JP6026941B2 - タービンの回転軸シール方法 - Google Patents
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Description
ここで、本発明のタービンの回転軸シール方法は、低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システムにおいて使用される。なお、本発明のタービンの回転軸シール方法を用いるバイナリー発電システムは、アンモニア、ブタン、ペンタン等の単体を低沸点媒体として用いるランキンサイクル方式のバイナリー発電システムであってもよいし、水とアンモニアとの混合物を低沸点媒体として用いるカリーナサイクル方式のバイナリー発電システムであってもよい。
図1に、本発明のタービンの回転軸シール方法の一例を適用したバイナリー発電システムの一例の概略構成を示す。このバイナリー発電システム10は、カリーナサイクル方式のバイナリー発電システムである。
そして、このタービンTでは、一対の軸受131,132は第2ケーシング部材102の内側に設けられている。また、図2では左側(羽根車120側)に位置する第1メカニカルシール部材141は、第1ケーシング部材101の内周面と、回転軸110の外周面との間に設けられている。更に、図2では右側に位置する第2メカニカルシール部材142は、第3ケーシング部材103の内周面と、回転軸110の外周面との間に設けられている。
なお、タービンTの回転軸110は、下記の回転軸シール方法を用いてシールされている。そして、このバイナリー発電システム10では、タービンTの回転軸110が下記の方法を用いてシールされているので、羽根121に噴き付けられた低沸点媒体蒸気がタービンT内を通ってバイナリー発電システム10の外へと漏れるのを防止することができる。
図2に示すタービンTの回転軸110は、メカニカルシール部材141,142と、ケーシング100内に流通させた所定圧力の冷却液とを用いてシールされている。具体的には、タービンTでは、ケーシング100内のメカニカルシール部材141,142間に位置する空間Sに所定圧力の冷却液を流通させることにより、羽根121に噴き付けられた低沸点媒体蒸気がタービンT内を通って蒸気のまま外部へと漏れるのを防止している。
なお、ケーシング100内への冷却液の供給は、図2では下側で第2ケーシング部材102の外周面と内周面102Aとを連通する冷却液供給口151を介して行うことができる。また、ケーシング100内からの冷却液の排出は、図2では上側で第2ケーシング部材102の外周面と内周面102Aとを連通する冷却液排出口152を介して行うことができる。因みに、冷却液の供給は、図1に示すように冷却液ポンプP2を用いて行うことができる。
羽根車120側でメカニカルシールを構成する第1メカニカルシール部材141の内周面と回転軸110の外周面との間にはメカニカルシールを形成するための微小な隙間が形成されているので、冷却液の供給圧力を羽根121に噴き付けられた低沸点媒体蒸気の圧力以上にすると、当該微小な隙間を通って冷却液が羽根車120側(閉ループ内)へと漏れ出す。従って、閉ループ内を循環している低沸点媒体の組成が変化してバイナリー発電システム10の性能が低下するのを抑制する観点から、冷却液の供給圧力は、低沸点媒体蒸気の圧力よりも低い圧力にする必要がある。
なお、供給圧力の制御には、PID制御などの既知の制御手法を用いることができる。
なお、第2メカニカルシール部材142の摩擦による損傷の抑制は、例えば、冷却液の供給圧力を、低沸点媒体蒸気の圧力未満かつ大気圧以上にしておくことで達成することができる。
また、本発明のタービンの回転軸シール方法を適用したバイナリー発電システムは、流体加熱器や蒸気加熱器を有していなくてもよい。更に、本発明のタービンの回転軸シール方法を適用するタービンは、羽根車を回転軸の中央部に固定し、羽根車の軸線方向両側に、メカニカルシール部材を備え、且つ、冷却液が流通されるケーシングを設けた構造(即ち、回転軸を両側で支持する構造)であってもよい。
2 再生熱交換器
3 蒸発器
4 流体加熱器
5 分離器
6 蒸気加熱器
7 吸収器
8 凝縮器
9 発電機
10 バイナリー発電システム
T タービン
P1 媒体送液ポンプ
P2 冷却液ポンプ
100 ケーシング
101 第1ケーシング部材
102 第2ケーシング部材
103 第3ケーシング部材
102A 内周面
110 回転軸
120 羽根車
121 羽根
122 噴出ノズル
131,132 軸受
141,142 メカニカルシール部材
151 冷却液供給口
152 冷却液排出口
Claims (3)
- 低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電において使用されるタービンの回転軸シール方法であって、
前記タービンは、ケーシングと、前記ケーシングを貫通する回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記ケーシング内で前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸の、前記ケーシング内に位置する部分の軸線方向両端部の外周面側にそれぞれ配置されたメカニカルシール部材とを備えており、
前記タービンの前記ケーシング内に冷却液を流通し、
前記ケーシング内への前記冷却液の供給圧力を、前記羽根車を回転させる前記低沸点媒体の蒸気の圧力よりも低くする、
ことを特徴とするタービンの回転軸シール方法。 - 前記羽根車側に位置するメカニカルシール部材の温度が、前記低沸点媒体の蒸気の凝縮点未満の温度となるように前記冷却液を流通することを特徴とする、請求項1に記載のタービンの回転軸シール方法。
- 前記羽根車を回転させた前記低沸点媒体の蒸気の圧力を測定し、
測定した蒸気の圧力に基づいて、前記ケーシング内への前記冷却液の供給圧力が前記測定した蒸気の圧力未満となるように前記冷却液の供給手段を制御することを特徴とする、請求項1または2に記載のタービンの回転軸シール方法。
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Family
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