《電力》〈火力〉[H23:問2] 水素冷却発電機の水素ガスシール装置に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

次の文章は，水素冷却発電機の水素ガスシール装置に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

水素冷却発電機では，加圧した水素が発電機外に漏出するのを防ぐために，水素ガスシール装置を備える。水素ガスシールは，\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)とシールケーシング内に取りつけた\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)の間げきに，機内水素ガスより若干\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)圧力の\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)を供給することにより行われ，このシール\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)は\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)と\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)の間げきを通って水素ガス側と空気側に流出し，水素ガスが機外へ漏出するのを防止する。

シール\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)の制御方式のうち，\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \)方式は，シール\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)の供給回路を空気側と水素側に分けてシールする方法である。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　油　　　&（ロ）&　回転子軸　　　&（ハ）&　空　気 \\[ 5pt ] &（ニ）&　蒸　気　　　&（ホ）&　ガスケット　　　　　　&（ヘ）&　固定子枠 \\[ 5pt ] &（ト）&　シールリング　　　　　　&（チ）&　高　い　　　&（リ）&　複　流 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　軸　受　　　&（ル）&　連続掃気　　　&（ヲ）&　真空処理 \\[ 5pt ] &（ワ）&　ブラシ　　　&（カ）&　低　い　　　&（ヨ）&　水
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

　水素発電機の水素ガス密封油に関する問題です。水素冷却方式の水素に関する問題ではなく密封油に関する問題を出題するところが一種向けと言えないでもないですが，本問は火力発電所の専門家が理解すべき内容で重箱の隅をつつくような問題です。

【用語の解説】

（イ）油
　水素ガスの漏れと空気の侵入を防ぐために，軸受に密封油を供給します。

（ロ）回転子軸
　回転子の軸です。現在の大型汽力発電所では一般に界磁を回転子としています。

（ハ）空気
　小容量火力では経済性等を考慮し，水素冷却ではなく空気冷却を採用しています。

（ニ）蒸気
　タービンの蒸気漏れもしくは空気の侵入を防ぐために，グランド蒸気というものを供給しますが，発電機密封には扱われません。

（ホ）ガスケット
　密封油配管のつなぎ部には使用されますが，本問の該当部には使用されません。

（ヘ）固定子枠
　一般的に火力発電では電機子を固定子としています。

（ト）シールリング
　発電機側（水素）と発電機外側（空気）を区切るためのリングです。回転子に取りつけ，回転子と一緒に回転し，高い耐摩耗性を有する特長があります。

（リ）複流
　水素側と空気側で密封油を供給する場所を分け，空気の侵入を減らすことができる方式です。

（ヌ）軸受
　回転子の荷重を受ける場所のことをいいます。

（ル）連続掃気
　水素を連続的に供給して機内の純度を保つ方式です。構造が簡単で他の方式に比べ比較的安価であるため、小容量機に向いています。

（ヲ）真空処理
　発電機に供給し，空気を含んだ密封油を真空処理して空気を取り除き、再供給する方式です。

（ワ）ブラシ
　発電機の回転部（スリップリング）を系統に供給する際に必要な部品で擦れるため定期的な交換が必要な部品です。現在はブラシレス発電機の方が主流です。

（ヨ）水
　火力発電設備の大容量化に伴い，水素より冷却効果が高い固定子水冷却方式が採用されています。密封には使用されません。

【解答】

(1)解答：ロ
　題意より，解答候補は（ロ）回転子軸，（ヘ）固定子枠，となると思います。
　水素ガスシールは可動部である回転子軸と固定されているシールケーシングの間にどうしても発生する空げきをシールするためのものです。

(2)解答：ト
　題意より，解答候補は（ホ）ガスケット，（ト）シールリング，（ワ）ブラシ，になると思います。
　用語解説の通り，回転子軸とシールケーシング内に取り付けるのはシールリングとなります。

(3)解答：チ
　題意より，解答候補は（チ）高い，（カ）低い，になると思います。
　油の圧力が低いと空気や水素が密封油系統に侵入してしまうので，機内水素ガスより高くし，水素ガスが機外に漏出することを防ぎます。

(4)解答：イ
　題意より，解答候補は（イ）油，（ハ）空気，（ニ）蒸気，（ヨ）水，になると思います。
　水素発電機の密封に使用されるのは油です。

(5)解答：リ
　題意より，解答候補は（リ）複流，（ル）連続掃気，（ヲ）真空処理，となると思います。
　このうち空気側と水素側への供給を分ける方式は複流方式です。