のガバナに入力絞り込み信号を与えるべく判定信号を
与える。

【００１９】次にこのような構成の制御装置を備えたタ
ービン発電機の冷却装置の作用について述べる。いま、
タービン発電機が運転状態にあれば、ファン７により機
内の冷却媒体である空気または水素ガスが各仕切板４お
よび通風管５により形成された通風経路を通って機内の
固定子鉄心２、固定子巻線３や回転子６の各部に流れ、
熱を奪った冷却媒体は固定子枠１の四隅に配置された空
気または水素ガス冷却器８により冷却され、循環してい
る。このとき、各空気または水素ガス冷却器８のは図２
に示す制御装置に取込まれる。

【００２０】この制御装置では、まず各部の温度センサ
９により検出された温度検出信号を変換器１０１により
信号処理に必要なレベルに変換して温度差演算部１０２
と比較部１０５に入る。温度差演算部１０２では各冷却
器８の入口と出口の温度差を求め、その結果を判定部１
０３に与える。この判定部１０３ではその温度差が零で
あるか否かを判定し、零であれば該当する冷却器に欠陥
があるとしてその旨を表示器１０４に表示する。また、
判定部１０３で温度差が零ではないと判定されると、正
常であるとしてその旨を表示器１０４に表示する。

【００２１】一方、比較部１０５では各冷却器８の入口
および出口の温度検出信号が入力されると、これらの温
度検出値と規定値とを比較し、温度検出値が規定値より
小さい場合には正常であるとしてその旨を表示器１０４
に表示する。また、温度検出値が規定値よりも大きい場
合には前述した判定部１０３で冷却器に欠陥があるとし
た場合と併せてガバナ制御部１０６に対し、タービン発
電機の原動機のガバナに入力絞り込み信号を与えるべく
判定信号を与える。これにより、原動機の入力が絞り込
まれるので、タービン発電機の各部の温度が低下する。
この場合、タービン発電機のような熱容量の大きいもの
では、時定数が大きく、原動機の入力絞り込み信号をガ
バナ１０６に送って出力を低下させても温度センサ９に
より検出される機内各部の温度が変化するまでには時間
がかかる。したがって、比較器１０５では機内各部の温
度検出値が規定値以下になるまでガバナ制御部１０６に
原動機の入力絞り込み信号が与えるべく判定信号が送ら
れる。

【００２２】このように本実施例では、タービン発電機
の機内の固定子枠１の四隅に各１組配置された空気また
は水素ガス冷却器８の入口および出口温度をそれぞれ検
出する温度センサ９を設け、これら温度センサ９により
検出された温度検出信号を制御装置に入力して温度差演
算部１０２により各冷却器８の入口および出口の温度差
を求めると共に、判定部１０３によりその温度差が零で
あるか否かを判定し、零であると判定された場合には該
当する冷却器に欠陥があるとしてその旨を表示部１０４
に表示するようにしているので、各冷却器の運転状態を
監視することができると共に、使用不可能になった冷却
器がどれであるかを容易に判別することができる。ま
た、温度センサ９により検出された機内各部の温度検出
信号は比較部１０５により規定値と比較し、温度検出値
が規定値以上の場合にはガバナ制御部１０６に対して原
動機のガバナに入力絞り込み信号を与えるべく判定信号
を送って原動機の入力を絞り込み、タービン発電機の出
力を低減させるようにしているので、機内の各部の温度
を規定値以下に、しかも均一にでき、従来のように運転
員の判断による煩雑な操作を省略することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、機内
の各部に設けられた温度センサで各部の温度を測定し、
固定子枠内に配置された複数組みの冷却器のうち１組の
冷却器でも使用不可能となった場合にはタービン発電機
の出力低減を最小に抑えるよう制御できるので、運転員
にかける負担を大幅に軽減することができるタービン発
電機の冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタービン発電機の冷却装置の一実
施例を示す構成説明図。

【図２】同実施例における制御装置のブロック回路図。

【図３】タービン発電機全体の概略構成を説明するため
の一部を破断して示す斜視図。

【符号の説明】

１……固定子枠、２……固定子鉄心、３……固定子巻
線、４……仕切板、５……通風管、６……回転子、７…
…ファン、８……冷却器、９……温度センサ、１０１…
…変換器、１０２……温度差演算部、１０５……比較
部、１０６……ガバナ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機内の固定子枠、固定子および回転子に
   形成された通風路に空気や水素ガスなどの冷却媒体を回
   転軸に取付けられたファンにより循環させ、且つ前記固
   定子枠内に前記通風路に面して前記冷却媒体を冷却する
   複数組の冷却器を配置してなるタービン発電機の冷却装
   置において、前記各冷却器の入口及び出口にそれぞれ設
   けられた温度センサと、これら各温度センサにより検出
   された温度検出信号がそれぞれ入力され、各冷却器の入
   口と出口の温度差を求める温度差演算手段と、この温度
   差演算手段で求められた温度差に基いて当該冷却器に欠
   陥があるか否かを判定する判定手段と、この判定手段よ
   り判定信号が入力され、各冷却器の欠陥の有無を表示す
   る表示手段とを備えたことを特徴とするタービン発電機
   の冷却装置。
2. 【請求項２】 機内の固定子枠、固定子および回転子に
   形成された通風路に空気や水素ガスなどの冷却媒体を回
   転軸に取付けられたファンにより循環させ、且つ前記固
   定子枠内に前記通風路に面して前記冷却媒体を冷却する
   複数組の冷却器を配置してなるタービン発電機の冷却装
   置において、前記各冷却器の入口及び出口にそれぞれ設
   けられた温度センサと、これら各温度センサにより検出
   された温度検出信号がそれぞれ入力され、各冷却器の入
   口と出口の温度差を求める温度差演算手段と、この温度
   差演算手段で求められた温度差に基いて当該冷却器に欠
   陥があるか否かを判定する判定手段と、前記各温度検出
   センサにより検出された温度検出信号がそれぞれ入力さ
   れ、その温度検出値と規定値とを比較する比較手段と、
   前記判定手段より入力される判定信号により各冷却器の
   欠陥の有無を表示すると共に、前記比較手段より入力さ
   れる比較結果を表示する表示手段と、前記比較手段によ
   り温度検出値が規定値以上であると判定されると前記タ
   ービン発電機を駆動する原動機のガバナに入力絞り込み
   信号を与えるガバナ制御手段とを備えたことを特徴とす
   るタービン発電機の冷却装置。