JP2008215107A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体を昇圧して送り出す圧縮機に関し、例えば、遠心圧縮機や軸流圧縮機などに適用されるものである。 The present invention relates to a compressor that pressurizes and delivers a fluid, and is applied to, for example, a centrifugal compressor and an axial flow compressor.
気体を圧縮する圧縮機としては、例えば、遠心圧縮機が知られている。一般的な遠心圧縮機は、ケーシング内に一対の軸受により回転軸が回転自在に支持され、この回転軸に複数のブレードを有するインペラが装着され、このインペラに対してその上流側に吸込通路が形成される一方、下流側に吐出通路が形成されて構成されている。従って、モータにより回転軸を回転すると、インペラが回転し、流体が吸込通路を通してケーシング内に吸い込まれ、このインペラを通過する過程で昇圧され、形成された圧縮流体が吐出通路に吐出される。 As a compressor that compresses gas, for example, a centrifugal compressor is known. In a general centrifugal compressor, a rotating shaft is rotatably supported by a pair of bearings in a casing, and an impeller having a plurality of blades is mounted on the rotating shaft, and a suction passage is provided upstream of the impeller. On the other hand, a discharge passage is formed on the downstream side. Accordingly, when the rotating shaft is rotated by the motor, the impeller rotates, the fluid is sucked into the casing through the suction passage, the pressure is increased in the process of passing through the impeller, and the formed compressed fluid is discharged to the discharge passage.
このような遠心圧縮機では、圧縮流体を使用する側からみると、流体の供給量が小量となる領域から大量となる領域まで安定して流体が供給されることが望ましい。ところが、この遠心圧縮機にて、供給量を絞って運転したときに、旋回失速と呼ばれる現象が起こることがあり、この旋回失速により軸振動が励起される。この旋回失速とは、旋回失速セルと呼ばれる失速部分(高圧部分)が、インペラの全周で1箇所または複数箇所発生し、インペラの回転速度よりも遅い速度で回転方向に伝播する現象であり、インペラの周方向での圧力分布が均等でなくなるため、回転軸に強制外力を加えることになり、この低周波数域での軸振動が大きくなってしまう。そして、この旋回失速が発生すると、回転軸の軸振動が大きくなり、軸受の損傷や寿命の低下を招いてしまう。 In such a centrifugal compressor, it is desirable that the fluid is stably supplied from a region where the supply amount of fluid is small to a region where it is large when viewed from the side where the compressed fluid is used. However, when this centrifugal compressor is operated with a reduced supply amount, a phenomenon called a turning stall may occur, and the shaft vibration is excited by the turning stall. This turning stall is a phenomenon in which a stalled part (high pressure part) called a turning stall cell occurs in one or more places on the entire circumference of the impeller and propagates in the rotational direction at a speed slower than the rotational speed of the impeller. Since the pressure distribution in the circumferential direction of the impeller is not uniform, a forced external force is applied to the rotating shaft, and the shaft vibration in this low frequency region becomes large. And when this turning stall occurs, the shaft vibration of the rotating shaft increases, leading to damage to the bearing and a decrease in the service life.
そこで、圧縮機などにおける旋回失速の発生を抑制するものとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された送風機は、ケーシングの内部及び外部または管路内に旋回失速の情報量を検出するセンサを設け、このセンサの出力によりダンパの開度及び送風機の回転数を制御し、送風機の作動点が超低周波音発生領域に入らないように制御するものである。 Therefore, for example, there is one described in Patent Document 1 below to suppress the occurrence of a rotating stall in a compressor or the like. The blower described in this Patent Document 1 is provided with a sensor for detecting the amount of information of turning stall inside and outside the casing or in the pipe line, and the opening of the damper and the rotation speed of the blower are controlled by the output of this sensor. The operation point of the blower is controlled so as not to enter the ultra low frequency sound generation region.
上述した従来の送風機は、センサが検出した旋回失速の情報量に基づいてダンパの開度及び送風機の回転数を制御し、送風機の作動点が超低周波音発生領域に入らないように制御するものであり、この制御により旋回失速の発生を抑制することができる。ところが、この制御方法では、旋回失速の発生を抑制することができるが、小流量の供給が必要な場合、別のシステムで流量を絞る必要があり、トータルとして、送風機自体の効率が低下してしまうという問題がある。 The above-described conventional blower controls the opening degree of the damper and the rotation speed of the blower based on the information amount of the rotation stall detected by the sensor, and controls so that the operating point of the blower does not enter the ultra low frequency sound generation region. This control can suppress the occurrence of turning stall. However, with this control method, it is possible to suppress the occurrence of turning stall, but when a small flow rate is required, it is necessary to reduce the flow rate with another system, and as a whole, the efficiency of the blower itself decreases. There is a problem of end.
本発明はこのような問題を解決するものであって、効率を低下させることなく旋回失速の発生を適正に抑制することのできる圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a compressor that can appropriately suppress the occurrence of turning stall without reducing the efficiency.
上述の目的を達成するための請求項1の発明の圧縮機は、ケーシングに軸受を介して回転軸が回転自在に支持され、該回転軸に流体を圧縮するインペラが装着された圧縮機において、前記回転軸の軸振動を検出する軸振動検出手段と、前記軸受による前記回転軸の支持剛性を変更する支持剛性変更手段と、前記軸振動検出手段が検出した前記回転軸の軸振動に基づいて前記支持剛性変更手段を制御することで前記軸受による前記回転軸の支持剛性を変更する制御手段とを具えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the compressor of the invention of claim 1 is a compressor in which a rotating shaft is rotatably supported by a casing via a bearing, and an impeller for compressing fluid is mounted on the rotating shaft. Based on the shaft vibration detecting means for detecting the shaft vibration of the rotating shaft, the support rigidity changing means for changing the support rigidity of the rotating shaft by the bearing, and the shaft vibration of the rotating shaft detected by the shaft vibration detecting means. Control means for changing the support rigidity of the rotating shaft by the bearing by controlling the support rigidity changing means.
請求項2の発明の圧縮機では、前記支持剛性変更手段は、前記軸受に供給する潤滑油を冷却する潤滑油冷却手段を有することを特徴としている。 In the compressor according to a second aspect of the present invention, the support rigidity changing means has a lubricating oil cooling means for cooling the lubricating oil supplied to the bearing.
請求項3の発明の圧縮機では、前記支持剛性変更手段は、前記回転軸に対する前記軸受の支持力を変更するアクチュエータを有することを特徴としている。 The compressor according to a third aspect of the invention is characterized in that the support rigidity changing means includes an actuator that changes a support force of the bearing with respect to the rotating shaft.
請求項4の発明の圧縮機では、前記軸受は、前記回転軸を支持するように周方向に分割された複数の軸受パッドを有し、前記アクチュエータは、前記回転軸に対する前記軸受パッドの押圧力を変更することを特徴としている。 In the compressor according to a fourth aspect of the present invention, the bearing has a plurality of bearing pads divided in the circumferential direction so as to support the rotating shaft, and the actuator has a pressing force of the bearing pad against the rotating shaft. It is characterized by changing.
請求項5の発明の圧縮機では、前記軸受は、前記回転軸を支持するように円筒形状をなす複数の軸受パッドを有し、前記アクチュエータは、前記軸受パッドを変形させることで前記回転軸に対する前記軸受パッドの押圧力を変更することを特徴としている。
In the compressor according to
請求項6の発明の圧縮機では、前記軸受は、磁場の吸引力により前記回転軸を支持する磁気軸受であって、前記支持剛性変更手段は、前記磁気軸受に供給する電流を制御して反発力または吸引力を変更する磁気軸受コントローラを有することを特徴としている。 In the compressor according to a sixth aspect of the present invention, the bearing is a magnetic bearing that supports the rotating shaft by an attractive force of a magnetic field, and the support rigidity changing means controls the current supplied to the magnetic bearing and repels it. It is characterized by having a magnetic bearing controller that changes the force or attractive force.
請求項7の発明の圧縮機では、前記ケーシングと前記回転軸との間に非接触式シール機構が設けられ、該非接触式シール機構におけるシール隙間に対して前記回転軸の回転方向と逆方向に流体を供給する流体供給手段が設けられ、前記制御手段は、前記軸振動検出手段が検出した前記回転軸の軸振動に基づいて前記支持剛性変更手段を制御すると共に、前記流体供給手段を制御することを特徴としている。 In the compressor according to the seventh aspect of the present invention, a non-contact type sealing mechanism is provided between the casing and the rotating shaft, and the rotation direction of the rotating shaft is opposite to the seal gap in the non-contact type sealing mechanism. Fluid supply means for supplying fluid is provided, and the control means controls the support rigidity changing means based on the shaft vibration of the rotating shaft detected by the shaft vibration detection means, and also controls the fluid supply means. It is characterized by that.
請求項1の発明の圧縮機によれば、回転軸の軸振動を検出する軸振動検出手段と、軸受による回転軸の支持剛性を変更する支持剛性変更手段と、軸振動検出手段が検出した回転軸の軸振動に基づいて支持剛性変更手段を制御することで軸受による回転軸の支持剛性を変更する制御手段を設けるので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、制御手段は、この回転軸の軸振動に基づいて支持剛性変更手段を制御して軸受による回転軸の支持剛性を変更することで、回転軸の軸振動を抑制することができ、効率を低下させることなく旋回失速の発生を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the first aspect of the present invention, the shaft vibration detecting means for detecting the shaft vibration of the rotating shaft, the support rigidity changing means for changing the support rigidity of the rotating shaft by the bearing, and the rotation detected by the shaft vibration detecting means. Since the control means for changing the support rigidity of the rotating shaft by the bearing is provided by controlling the support rigidity changing means based on the shaft vibration of the shaft, when the shaft vibration detecting means detects the shaft vibration of the rotating shaft, the control means By controlling the support rigidity changing means based on the shaft vibration of the rotating shaft and changing the supporting rigidity of the rotating shaft by the bearing, the shaft vibration of the rotating shaft can be suppressed, and the rotation stall can be achieved without reducing the efficiency. Can be suppressed appropriately.
請求項2の発明の圧縮機によれば、支持剛性変更手段として、軸受に供給する潤滑油を冷却する潤滑油冷却手段を設けるので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、潤滑油冷却手段は、軸受に供給する潤滑油を冷却することで、潤滑油の粘性が低下して支持剛性が高くなり、回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the second aspect of the present invention, since the lubricating oil cooling means for cooling the lubricating oil supplied to the bearing is provided as the support rigidity changing means, when the shaft vibration detecting means detects the shaft vibration of the rotating shaft, The oil cooling means cools the lubricating oil supplied to the bearing, thereby lowering the viscosity of the lubricating oil and increasing the support rigidity, and can appropriately suppress the shaft vibration of the rotating shaft.
請求項3の発明の圧縮機によれば、支持剛性変更手段として、回転軸に対する軸受の支持力を変更するアクチュエータを設けるので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、アクチュエータは、回転軸に対する軸受の支持力を強くすることで、軸受の支持剛性が高くなって回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。
According to the compressor of the invention of
請求項4の発明の圧縮機によれば、軸受に回転軸を支持するように周方向に分割された複数の軸受パッドを設け、アクチュエータが回転軸に対する軸受パッドの押圧力を変更するので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、アクチュエータは、回転軸に対する複数の軸受パッドの押圧力を強くすることで、軸受の支持剛性が高くなって回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the fourth aspect of the present invention, the bearing is provided with a plurality of bearing pads divided in the circumferential direction so as to support the rotating shaft, and the actuator changes the pressing force of the bearing pad against the rotating shaft. When the vibration detecting means detects the shaft vibration of the rotating shaft, the actuator strengthens the pressing force of the plurality of bearing pads against the rotating shaft, thereby increasing the bearing support rigidity and appropriately suppressing the shaft vibration of the rotating shaft. be able to.
請求項5の発明の圧縮機によれば、軸受に回転軸を支持するように円筒形状をなす軸受パッドを設け、アクチュエータが軸受パッドを変形させることで回転軸に対する軸受パッドの押圧力を変更するので、アクチュエータは、軸受を変形して回転軸に対する複数の軸受パッドの押圧力を強くすることで、軸受の支持剛性が高くなって回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the fifth aspect of the invention, the bearing pad having a cylindrical shape is provided on the bearing so as to support the rotating shaft, and the actuator changes the pressing force of the bearing pad against the rotating shaft by deforming the bearing pad. Therefore, by deforming the bearing and increasing the pressing force of the plurality of bearing pads against the rotating shaft, the actuator can increase the support rigidity of the bearing and appropriately suppress the shaft vibration of the rotating shaft.
請求項6の発明の圧縮機によれば、軸受を磁場の反発力または吸引力により回転軸を支持する磁気軸受とし、支持剛性変更手段として、磁気軸受に供給する電流を制御して反発力または吸引力を変更する磁気軸受コントローラを設けるので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、磁気軸受コントローラは、磁気軸受に供給する電流を制御して反発力または吸引力を高くすることで、軸受の支持剛性が高くなって回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the sixth aspect of the present invention, the bearing is a magnetic bearing that supports the rotating shaft by the repulsive force or attractive force of the magnetic field, and as the support stiffness changing means, the repulsive force or the current supplied to the magnetic bearing is controlled. Since the magnetic bearing controller for changing the attractive force is provided, when the axial vibration detecting means detects the axial vibration of the rotating shaft, the magnetic bearing controller controls the current supplied to the magnetic bearing to increase the repulsive force or attractive force. Thus, the support rigidity of the bearing is increased, and the shaft vibration of the rotating shaft can be appropriately suppressed.
請求項7の発明の圧縮機によれば、ケーシングと回転軸との間に非接触式シール機構を設け、この非接触式シール機構におけるシール隙間に対して回転軸の回転方向と逆方向に流体を供給する流体供給手段を設け、制御手段は、軸振動検出手段が検出した回転軸の軸振動に基づいて支持剛性変更手段を制御すると共に流体供給手段を制御するので、軸振動検出手段が回転軸の軸振動を検出すると、制御手段は、この回転軸の軸振動に基づいて支持剛性変更手段を制御して軸受による回転軸の支持剛性を変更すると共に、流体供給手段を制御して非接触式シール機構におけるシール隙間に対して回転軸の回転方向と逆方向に流体を供給することで、回転軸の軸振動を適正に抑制することができる。 According to the compressor of the seventh aspect of the present invention, the non-contact type seal mechanism is provided between the casing and the rotary shaft, and the fluid in the direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft with respect to the seal gap in the non-contact type seal mechanism is provided. The control means controls the support rigidity changing means and the fluid supply means based on the shaft vibration of the rotating shaft detected by the shaft vibration detecting means, so that the shaft vibration detecting means rotates. When detecting the shaft vibration of the shaft, the control means controls the support rigidity changing means based on the shaft vibration of the rotating shaft to change the support rigidity of the rotating shaft by the bearing, and also controls the fluid supply means to make non-contact. By supplying the fluid in the direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft with respect to the seal gap in the type seal mechanism, the shaft vibration of the rotary shaft can be appropriately suppressed.
以下に、本発明に係る圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of a compressor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の実施例1に係る圧縮機としての遠心圧縮機の概略構成図、図2は、実施例1の遠心圧縮機における軸受動剛性を表すグラフである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a centrifugal compressor as a compressor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing bearing dynamic rigidity in the centrifugal compressor of Embodiment 1.
実施例1の遠心圧縮機において、図1に示すように、中空形状をなすケーシング11内には、回転軸12が貫通しており、軸方向各端部が軸受13、14により回転自在に支持されており、この回転軸12に複数のインペラ(動翼)15が装着されている。また、ケーシング11には、このインペラ15に対して、吸入口16が形成され、この吸入口16に吸入通路17が連結され、この吸入通路に開閉弁18が設けられる一方、吐出口19が形成され、この吐出口19に吐出通路20が連結されている。
In the centrifugal compressor according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a rotating
また、ケーシング11には、回転軸12の軸振動を検出する軸振動検出手段として、軸受13の振動を検出する加速度計21が設けられている。そして、この加速度計21には、アンプ22、バンドパスフィルタ23、周波数分析器24、コントローラ(制御手段)25が接続されている。この加速度計21は、軸受13の振動を加速度として検出することで、回転軸12の軸振動を検出する。そして、アンプ22は、加速度計21が検出した軸受13の振動を増幅し、バンドパスフィルタ23は、アンプ22が増幅した軸受13の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受13の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。
The
この場合、回転軸12にて、旋回失速の周波数成分は、回転数の周波数成分より低周波数側にあり、低回転数ほど大きくなるものである。
In this case, in the
また、実施例1の遠心圧縮機にて、潤滑油としてのオイルを貯留するオイルタンク26が設けられると共に、このオイルタンク26から各軸受13,14までオイル供給経路27が設けられ、このオイル供給経路27にオイルポンプ28が設けられている。そして、軸受13,14による回転軸12の支持剛性を変更する支持剛性変更手段として、この軸受13,14に供給する潤滑油を冷却する潤滑油冷却手段、具体的には、オイルクーラ29がオイルタンク26に設けられている。
In the centrifugal compressor of the first embodiment, an
制御手段としてのコントローラ25は、加速度計21が検出した軸受13の軸振動に基づいてオイルクーラ29を制御することで、軸受13,14による回転軸12の支持剛性を変更するようにしている。即ち、オイルは、低温になるほど粘度が高くなることから、オイルクーラ29によりこのオイルを冷却することで、粘度を上げて回転軸12の支持剛性を高くすることができる。
The
従って、本実施例の遠心圧縮機にて、回転軸12と共にインペラ15が回転すると、流体が吸入通路17から吸入口16を通してケーシング11内に吸い込まれ、インペラ15の羽根を通過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が吐出口19から吐出通路20に吐出される。
Therefore, in the centrifugal compressor of this embodiment, when the
このとき、回転軸12の回転数を低下して吐出流量を少なくすると、旋回失速が発生しやすくなる。加速度計21は、軸受13の振動を加速度として検出し、アンプ22は、加速度計21が検出した軸受13の振動を増幅し、バンドパスフィルタ23は、アンプ22が増幅した軸受13の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受13の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。
At this time, if the rotational speed of the
コントローラ25は、旋回失速の周波数成分のレベルが予め設定された所定値より高いとき、オイルクーラ29を作動してオイルタンク26内のオイルを冷却することで、オイルの粘度を上げ、この冷却して高粘度となったオイルをオイルポンプ28によりオイル供給経路27を通して各軸受13,14に供給する。すると、軸受13,14は、冷却して高粘度となったオイルを介して回転軸12を支持することとなり、この回転軸12の支持剛性が高くなり、回転軸12の軸振動が減衰して旋回失速の発生が抑制される。
When the level of the frequency component of the turning stall is higher than a predetermined value, the
即ち、図2に示すように、旋回失速は、所定の周波数で発生するが、旋回失速の周波数のレベルが高くなったときに、オイルクーラ29を作動してオイルを冷却すると、オイルの粘度が上げって軸受13,14による回転軸12の支持剛性が高くなる。
That is, as shown in FIG. 2, the turning stall occurs at a predetermined frequency. However, when the
このように実施例1の遠心圧縮機にあっては、ケーシング11に軸受13,14を介して回転軸12を回転自在に支持し、この回転軸12に流体を圧縮するインペラ15を装着して構成し、軸受13の軸振動を検出する加速度計21と、軸受13,14に供給するオイルを冷却して高粘度とするオイルクーラ29と、加速度計21が検出した軸受13の軸振動に基づいてオイルクーラ29を作動制御することで軸受13,14による回転軸12の支持剛性を変更するコントローラ25を設けている。
As described above, in the centrifugal compressor according to the first embodiment, the rotating
従って、加速度計21が軸受13の軸振動を検出すると、コントローラ25は、この軸受13の軸振動に基づいてオイルクーラ29を作動制御し、軸受13,14による回転軸12の支持剛性を高くすることで、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができ、効率を低下させることなく旋回失速の発生を適正に抑制することができる。
Therefore, when the
この場合、本実施例では、支持剛性変更手段として、軸受13,14に供給するオイルを冷却するオイルクーラ(潤滑油冷却手段)を設けており、軸受13,14軸振動を検出すると、オイルクーラ29は軸受13,14に供給するオイルを冷却することで、オイルの粘性が低下して軸受13,14による回転軸12の支持剛性が高くなり、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができる。
In this case, in this embodiment, an oil cooler (lubricating oil cooling means) that cools the oil supplied to the
図3は、本発明の実施例2に係る圧縮機としての遠心圧縮機の概略構成図、図4は、実施例2の遠心圧縮機における軸受の詳細図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a centrifugal compressor as a compressor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed view of a bearing in the centrifugal compressor of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例2の遠心圧縮機において、図3に示すように、ケーシング11内には、回転軸12が軸受31、32により回転自在に支持されており、この回転軸12に複数のインペラ15が装着されている。また、ケーシング11には、軸受31の軸振動を検出する加速度計21が設けられている。そして、この加速度計21には、アンプ22、バンドパスフィルタ23、周波数分析器24、コントローラ25が接続されている。
In the centrifugal compressor of the second embodiment, as shown in FIG. 3, the rotating
また、実施例2の遠心圧縮機にて、軸受31,32は、同様の構成をなし、図4に示すように、回転軸12を支持するように、周方向に分割された複数(本実施例では、4つ)の軸受パッド33を有している。そして、軸受31,32による回転軸12の支持剛性を変更する支持剛性変更手段として、回転軸12に対する軸受31,32の支持力を変更する油圧式アクチュエータ34が設けられている。このアクチュエータ34は、各軸受パッド33の背面側に配設され、回転軸12に対する各軸受パッド33の押圧力を変更することができる。
Further, in the centrifugal compressor of the second embodiment, the
コントローラ25は、加速度計21が検出した軸受31の軸振動に基づいて各アクチュエータ34を制御することで、軸受31,32による回転軸12の支持剛性を変更するようにしている。即ち、アクチュエータ34により各軸受パッド33の押圧力を大きくすることで、回転軸12の支持剛性を高くすることができる。
The
従って、本実施例の遠心圧縮機にて、回転軸12と共にインペラ15が回転すると、流体が吸入通路17から吸入口16を通してケーシング11内に吸い込まれ、インペラ15の羽根を通過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が吐出口19から吐出通路20に吐出される。
Therefore, in the centrifugal compressor of this embodiment, when the
このとき、回転軸12の回転数を低下して吐出流量を少なくすると、旋回失速が発生しやすくなる。加速度計21は、軸受31の振動を加速度として検出し、アンプ22は、加速度計21が検出した軸受31の振動を増幅し、バンドパスフィルタ23は、アンプ22が増幅した軸受31の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受31の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。コントローラ25は、旋回失速の周波数成分のレベルが予め設定された所定値より高いとき、アクチュエータ34を作動して各軸受パッド33の押圧力を大きくすることで、軸受31,32による回転軸12の支持剛性が高くなり、回転軸12の軸振動が減衰して旋回失速の発生が抑制される。
At this time, if the rotational speed of the
このように実施例2の遠心圧縮機にあっては、軸受31の軸振動を検出する加速度計21と、回転軸12に対する各軸受パッド33の押圧力を変更するアクチュエータ34と、加速度計21が検出した軸受31の軸振動に基づいてアクチュエータ34を作動制御することで軸受31,32による回転軸12の支持剛性を変更するコントローラ25を設けている。
As described above, in the centrifugal compressor according to the second embodiment, the
従って、加速度計21が軸受31の軸振動を検出すると、コントローラ25は、この軸受31の軸振動に基づいてアクチュエータ34を作動制御して各軸受パッド33の押圧力を大きくし、軸受31,32による回転軸12の支持剛性を高くすることで、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができる。
Accordingly, when the
図5は、本発明の実施例3に係る圧縮機としての遠心圧縮機の概略構成図、図6は、実施例3の遠心圧縮機における軸受の詳細図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a centrifugal compressor as a compressor according to
実施例3の遠心圧縮機において、図5に示すように、ケーシング11内には、回転軸12が軸受41、42により回転自在に支持されており、この回転軸12に複数のインペラ15が装着されている。また、ケーシング11には、軸受41の軸振動を検出する加速度計21が設けられている。そして、この加速度計21には、アンプ22、バンドパスフィルタ23、周波数分析器24、コントローラ25が接続されている。
In the centrifugal compressor of the third embodiment, as shown in FIG. 5, a rotating
また、実施例3の遠心圧縮機にて、軸受41,42は、同様の構成をなし、図6に示すように、回転軸12を支持するように、円筒形状をなす軸受パッド43を有している。そして、軸受41,42による回転軸12の支持剛性を変更する支持剛性変更手段として、回転軸12に対する軸受41,42の支持力を変更する2つの油圧式のアクチュエータ44が設けられている。この各アクチュエータ44は、軸受パッド43の背面側に180度対向する位置に配設され、軸受パッド43を偏決させることで回転軸12に対する軸受パッド33の押圧力を変更することができる。
Further, in the centrifugal compressor of the third embodiment, the
コントローラ25は、加速度計21が検出した軸受41の軸振動に基づいて各アクチュエータ44を制御することで、軸受41,42による回転軸12の支持剛性を変更するようにしている。即ち、アクチュエータ44により軸受パッド33を変形してその押圧力を大きくすることで、回転軸12の支持剛性を高くすることができる。
The
従って、本実施例の遠心圧縮機にて、回転軸12と共にインペラ15が回転すると、流体が吸入通路17から吸入口16を通してケーシング11内に吸い込まれ、インペラ15の羽根を通過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が吐出口19から吐出通路20に吐出される。
Therefore, in the centrifugal compressor of this embodiment, when the
このとき、回転軸12の回転数を低下して吐出流量を少なくすると、旋回失速が発生しやすくなる。加速度計21は、軸受41の振動を加速度として検出し、アンプ22は、加速度計21が検出した軸受41の振動を増幅し、バンドパスフィルタ23は、アンプ22が増幅した軸受41の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受41の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。コントローラ25は、旋回失速の周波数成分のレベルが予め設定された所定値より高いとき、アクチュエータ44を作動して軸受パッド43を変形してその押圧力を大きくすることで、軸受41,42による回転軸12の支持剛性が高くなり、回転軸12の軸振動が減衰して旋回失速の発生が抑制される。
At this time, if the rotational speed of the
このように実施例3の遠心圧縮機にあっては、軸受41の軸振動を検出する加速度計21と、回転軸12に対する軸受パッド43の押圧力を変更するアクチュエータ44と、加速度計21が検出した軸受41の軸振動に基づいてアクチュエータ44を作動制御することで軸受41,42による回転軸12の支持剛性を変更するコントローラ25を設けている。
As described above, in the centrifugal compressor according to the third embodiment, the
従って、加速度計21が軸受41の軸振動を検出すると、コントローラ25は、この軸受41の軸振動に基づいてアクチュエータ44を作動制御して軸受パッド43の押圧力を大きくし、軸受41,42による回転軸12の支持剛性を高くすることで、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができる。
Accordingly, when the
図7は、本発明の実施例4に係る圧縮機としての遠心圧縮機の概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a centrifugal compressor as a compressor according to Embodiment 4 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例4の遠心圧縮機において、図7に示すように、ケーシング11内には、回転軸12が軸受51、52により回転自在に支持されており、この回転軸12に複数のインペラ15が装着されている。また、ケーシング11には、軸受51の軸振動を検出する加速度計21が設けられている。そして、この加速度計21には、バンドパスフィルタ23、周波数分析器24、コントローラ25が接続されている。
In the centrifugal compressor of the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, a rotating
また、実施例4の遠心圧縮機にて、軸受51,52は、同様の構成をなし、磁場の反発力(または、吸引力)により回転軸12を支持する磁気軸受により構成されている。この軸受(磁気軸受)51,52は、図示しないが、回転軸12の周囲に所定の隙間をもって非接触な電磁石が配設されており、軸受51,52による回転軸12の支持剛性を変更する支持剛性変更手段として、この電磁石に供給する電流を制御する磁気軸受コントローラ53,54が接続されており、この磁気軸受コントローラ53,54に電源装置55が接続されている。この磁気軸受コントローラ53,54は、電源装置55を用いて軸受51,52(電磁石)に供給する電流値を変更することで、回転軸12に対する軸受51,52の反発力を変更することができる。また、軸受51,52に近接して変位計56,57が設けられており、検出した軸受51,52の変位を磁気軸受コントローラ53,54にフィードバックしている。
Further, in the centrifugal compressor of the fourth embodiment, the
コントローラ25は、加速度計21が検出した軸受51の軸振動に基づいて電源装置55を介して磁気軸受コントローラ53,54の設定値を変更することで、軸受51,52による回転軸12の支持剛性を変更するようにしている。即ち、磁気軸受コントローラ53,54により、電磁石に供給される電流値が大きくなるように制御して軸受51,52による反発力を大きくし、回転軸12の支持剛性を高くすることができる。
The
従って、本実施例の遠心圧縮機にて、回転軸12と共にインペラ15が回転すると、流体が吸入通路17から吸入口16を通してケーシング11内に吸い込まれ、インペラ15の羽根を通過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が吐出口19から吐出通路20に吐出される。
Therefore, in the centrifugal compressor of this embodiment, when the
このとき、回転軸12の回転数を低下して吐出流量を少なくすると、旋回失速が発生しやすくなる。加速度計21は、軸受51の振動を加速度として検出し、バンドパスフィルタ23は、加速度計21が検出した軸受51の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受51の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。コントローラ25は、旋回失速の周波数成分のレベルが予め設定された所定値より高いとき、磁気軸受コントローラ53,54の設定値を変更して電磁石に供給される電流値を大きくし、軸受51,52による反発力を大きくすることで、この軸受51,52による回転軸12の支持剛性が高くなり、回転軸12の軸振動が低減されて旋回失速の発生が抑制される。
At this time, if the rotational speed of the
このように実施例4の遠心圧縮機にあっては、回転軸12を支持する軸受51,52を磁気軸受により構成し、この軸受51の軸振動を検出する加速度計21と、軸受51,52の電磁石に供給する電流を制御する磁気軸受コントローラ53,54と、加速度計21が検出した軸受51の軸振動に基づいて磁気軸受コントローラ53,54の設定値を変更することで軸受51,52による回転軸12の支持剛性を変更するコントローラ25を設けている。
As described above, in the centrifugal compressor according to the fourth embodiment, the
従って、加速度計21が軸受51の軸振動を検出すると、コントローラ25は、この軸受51の軸振動に基づいて磁気軸受コントローラ53,54の設定値を変更して軸受51,52の反発力を大きくし、この軸受51,52による回転軸12の支持剛性を高くすることで、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができる。
Accordingly, when the
図8は、本発明の実施例5に係る圧縮機としての遠心圧縮機の概略構成図、図9は、実施例5の遠心圧縮機におけるラビリンスシール機構の詳細図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a centrifugal compressor as a compressor according to
実施例5の遠心圧縮機において、図8に示すように、ケーシング11内には、回転軸12が軸受13、14により回転自在に支持されており、この回転軸12に複数のインペラ15が装着されている。また、ケーシング11には、軸受13の軸振動を検出する加速度計21が設けられている。そして、この加速度計21には、アンプ22、バンドパスフィルタ23、周波数分析器24、コントローラ25が接続されている。
In the centrifugal compressor of the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, a rotating
また、実施例5の遠心圧縮機にて、ケーシング11と回転軸12との間には非接触式シール機構としてのラビリンスシール61が設けられている。このラビリンスシール61は、図9に示すように、ラビリンスをつけたブッシュを軸受に固定して回転軸12の外周と狭い隙間Sを保ち、軸受13,14からの流体の漏洩を防止するものである。そして、このラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sに対して、回転軸12の回転方向と逆方向にエア(流体)を供給する2つのシャントホール62が設けられ、このシャントホール62に開閉弁63が設けられている。そして、この各シャントホール62は、基端部が流体供給手段としてのエア供給装置64に連結されており、回転軸12の接線方向にエアを供給することができる。
In the centrifugal compressor of the fifth embodiment, a
コントローラ25は、加速度計21が検出した軸受13の軸振動に基づいてエア供給装置64を制御することで、回転軸12の軸振動による旋回失速の発生を抑制するようにしている。
The
従って、本実施例の遠心圧縮機にて、回転軸12と共にインペラ15が回転すると、流体が吸入通路17から吸入口16を通してケーシング11内に吸い込まれ、インペラ15の羽根を通過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が吐出口19から吐出通路20に吐出される。
Therefore, in the centrifugal compressor of this embodiment, when the
このとき、回転軸12の回転数を低下して吐出流量を少なくすると、旋回失速が発生しやすくなり、このとき、ラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sに、回転軸12の回転方向に沿った流体の流れが発生し、旋回失速による軸振動を助長するおそれがある。加速度計21は、軸受31の振動を加速度として検出し、アンプ22は、加速度計21が検出した軸受31の振動を増幅し、バンドパスフィルタ23は、アンプ22が増幅した軸受31の振動を特定の周波数に分解し、周波数分析器24は、特定の周波数に分解した軸受31の振動に基づいて旋回失速の周波数成分のレベルを算出してコントローラ25に出力する。コントローラ25は、旋回失速の周波数成分のレベルが予め設定された所定値より高いとき、エア供給装置64を作動すると共に開閉弁63を開放し、各シャントホール62を通してエアをラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sに供給する。すると、このエアは、回転軸12の回転方向と逆方向に供給されることから、ラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sにおける流体の流れが減少し、旋回失速による軸振動の増大が抑制される。
At this time, if the rotational speed of the
このように実施例5の遠心圧縮機にあっては、ケーシング11と回転軸12との間にラビリンスシール61を設け、このラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sに対して回転軸12の回転方向と逆方向にエアを供給するシャントホール62を設け、このシャントホール62にエア供給装置64を連結し、軸受13の軸振動を検出する加速度計21と、この加速度計21が検出した軸受13の軸振動に基づいてエア供給装置64を作動制御するコントローラ25を設けている。
As described above, in the centrifugal compressor according to the fifth embodiment, the
従って、加速度計21が軸受13の軸振動を検出すると、コントローラ25は、この軸受13の軸振動に基づいてエア供給装置64を作動し、シャントホール62を通してラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sにエアを供給すると、このエアがラビリンスシール61と回転軸12との隙間Sにおける流体の流れに対抗して減少させることから、シールによる励振力の発生低減し、回転軸12の軸振動を適正に抑制することができる。
Accordingly, when the
なお、この実施例5の構成は、上述した実施例1〜4と共に設けることで効果的に旋回失速を抑制することができる。 In addition, the structure of this Example 5 can suppress a turning stall effectively by providing with the Examples 1-4 mentioned above.
なお、上述の各実施例では、回転軸12の軸振動を検出する軸振動検出手段として、軸受13,31,41の振動を検出する加速度計21を用いたが、ケーシング11内におけるディフューザ周辺の圧力を検出する圧力計としてもよく、この場合、圧力計が検出した圧力をバンドパスフィルタ23により特定の周波数に分解し、周波数分析器24により旋回失速の周波数成分のレベルを算出することとなる。また、回転軸12の軸振動を直接検出してもよい。
In each of the above-described embodiments, the
本発明に係る圧縮機は、軸受による回転軸の支持剛性を変更することで、効率を低下させることなく旋回失速の発生を適正に抑制することのできるものであり、遠心圧縮機や軸流圧縮機などの圧縮機に有用である。 The compressor according to the present invention can appropriately suppress the occurrence of a rotating stall without reducing the efficiency by changing the support rigidity of the rotating shaft by the bearing. It is useful for compressors.
11 ケーシング
12 回転軸
13,14,31,32.41,42,51,52 軸受
15 インペラ
21 加速度計(軸振動検出手段)
25 コントローラ(制御手段)
26 オイルタンク
27 オイル供給経路
28 オイルポンプ
29 オイルクーラ(支持剛性変更手段、潤滑油冷却手段)
33,43 軸受パッド
34,44 アクチュエータ(支持剛性変更手段)
53,54 磁気軸受コントローラ
55 電源装置
61 ラビリンスシール(非接触式シール機構)
62 シャントホール
64 エア供給装置(流体供給装置)
DESCRIPTION OF
25 Controller (control means)
26
33, 43
53, 54
62
Claims (7)
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102022384A (en) * | 2010-12-09 | 2011-04-20 | 江苏大学 | Hard alloy sliding bearing water-diversion cooling and lubrication system of mine submersible pump |
JP2013122242A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Nuovo Pignone Spa | Method and equipment for detecting rotating stall and compressor |
CN103867475A (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | Method for detecting on-line running state of dual-rotor axial flow fan |
JP2015017528A (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Turbomachine and method for operating the same |
CN111561462A (en) * | 2014-09-10 | 2020-08-21 | 株式会社岛津制作所 | Vacuum pump |
CN113670544A (en) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 北京航天控制仪器研究所 | Device and method for testing axial rigidity of outer frame shaft of gyro accelerometer |
JP7380613B2 (en) | 2021-02-24 | 2023-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell system |
-
2007
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102022384A (en) * | 2010-12-09 | 2011-04-20 | 江苏大学 | Hard alloy sliding bearing water-diversion cooling and lubrication system of mine submersible pump |
CN102022384B (en) * | 2010-12-09 | 2013-06-12 | 江苏大学 | Hard alloy sliding bearing water-diversion cooling and lubrication system of mine submersible pump |
JP2013122242A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Nuovo Pignone Spa | Method and equipment for detecting rotating stall and compressor |
CN103867475A (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | Method for detecting on-line running state of dual-rotor axial flow fan |
JP2015017528A (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Turbomachine and method for operating the same |
CN111561462A (en) * | 2014-09-10 | 2020-08-21 | 株式会社岛津制作所 | Vacuum pump |
JP7380613B2 (en) | 2021-02-24 | 2023-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell system |
CN113670544A (en) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 北京航天控制仪器研究所 | Device and method for testing axial rigidity of outer frame shaft of gyro accelerometer |
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