JP2008163923A - Natural gas compressor - Google Patents

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Seiji Iwawaki
誠二 岩脇
Fumihiko Yokoyama
文彦 横山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in viscosity of grease, prevent the volume of the grease from decreasing over time, reduce maintenance, and reduce maintenance costs in an oilless natural gas compressor using a bearing having the grease encapsulated therein. <P>SOLUTION: This natural gas compressor uses the oilless bearing having the grease encapsulated in rotary bearing parts 3, 12. The grease encapsulated in the bearing has a PFPE system as a base material expressed by F-[CF(-CF<SB>3</SB>)-CF<SB>2</SB>-O]<SB>n</SB>-CF<SB>2</SB>CF<SB>3</SB>(n=7 to 60 in the expression), and contains PTFE as a thickener, and sodium nitrite as an additive. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、天然ガスを高圧に圧縮する天然ガス圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a natural gas compressor that compresses natural gas to a high pressure.

ガス、例えば天然ガスをガス圧縮機で高圧に圧縮する場合、圧縮した天然ガスに潤滑油が混入することは好ましくない。この為、圧縮機の回転軸受部からの潤滑油の飛沫が発生することを避ける為、従来、ガス圧縮機には高粘度の鉱油系の汎用グリースが封入された軸受が用いられている。   When compressing gas, for example, natural gas, to a high pressure with a gas compressor, it is not preferable that lubricating oil is mixed into the compressed natural gas. For this reason, in order to avoid occurrence of splashing of lubricating oil from the rotary bearing portion of the compressor, conventionally, a bearing in which a high-viscosity mineral oil-based general-purpose grease is enclosed is used for the gas compressor.

ところが、天然ガス雰囲気では天然ガスがグリースに溶込むという現象が見られる。天然ガスがグリースに溶込むことで気泡の発生、粘度低下を起し、封入したグリースが軸受から漏出して減容し、充分な潤滑が行えない状態となる。この為、グリースの補充の為、定期的なメンテナンスが必要となり、メンテナンスコストが高くなり、又稼働率が低下する。   However, in a natural gas atmosphere, a phenomenon that natural gas dissolves in grease is observed. When natural gas dissolves in the grease, bubbles are generated and the viscosity is lowered. The enclosed grease leaks from the bearing and reduces its volume, resulting in a state where sufficient lubrication cannot be performed. For this reason, periodic maintenance is required for replenishing grease, resulting in an increase in maintenance costs and a reduction in operating rate.

特開2000−303088号公報JP 2000-303088 A

本発明は斯かる実情に鑑み、グリースを封入した軸受を使用した無給油式の天然ガス圧縮機に於いて、グリースの粘度低下、グリースの経時的な減容を防止し、メンテナンスの軽減、メンテナンス費の低減を図るものである。   In view of such circumstances, the present invention provides a lubrication-free natural gas compressor that uses a grease-enclosed bearing to prevent a decrease in grease viscosity and a decrease in grease volume over time. This is intended to reduce costs.

本発明は、回転軸受部にグリースが封入された無給油式軸受が用いられる天然ガス圧縮機であって、前記軸受には下記化1で表されるPFPE系を基材とし、増ちょう剤としてPTFE、添加剤として亜硝酸ナトリウムを含有するグリースが封入された天然ガス圧縮機に係るものである。
(化1)
F−(CF−CF−O)−CFCF

CF
(n=7〜60)
The present invention is a natural gas compressor in which an oil-free bearing in which grease is sealed in a rotary bearing portion is used, and the bearing is based on a PFPE system represented by the following chemical formula 1 as a thickener. This relates to a natural gas compressor in which grease containing PTFE and sodium nitrite as an additive is enclosed.
(Chemical formula 1)
F- (CF-CF 2 -O) n -CF 2 CF 3

CF 3
(N = 7-60)

本発明によれば、回転軸受部にグリースが封入された無給油式軸受が用いられる天然ガス圧縮機であって、前記軸受には下記化1で表されるPFPE系を基材とし、増ちょう剤としてPTFE、添加剤として亜硝酸ナトリウムを含有するグリースが封入されたので、天然ガスがグリースに溶込むことが抑制され、粘度低下による軸受からの漏出を防止し、グリース不足による焼付き防止、メンテナンスの軽減、メンテナンス費の低減が図れるという優れた効果を発揮する。
(化1)
F−(CF−CF−O)−CFCF

CF
(n=7〜60)
According to the present invention, there is provided a natural gas compressor in which an oil-free bearing in which grease is sealed in a rotary bearing portion is used, wherein the bearing is based on a PFPE system represented by the following chemical formula 1, Since grease containing PTFE as an agent and sodium nitrite as an additive is sealed, natural gas is prevented from dissolving in the grease, preventing leakage from the bearing due to a decrease in viscosity, preventing seizure due to insufficient grease, It has the excellent effect of reducing maintenance and reducing maintenance costs.
(Chemical formula 1)
F- (CF-CF 2 -O) n -CF 2 CF 3

CF 3
(N = 7-60)

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図1に於いて、本発明が実施される天然ガス圧縮機の概略を説明する。   First, referring to FIG. 1, an outline of a natural gas compressor in which the present invention is implemented will be described.

図1は、複数の圧縮ユニットを有する多筒式ガス圧縮機の、1つの圧縮ユニット、例えば高圧段の圧縮ユニット1を示している。     FIG. 1 shows one compression unit, for example, a compression unit 1 of a high-pressure stage, of a multi-cylinder gas compressor having a plurality of compression units.

図1中、2はクランクケースを示し、該クランクケース2にクランク軸3が回転自在に支持され、該クランク軸3にクランク軸受4を介してコネクティグロッド5が回転自在に設けられている。   In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a crankcase. A crankshaft 3 is rotatably supported on the crankcase 2, and a connecting rod 5 is rotatably provided on the crankshaft 3 via a crank bearing 4.

前記クランクケース2にはクロスヘッドガイド6が放射状に連設され、該クロスヘッドガイド6に該クロスヘッドガイド6と同一軸心上に高圧段シリンダ7が連設されている。又前記クロスヘッドガイド6の頭部には弁ユニット8が設けられている。   A crosshead guide 6 is radially connected to the crankcase 2, and a high-pressure stage cylinder 7 is connected to the crosshead guide 6 on the same axis as the crosshead guide 6. A valve unit 8 is provided at the head of the crosshead guide 6.

前記クロスヘッドガイド6にはクロスヘッド9が摺動自在に嵌合され、前記高圧段シリンダ7にはピストン11が摺動自在に嵌合され、前記クロスヘッド9はクロスヘッド軸受12を介して前記コネクティグロッド5に連結され、前記ピストン11と前記クロスヘッド9とはピストンロッド13によって連結されている。   A crosshead 9 is slidably fitted to the crosshead guide 6, and a piston 11 is slidably fitted to the high-pressure stage cylinder 7. The crosshead 9 is connected to the crosshead 9 via a crosshead bearing 12. Connected to the connecting rod 5, the piston 11 and the crosshead 9 are connected by a piston rod 13.

モータ(図示せず)等の駆動源により、前記クランク軸3を回転させることで、前記コネクティグロッド5、前記クロスヘッド9、前記ピストンロッド13を介して前記ピストン11が前記高圧段シリンダ7内を往復動してガスを圧縮し、圧縮されたガスは前記弁ユニット8を介して吐出される。   By rotating the crankshaft 3 by a driving source such as a motor (not shown), the piston 11 moves through the high pressure stage cylinder 7 via the connecting rod 5, the crosshead 9, and the piston rod 13. The gas is compressed by reciprocating, and the compressed gas is discharged through the valve unit 8.

本発明に係るガス圧縮機の前記クランク軸3、前記クロスヘッド軸受12について説明する。   The crankshaft 3 and the crosshead bearing 12 of the gas compressor according to the present invention will be described.

前記クランク軸3、前記クロスヘッド軸受12は、それぞれグリースが封入された無給油式の軸受であり、封入されるグリースについて以下説明する。   The crankshaft 3 and the crosshead bearing 12 are oil-free bearings each filled with grease, and the grease to be filled will be described below.

本発明者は、天然ガス雰囲気では天然ガスがグリースに溶込み、グリースの粘度が低下し、粘度低下により、グリースが軸受から漏出することを考慮し、天然ガスの溶込み防止、粘度低下防止を目的としてグリースの評価を行った。   In consideration of the fact that natural gas dissolves in grease in a natural gas atmosphere and the viscosity of the grease decreases, and that the grease leaks out of the bearing due to the decrease in viscosity, the inventor prevents natural gas from entering and prevents the viscosity from decreasing. The grease was evaluated for the purpose.

グリースを評価する場合の評価項目として、ちょう度、重量変化、構造変化を選択した。   Consistency, weight change, and structural change were selected as evaluation items when evaluating grease.

ちょう度について、ちょう度とグリースの漏れについての関係を図2に示す。   Regarding the consistency, the relationship between the consistency and grease leakage is shown in FIG.

図2に示される様に、ちょう度(JIS規格:JIS−K−2220で定められているグリースの硬さを示す値で、流動性を表す目安)と漏れ量(封入グリース重量に対する減少量の割合%)とは相関関係があり、ちょう度が増大(軟化)することに対して漏れ量も増大する。従って、ちょう度が増大するかどうかを評価の対象とした。   As shown in FIG. 2, the consistency (JIS standard: a value indicating the hardness of grease defined in JIS-K-2220, a guideline indicating fluidity) and the amount of leakage (the amount of decrease relative to the weight of enclosed grease). %)), And the amount of leakage increases as the consistency increases (softens). Therefore, it was set as the object of evaluation whether the consistency increased.

又、品質の安定性を考慮してグリースの構造変化があるかどうか、物理的な安定性を考慮してグリースの減容があるかどうかを評価の対象とした。   In addition, it was evaluated whether there was a change in the structure of the grease in consideration of the stability of the quality, and whether there was a volume reduction of the grease in consideration of the physical stability.

本発明は、実験等によりCNG(Compressed Natural Gas)に対しPFPE(パーフルオロポリエーテル:Perfluoropolyether)を基材とするグリースは相溶性がなく、又鉱油を基材とするグリース、ポリオールエステル系(POE)を基材とするグリースは相溶性があることを確認した。   According to the present invention, grease based on PFPE (perfluoropolyether) is not compatible with CNG (Compressed Natural Gas) by experiments or the like, and grease or polyol ester (POE) based on mineral oil is not compatible. ) Was confirmed to be compatible.

図3(A)は、CNG6kgf/cm圧力下で、500時間経過した場合の、PFPEを基材とするグリース(A-1〜A-4)のちょう度変化を示し、図3(B)は、同条件での鉱油系グリース(B-1〜B-4)のちょう度変化を示している。図3(A)中の、PFPEを基材とするグリースではちょう度は殆どが減少し、増加する場合も増加量は小さい。これに対し、図3(B)中の、鉱油系グリースでは、ちょう度の減少はなく、殆どが大きく増加している。 FIG. 3 (A) shows the change in consistency of grease (A-1 to A-4) based on PFPE when 500 hours have passed under a CNG 6 kgf / cm 2 pressure, and FIG. 3 (B) Shows changes in consistency of mineral oil-based greases (B-1 to B-4) under the same conditions. In the grease based on PFPE in FIG. 3A, the consistency is almost reduced, and the increase is small when increasing. On the other hand, in the mineral oil-based grease in FIG. 3 (B), there is no decrease in consistency, and most of the grease is greatly increased.

又、図4は、CNG6kgf/cm圧力下で、500時間経過した場合の重量変化を示しており、PFPEを基材とするグリース(A-4)と鉱油系グリース(B-1)の重量変化が示されている。図示の如く、PFPEを基材とするグリースでは、時間の経過に拘らず重量変化はないが、鉱油系グリースでは時間と共に重量が増大する。 FIG. 4 shows the change in weight when 500 hours have passed under 6 kgf / cm 2 pressure. The weight of grease (A-4) and mineral oil grease (B-1) based on PFPE Changes are shown. As shown in the figure, the weight of the grease based on PFPE does not change over time, but the weight of mineral oil grease increases with time.

尚、他のPFPEを基材とするグリース、他の鉱油系グリースはそれぞれ同様の傾向を示すので、図示を省略している。   Since other PFPE-based greases and other mineral oil-based greases have the same tendency, illustration is omitted.

従って、本発明のガス圧縮機の軸受に使用するグリースにはちょう度の増大がなく、又重量の変化がないPFPEを基材とするグリースが適する。   Therefore, the grease used for the bearing of the gas compressor of the present invention is a grease based on PFPE that does not increase the consistency and does not change in weight.

次に、CNG6kgf/cm圧力下での、PFPEを基材とするグリースの構造変化について評価した。 Next, the structural change of the grease based on PFPE under the pressure of CNG 6 kgf / cm 2 was evaluated.

図5は、PFPEを基材とするグリース(A-1)について、試験前、CNG6kgf/cm圧力下で336時間経過後のスペクトル変化(構造変化)を示している。 FIG. 5 shows the spectral change (structural change) of the grease (A-1) based on PFPE before the test and after 336 hours under CNG 6 kgf / cm 2 pressure.

図中、縦軸は吸収率、横軸は波長を示している。又、スペクトル曲線の実線は試験前、破線は経過後を示している。   In the figure, the vertical axis indicates the absorptance and the horizontal axis indicates the wavelength. In addition, the solid line of the spectrum curve shows before the test, and the broken line shows after the test.

図6は、PFPEを基材とするグリース(A-2)について、試験前、CNG6kgf/cm圧力下で504時間経過後のスペクトル変化(構造変化)を示している。 FIG. 6 shows the spectral change (structural change) of the grease (A-2) based on PFPE before the test and after 504 hours under CNG 6 kgf / cm 2 pressure.

図中、スペクトル曲線の実線は試験前、破線は経過後を示している。   In the figure, the solid line of the spectrum curve shows before the test, and the broken line shows after the test.

図7は、PFPEを基材とするグリース(A-3)について、試験前、CNG6kgf/cm圧力下で672時間経過後のスペクトル変化(構造変化)を示している。 FIG. 7 shows the spectral change (structural change) of PFPE-based grease (A-3) before the test and after 672 hours under CNG 6 kgf / cm 2 pressure.

図中、スペクトル曲線の実線は試験前、破線は経過後を示している。   In the figure, the solid line of the spectrum curve shows before the test, and the broken line shows after the test.

図8は、PFPEを基材とするグリース(A-4)について、試験前、CNG6kgf/cm圧力下で504時間経過後のスペクトル変化(構造変化)を示している。 FIG. 8 shows the spectral change (structural change) of the grease (A-4) based on PFPE before the test and after 504 hours under CNG 6 kgf / cm 2 pressure.

図中、スペクトル曲線の実線は試験前、破線は経過後を示している。   In the figure, the solid line of the spectrum curve shows before the test, and the broken line shows after the test.

図5〜図8に示される様に、PFPEを基材とするグリースでも構造の相違により、構造変化の程度に差異が生じることが分る。   As shown in FIG. 5 to FIG. 8, it can be seen that the difference in the structural change is caused by the difference in structure even in the grease based on PFPE.

本発明では上記評価に基づき、PFPEを基材とするグリースの内、構造変化の少ないグリース(A-4)がガス圧縮機の無給油式の軸受に封入するグリースとして最適であると判断した。   In the present invention, based on the above evaluation, it was determined that the grease (A-4) having a small structural change among the greases based on PFPE is optimal as the grease to be enclosed in the oil-free bearing of the gas compressor.

次に、グリース(A-4)について説明する。   Next, grease (A-4) will be described.

該グリース(A-4)は、下記(化1)で表されるPFPE系を基材とし、増ちょう剤として高分子量のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:Polyterafluoroethylen)を含有する。尚、含有されるPTFEの平均粒径は、5〜20μmが好ましい。   The grease (A-4) is based on a PFPE system represented by the following (Chemical Formula 1) and contains high molecular weight PTFE (Polytetrafluoroethylene) as a thickener. In addition, as for the average particle diameter of PTFE to contain, 5-20 micrometers is preferable.

又、30cSt@40℃、5cSt@100℃の粘度を有し、添加剤として亜硝酸ナトリウムが添加されている。尚、亜硝酸ナトリウムは金属へフッ素系グリースの吸着を促進する作用があると共に、軸受の寿命の延命化に貢献する。
(化1)
F−(CF−CF−O)−CFCF

CF
(n=7〜60)
Moreover, it has a viscosity of 30 cSt @ 40 ° C. and 5 cSt @ 100 ° C., and sodium nitrite is added as an additive. In addition, sodium nitrite has an action of promoting adsorption of fluorine-based grease to a metal and contributes to extending the life of the bearing.
(Chemical formula 1)
F- (CF-CF 2 -O) n -CF 2 CF 3

CF 3
(N = 7-60)

本発明が実施される天然ガス圧縮機の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the natural gas compressor by which this invention is implemented. 封入グリースのちょう度と漏れ量との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the consistency of the enclosure grease, and the amount of leaks. (A)(B)はCNG圧力下での封入グリースの平均ちょう度の変化率を示す図である。(A) (B) is a figure which shows the change rate of the average consistency of the enclosure grease under CNG pressure. CNG圧力下での封入グリースの重量変化を示す線図である。It is a diagram which shows the weight change of the sealing grease under CNG pressure. PFPEを基材とするグリース(A-1)についての試験前後のスペクトル変化を示す線図である。It is a diagram which shows the spectrum change before and behind the test about the grease (A-1) which uses PFPE as a base material. PFPEを基材とするグリース(A-2)についての試験前後のスペクトル変化を示す線図である。It is a diagram which shows the spectrum change before and behind the test about the grease (A-2) which uses PFPE as a base material. PFPEを基材とするグリース(A-3)についての試験前後のスペクトル変化を示す線図である。It is a diagram which shows the spectrum change before and behind the test about the grease (A-3) which uses PFPE as a base material. PFPEを基材とするグリース(A-4)についての試験前後のスペクトル変化を示す線図である。It is a diagram which shows the spectrum change before and behind the test about the grease (A-4) which uses PFPE as a base material.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧縮ユニット
3 クランク軸
4 クランク軸受
9 クロスヘッド
11 ピストン
12 クロスヘッド軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compression unit 3 Crankshaft 4 Crank bearing 9 Crosshead 11 Piston 12 Crosshead bearing

Claims (1)

回転軸受部にグリースが封入された無給油式軸受が用いられる天然ガス圧縮機であって、前記軸受には下記化1で表されるPFPE系を基材とし、増ちょう剤としてPTFE、添加剤として亜硝酸ナトリウムを含有するグリースが封入されたことを特徴とする天然ガス圧縮機。
(化1)
F−(CF−CF−O)−CFCF

CF
(n=7〜60)
A natural gas compressor using an oil-free bearing in which grease is sealed in a rotary bearing portion, wherein the bearing is based on a PFPE system represented by the following chemical formula 1, PTFE as a thickener, additive As a natural gas compressor, grease containing sodium nitrite is enclosed.
(Chemical formula 1)
F- (CF-CF 2 -O) n -CF 2 CF 3

CF 3
(N = 7-60)
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