JPH0769038B2 - 油加温装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸受潤滑や機器操作用の油をその作用を円滑
にするために加温する油加温装置、特に火力，原子力発
電設備における油加温装置に関する。

〔従来の技術〕

各種の機械設備では機器の回転や摺動部にはその作動を
円滑にするため、あるいは制御機器を作動するために油
が使用される。例えば火力，原子力発電プラントでは、
高温で高速回転するタービン車軸等の潤滑のために大量
の油が使用される。また同時にプラントの出力を負荷に
合わせて調整する制御機器やその指令に基づいてタービ
ンに流入する蒸気の量を加減する弁の操作等に圧油が使
用されている。

このような油を使用するシステムとして第３図に示す系
統に構成されたものが知られている。図において、油タ
ンク１内の油は油ポンプ２により圧力をもった油となっ
て油配管３を経て送り出される。この油の一部はそりま
ま制御機器4,弁操作器５等に使用され、また一部は油冷
却器６を経て所定の温度に冷却されて軸受７に供給され
る。軸受７ではタービン運転時軸受の摩擦損失や高温の
タービン車軸より伝播される熱により加温され、温度が
上昇して油タンク１へ戻る。

一方、冷却水は河川，海，冷却水タンク等の冷却水源８
より冷却水ポンプ９により送出され、油冷却器６内の伝
熱管6aに接続する冷却水配管10により各種被冷却器11や
油冷却器６に分配され、各冷却器で冷却作用をした後、
排水路12へ排出される。なお冷却水配管10は油冷却器用
の入口弁17と出口弁18とを備えている。油冷却器６では
これを通流する油が軸受７で受けた熱を冷却水と熱交換
し油温を適正値に保っている。

ところで油系統にて循環使用される油の温度はある適正
な範囲に維持される必要がある。すなわち、油温が高過
ぎる場合軸受７における冷却効果が減少すると共に、油
自体の劣化が早まり、早期に油を交換する必要が生ず
る。また、油温が低過ぎると、油の特性上、その粘度が
著しく増大し、流動性が悪くなるので、特に制御機器４
や弁操作器５等では応答性が悪くなり機能を満足しなく
なる。このため、通常、油タンク１内は55℃〜65℃程度
に、また軸受７の入口では45℃〜50℃程度になるように
油冷却器６の冷却水量や油の循環量を調整している。

さて、通常運転中は上述の通りであるが、プラントが定
期点検等で長期停止した場合、油系統内の油は大気温と
同じまで温度が下がり、特に冬期や寒冷地では０℃近く
まで油温が下がり、このままでは油の粘度が高くなり、
このため特に制御機器４や弁操作器５は十分な機能が発
揮できない。これを防止するため一般には第４図に示す
ように油タンク１にヒータを設置する場合が多い。ヒー
タはタンク内の油中に浸漬するもの（内部ヒータ13）
や、タンク外部から加温するもの（外部ヒータ14）等が
使用される。これらのヒータの加温源には一般に電気や
蒸気が使用され、これらのヒータによりプラント起動に
先だってタンク内油温を30℃〜40℃程度まで加温し、油
系統機器が十分機能を発揮できる状態にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

プラント起動前の油タンク１内の油を加温する場合、内
部ヒータ13や外部ヒータ14による加熱は次のような問題
を有している。

（１）油を直接加熱するので、ヒータ近傍の油は局部加
熱されるおそれが大きく、このため油の劣化を早める。

（２）内部ヒータ13の場合はヒータ表面に、外部ヒータ
14の場合はタンク底内面に油の局部過熱による酸化物が
堆積し、ヒータの伝熱を妨げる。

（３）油を直接過熱するため、操作上の不都合、例えば
加温のし過ぎ、あるいは油面の低下による発熱体の露出
等があった場合には最悪の場合油の引火による火災に至
る心配があり、このために各種の警報や安全装置が必要
となり設備費が高くなる。

上記の問題を解決するものとして油タンクの油をヒータ
により加熱する代わりに、冷却水を加温してこの加温さ
れた冷却水により油冷却器６を通流する油を昇温するこ
とが考えられ、この方法として第５図に示すように冷却
水配管10の入口弁17と油冷却器６との間の入口管10aに
蒸気吹込装置15を設けることが考えられる。この場合蒸
気吹込装置15に図示しない蒸気供給源から蒸気配管16を
経て蒸気を供給して冷却水を加温し、昇温した冷却水を
油冷却器６の伝熱管6aに通流することにより油冷却器６
の容器6b内を流れる油を加温する。

しかしながらこの方法では油冷却器出口温度を所定の温
度に昇温する場合、第６図の油冷却器における熱交換時
の温度線図に示すように熱的に極めて不経済になる。す
なわち油冷却器６に通流する油を加温する場合、入口温
度が５℃の冷却水を、蒸気吹込装置による蒸気供給によ
り50℃に昇温し、この昇温した冷却水を油冷却器に通流
することにより昇温した冷却水と油とを熱交換させて油
を加温し、入口温度35℃の油を出口温度40℃の油に昇温
する。この場合油にΔT₁＝５℃分のエネルギーを与える
ために冷却水にΔT₂＝40℃に相当する無駄なエネルギー
を放水路12（第５図参照）に放出するという問題があ
る。

また、上記の問題を避けるためには、45℃の排水を排水
路へ捨てるのではなく、油冷却器６の入口へ還流してや
ることができれば好都合であるが、それには新たなポン
プを必要とし、設備費が高くなるという問題がある。ま
た冷却水ポンプ９を使用した場合には各種被冷却器11へ
も温水が分配されることとなり極めて不都合である。

本発明の目的は、油の加温時、油の劣化を防ぎ、低廉な
設備費で熱経済がよく、かつ安全にプラント起動前に油
系統の油温を所定の温度まで加温することのできる油加
温装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によれば容器内に油
流路と冷却水流路とを有し、前記油流路を通流する油
と、前記容器に接続される入口弁を備えた入口管および
出口弁を備えた出口管から供給，排出されて前記冷却水
路を通流する冷却水とが熱交換する油冷却器において、
前記油冷却器をバイパスして入口弁と出口弁のそれぞれ
と油冷却器との間の入口管と出口管に接続する還流管路
を設け、この還流管路に蒸気供給源からの蒸気を駆動流
体とし、冷却水を被駆動流体として冷却水を冷却水流路
に還流管路を経て循環させる蒸気インゼクタと弁とを設
けて油加温装置を構成するものとする。

〔作用〕

入口弁と出口弁のそれぞれと油冷却管との間の入口管と
出口管とに接続される還流管路と油冷却器の容器内の冷
却水流路とは入口管、出口管を介して冷却水の循環管路
を形成する。したがって還流管路に設けられた蒸気イン
ゼクタに蒸気供給源から蒸気を供給すれば、蒸気インゼ
クタのポンプ作用により冷却水は前記循環管路を循環し
て流れる。この際、循環する冷却水は蒸気インゼクタに
供給される蒸気により昇温されて冷却水流路を流れる。
したがって油冷却器の油流路を流れる低温の油は昇温さ
れた冷却水と熱交換することにより加温される。なお、
蒸気の凝縮による凝縮水は出口弁を微開して循環管路外
に流出させることができるので、循環管路には所定量の
昇温された冷却水の循環が可能となる。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による油加温装置の系統図であ
る。なお第１図および後述する第２図において第３図，
第５図と同一な部品には同じ符号を付し、その説明を省
略する。第１図において油冷却器６の伝熱管6aに連通し
て油冷却器６に接続され、冷却水配管10の入口弁17と出
口弁18のそれぞれと油冷却器６との間の入口管10aと出
口管10bとに接続して還流管路19が設けられている。還
流管路19には図示しない蒸気供給源から蒸気が蒸気管22
を経て供給される蒸気インゼクタ21と止め弁20とが設け
られている。

なお、第２図は第１図の蒸気シンゼクタ21と止め弁20と
を備えた還流管路19を備える油加温装置を配置した系統
図である。

つぎに上記の構成による油加温装置によりプラント起動
前の低温の油を加温する運転方法について説明する。油
系統内の油を加温する際には冷却水配管10の入口弁17を
全閉、出口弁18を微開にし、また還流管路19の止め弁20
を全開にする。つぎに図示しない蒸気供給源から蒸気を
蒸気インゼクタ21に供給すると、蒸気インゼクタのポン
プ作用により冷却水は還流管路19→入口管10a→伝熱管6
a→出口管10b→還流管路19の順で循環するとともに冷却
水は供給される蒸気により加温されて昇温する。

一方、油系統の油は油ポンプ２を起動することにより油
冷却器６の容器6b内に流れ、伝熱管6aを流れる昇温され
た冷却水（温水）と熱交換して加温され、油系統の低温
の油は昇温することができる。

なお、蒸気インゼクタ21に供給された蒸気は冷却水によ
り凝縮されるが、この凝縮水量は微開にした出口弁18か
ら放水路12に排出される。このときの排水路へ排出され
る温水は僅かであるため、損失となるエネルギーは事実
上無視できる。

なお、冷却水側の温度が上がり過ぎる場合には入口弁17
を少し開いて冷たい冷却水を注入することにより容易に
温水の温度を調節できる。

なお、通常運転時に還流管路19の止め弁20を全閉にして
冷却配管10に冷却水を通流させるので、冷却系統の機能
を妨げることはなく、また冷却水の流れを妨げることも
ない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば蒸気イ
ンゼクタと弁を備えた還流管路を設け、この還流管路と
油冷却器の冷却水流路とで循環管路を形成し、蒸気イン
ゼクタに供給される蒸気により冷却水を加温して温水に
しながらこの温水を循環管路に循環させ、油冷却器の油
流路を通流する低温の油を加温するようにしたことによ
り、熱経済がよく、また油を過熱することがないので、
油の劣化を起こさず、また、冷却水の温度の調節は極め
て容易であり、油を温水により加熱するので、火災等の
心配は全く無く、したがってその安全装置等の設備費が
節減できる。

なお、本装置の使用はプラントの起動時の加温のみなら
ずプラントの新設時や改造時の油系統のフラッシング目
的での油の加温にも利用できるという効果もある

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による油加温装置の系統図、第
２図は第１図の油加温装置を備えた油系統と冷却水系統
を示す系統図、第３図は従来の油系統と冷却水系統を示
す系統図、第４図は第３図の油タンク内の油を加温する
手段を示す系統図、第５図は油系統と冷却水を加温する
蒸気吹込装置を備えた冷却水系統とを示す系統図、第６
図は第５図の冷却水系統を流れる温水と油系統を流れる
油との油冷却器における熱交換状態を示す温度線図であ
る。 6:油冷却器、6a:伝熱管、6b:容器、10a:入口管、10b:出
口管、17:入口弁、18:出口弁、19:還流管路、20:止め
弁、21:蒸気インゼクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内に油流路と冷却水流路とを有し、前
   記油流路を通流する油と前記容器に接続される入口弁を
   備えた入口管および出口弁を備えた出口管から供給，排
   出されて前記冷却水路を通流する冷却水とが熱交換する
   油冷却器において、この油冷却器をバイパスして入口弁
   と出口弁のそれぞれと油冷却器との間の入口管と出口管
   とに接続する還流管路を設け、この還流管路に蒸気供給
   源からの蒸気を駆動流体とし、冷却水を被駆動流体とし
   て冷却水を冷却水流路に還流管路を経て循環させる蒸気
   インゼクタと弁とを設けたことを特徴とする油加温装
   置。