JP2008215107A - Compressor - Google Patents

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Katsuya Yamashita
勝也 山下
Rinhei Kawashita
倫平 川下
Takashi Hataya
岳志 畑谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately suppress the occurrence of a rotating stall in a compressor without deteriorating efficiency. <P>SOLUTION: A rotary shaft 12 is rotatably supported to a casing 11 via bearings 13, 14, and an impeller 15 for compressing fluid is mounted on the rotary shaft 12. The compressor is equipped with an accelerometer 21 for detecting axis vibration of the bearing 13, an oil cooler 29 for cooling oil supplied to the bearings 13, 14 and making it highly viscous, and a controller 25 for changing supporting rigidity of the rotary shaft 12 by the bearings 13, 14 by controlling operation of the oil cooler 29 based on the axis vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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.

特開昭58−144693号公報Japanese Patent Laid-Open No. 58-144893

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 claim 5, the bearing has a plurality of cylindrical bearing pads so as to support the rotating shaft, and the actuator deforms the bearing pad to deform the rotating shaft. The pressing force of the bearing pad is changed.

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 claim 3, since the actuator for changing the bearing support force with respect to the rotating shaft is provided as the supporting rigidity changing means, when the shaft vibration detecting means detects the shaft vibration of the rotating shaft, the actuator By strengthening the bearing support force of the rotating shaft, the bearing supporting rigidity is increased, and the shaft vibration of the rotating shaft can be appropriately suppressed.

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 shaft 12 passes through a hollow casing 11, and each end in the axial direction is rotatably supported by bearings 13 and 14. A plurality of impellers (moving blades) 15 are mounted on the rotating shaft 12. The casing 11 has a suction port 16 formed with respect to the impeller 15, a suction passage 17 is connected to the suction port 16, an opening / closing valve 18 is provided in the suction passage, and a discharge port 19 is formed. The discharge passage 20 is connected to the discharge port 19.

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 casing 11 is provided with an accelerometer 21 that detects the vibration of the bearing 13 as a shaft vibration detection unit that detects the shaft vibration of the rotary shaft 12. The accelerometer 21 is connected to an amplifier 22, a band pass filter 23, a frequency analyzer 24, and a controller (control means) 25. The accelerometer 21 detects axial vibration of the rotating shaft 12 by detecting vibration of the bearing 13 as acceleration. The amplifier 22 amplifies the vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21, the bandpass filter 23 decomposes the vibration of the bearing 13 amplified by the amplifier 22 into a specific frequency, and the frequency analyzer 24 Based on the vibration of the bearing 13 that has been decomposed into the frequency, the level of the frequency component of the turning stall is calculated and output to the controller 25.

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 rotating shaft 12, the frequency component of the turning stall is on the lower frequency side than the frequency component of the rotational speed, and increases as the rotational speed decreases.

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 oil tank 26 for storing oil as lubricating oil is provided, and an oil supply path 27 is provided from the oil tank 26 to the bearings 13 and 14. An oil pump 28 is provided in the path 27. Then, as the support rigidity changing means for changing the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 13 and 14, a lubricating oil cooling means for cooling the lubricating oil supplied to the bearings 13 and 14, specifically, an oil cooler 29 is used as the oil. The tank 26 is provided.

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 controller 25 as the control means controls the oil cooler 29 based on the shaft vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21 to change the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 13 and 14. That is, since the viscosity of the oil increases as the temperature decreases, the oil can be cooled by the oil cooler 29 to increase the viscosity and increase the support rigidity of the rotating shaft 12.

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 impeller 15 rotates together with the rotating shaft 12, the fluid is sucked into the casing 11 from the suction passage 17 through the suction port 16 and is increased in the process of passing through the blades of the impeller 15. The generated compressed fluid is discharged from the discharge port 19 to the discharge passage 20.

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 rotating shaft 12 is reduced to reduce the discharge flow rate, a turning stall is likely to occur. The accelerometer 21 detects the vibration of the bearing 13 as acceleration, the amplifier 22 amplifies the vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21, and the bandpass filter 23 specifies the vibration of the bearing 13 amplified by the amplifier 22. The frequency analyzer 24 calculates the level of the frequency component of the turning stall based on the vibration of the bearing 13 decomposed into a specific frequency and outputs the level to the controller 25.

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 controller 25 operates the oil cooler 29 to cool the oil in the oil tank 26, thereby increasing the viscosity of the oil. The oil having a high viscosity is supplied to the bearings 13 and 14 through the oil supply path 27 by the oil pump 28. Then, the bearings 13 and 14 support the rotating shaft 12 through the oil that has cooled to become high viscosity, and the supporting rigidity of the rotating shaft 12 is increased, and the shaft vibration of the rotating shaft 12 is attenuated. Occurrence of turning stall is suppressed.

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 oil cooler 29 is operated to cool the oil when the level of the turning stall frequency becomes high, the viscosity of the oil is reduced. As a result, the support rigidity of the rotary shaft 12 by the bearings 13 and 14 is increased.

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 shaft 12 is rotatably supported by the casing 11 via the bearings 13 and 14, and the impeller 15 for compressing the fluid is attached to the rotating shaft 12. An accelerometer 21 configured to detect axial vibration of the bearing 13, an oil cooler 29 that cools oil supplied to the bearings 13 and 14 to have high viscosity, and the axial vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21. A controller 25 is provided that controls the operation of the oil cooler 29 to change the support rigidity of the rotary shaft 12 by the bearings 13 and 14.

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 accelerometer 21 detects the shaft vibration of the bearing 13, the controller 25 controls the operation of the oil cooler 29 based on the shaft vibration of the bearing 13 and increases the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 13 and 14. Thus, the shaft vibration of the rotating shaft 12 can be appropriately suppressed, and the occurrence of the turning stall can be appropriately suppressed without reducing the efficiency.

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 bearings 13 and 14 is provided as the support rigidity changing means. 29, by cooling the oil supplied to the bearings 13 and 14, the viscosity of the oil decreases, the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 13 and 14 increases, and the shaft vibration of the rotating shaft 12 is appropriately suppressed. Can do.

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 shaft 12 is rotatably supported by bearings 31 and 32 in the casing 11, and a plurality of impellers 15 are attached to the rotating shaft 12. Has been. The casing 11 is provided with an accelerometer 21 that detects shaft vibration of the bearing 31. The accelerometer 21 is connected to an amplifier 22, a band pass filter 23, a frequency analyzer 24, and a controller 25.

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 bearings 31 and 32 have the same configuration, and as shown in FIG. 4, a plurality of (this embodiment) divided in the circumferential direction so as to support the rotating shaft 12. In the example, four bearing pads 33 are provided. A hydraulic actuator 34 for changing the support force of the bearings 31 and 32 with respect to the rotary shaft 12 is provided as a support stiffness changing means for changing the support stiffness of the rotary shaft 12 by the bearings 31 and 32. The actuator 34 is disposed on the back side of each bearing pad 33 and can change the pressing force of each bearing pad 33 against the rotating shaft 12.

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 controller 25 controls each actuator 34 based on the shaft vibration of the bearing 31 detected by the accelerometer 21, thereby changing the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 31 and 32. That is, by increasing the pressing force of each bearing pad 33 by the actuator 34, the support rigidity of the rotating shaft 12 can be increased.

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 impeller 15 rotates together with the rotating shaft 12, the fluid is sucked into the casing 11 from the suction passage 17 through the suction port 16 and is increased in the process of passing through the blades of the impeller 15. The generated compressed fluid is discharged from the discharge port 19 to the discharge passage 20.

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 rotating shaft 12 is reduced to reduce the discharge flow rate, a turning stall is likely to occur. The accelerometer 21 detects the vibration of the bearing 31 as acceleration, the amplifier 22 amplifies the vibration of the bearing 31 detected by the accelerometer 21, and the bandpass filter 23 specifies the vibration of the bearing 31 amplified by the amplifier 22. The frequency analyzer 24 calculates the level of the frequency component of the turning stall based on the vibration of the bearing 31 decomposed into a specific frequency and outputs the level to the controller 25. When the frequency component level of the turning stall is higher than a predetermined value, the controller 25 operates the actuator 34 to increase the pressing force of each bearing pad 33, whereby the rotary shaft 12 by the bearings 31 and 32 is increased. The support rigidity is increased, the shaft vibration of the rotating shaft 12 is attenuated, and the occurrence of turning stall is suppressed.

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 accelerometer 21 that detects the shaft vibration of the bearing 31, the actuator 34 that changes the pressing force of each bearing pad 33 against the rotating shaft 12, and the accelerometer 21 are provided. A controller 25 is provided that changes the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 31 and 32 by controlling the operation of the actuator 34 based on the detected shaft vibration of the bearing 31.

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 accelerometer 21 detects the shaft vibration of the bearing 31, the controller 25 controls the actuator 34 based on the shaft vibration of the bearing 31 to increase the pressing force of each bearing pad 33, and the bearings 31 and 32. By increasing the support rigidity of the rotary shaft 12 by the shaft vibration of the rotary shaft 12 can be appropriately suppressed.

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 Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 6 is a detailed view of a bearing in the centrifugal compressor of Embodiment 3. 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 shaft 12 is rotatably supported by bearings 41 and 42 in the casing 11, and a plurality of impellers 15 are attached to the rotating shaft 12. Has been. The casing 11 is provided with an accelerometer 21 that detects shaft vibration of the bearing 41. The accelerometer 21 is connected to an amplifier 22, a band pass filter 23, a frequency analyzer 24, and a controller 25.

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 bearings 41 and 42 have the same configuration, and have a cylindrical bearing pad 43 so as to support the rotating shaft 12 as shown in FIG. ing. Two hydraulic actuators 44 for changing the support force of the bearings 41 and 42 with respect to the rotary shaft 12 are provided as support stiffness changing means for changing the support stiffness of the rotary shaft 12 by the bearings 41 and 42. Each actuator 44 is disposed at a position opposed to the back side of the bearing pad 43 by 180 degrees, and the pressing force of the bearing pad 33 against the rotating shaft 12 can be changed by biasing the bearing pad 43.

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 controller 25 controls each actuator 44 based on the shaft vibration of the bearing 41 detected by the accelerometer 21, thereby changing the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 41 and 42. That is, by deforming the bearing pad 33 by the actuator 44 and increasing the pressing force, the support rigidity of the rotating shaft 12 can be increased.

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 impeller 15 rotates together with the rotating shaft 12, the fluid is sucked into the casing 11 from the suction passage 17 through the suction port 16 and is increased in the process of passing through the blades of the impeller 15. The generated compressed fluid is discharged from the discharge port 19 to the discharge passage 20.

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 rotating shaft 12 is reduced to reduce the discharge flow rate, a turning stall is likely to occur. The accelerometer 21 detects the vibration of the bearing 41 as acceleration, the amplifier 22 amplifies the vibration of the bearing 41 detected by the accelerometer 21, and the bandpass filter 23 specifies the vibration of the bearing 41 amplified by the amplifier 22. The frequency analyzer 24 calculates the level of the frequency component of the turning stall based on the vibration of the bearing 41 decomposed to a specific frequency and outputs the level to the controller 25. When the frequency component level of the turning stall is higher than a predetermined value, the controller 25 operates the actuator 44 to deform the bearing pad 43 to increase its pressing force, thereby rotating the bearings 41 and 42. The support rigidity of the shaft 12 is increased, the shaft vibration of the rotating shaft 12 is attenuated, and the occurrence of turning stall is suppressed.

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 accelerometer 21 that detects the shaft vibration of the bearing 41, the actuator 44 that changes the pressing force of the bearing pad 43 against the rotating shaft 12, and the accelerometer 21 detect it. A controller 25 is provided that changes the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 41 and 42 by controlling the actuator 44 based on the shaft vibration of the bearing 41.

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 accelerometer 21 detects the shaft vibration of the bearing 41, the controller 25 controls the operation of the actuator 44 based on the shaft vibration of the bearing 41 to increase the pressing force of the bearing pad 43. By increasing the support rigidity of the rotating shaft 12, the shaft vibration of the rotating shaft 12 can be appropriately suppressed.

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 shaft 12 is rotatably supported by bearings 51 and 52 in the casing 11, and a plurality of impellers 15 are attached to the rotating shaft 12. Has been. The casing 11 is provided with an accelerometer 21 that detects shaft vibration of the bearing 51. The accelerometer 21 is connected with a band pass filter 23, a frequency analyzer 24, and a controller 25.

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 bearings 51 and 52 have the same configuration, and are configured by magnetic bearings that support the rotating shaft 12 by a magnetic field repulsive force (or attractive force). Although not shown, the bearings (magnetic bearings) 51 and 52 are provided with non-contact electromagnets around the rotating shaft 12 with a predetermined gap, and change the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 51 and 52. Magnetic bearing controllers 53 and 54 for controlling the current supplied to the electromagnet are connected as support rigidity changing means, and a power supply device 55 is connected to the magnetic bearing controllers 53 and 54. The magnetic bearing controllers 53 and 54 can change the repulsive force of the bearings 51 and 52 with respect to the rotating shaft 12 by changing the current value supplied to the bearings 51 and 52 (electromagnets) using the power supply device 55. . Displacement meters 56 and 57 are provided close to the bearings 51 and 52, and the detected displacements of the bearings 51 and 52 are fed back to the magnetic bearing controllers 53 and 54.

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 controller 25 changes the setting values of the magnetic bearing controllers 53 and 54 via the power supply device 55 based on the shaft vibration of the bearing 51 detected by the accelerometer 21, thereby supporting the rotation shaft 12 by the bearings 51 and 52. To change. In other words, the magnetic bearing controllers 53 and 54 can control the current value supplied to the electromagnet to be increased to increase the repulsive force by the bearings 51 and 52 and increase the support rigidity of the rotating shaft 12.

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 impeller 15 rotates together with the rotating shaft 12, the fluid is sucked into the casing 11 from the suction passage 17 through the suction port 16 and is increased in the process of passing through the blades of the impeller 15. The generated compressed fluid is discharged from the discharge port 19 to the discharge passage 20.

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 rotating shaft 12 is reduced to reduce the discharge flow rate, a turning stall is likely to occur. The accelerometer 21 detects the vibration of the bearing 51 as acceleration, the bandpass filter 23 decomposes the vibration of the bearing 51 detected by the accelerometer 21 into a specific frequency, and the frequency analyzer 24 decomposes into a specific frequency. Based on the vibration of the bearing 51, the level of the frequency component of the turning stall is calculated and output to the controller 25. When the frequency component level of the turning stall is higher than a predetermined value, the controller 25 changes the set value of the magnetic bearing controllers 53 and 54 to increase the current value supplied to the electromagnet, and the bearings 51 and 52. By increasing the repulsive force caused by the above, the support rigidity of the rotating shaft 12 by the bearings 51 and 52 is increased, the shaft vibration of the rotating shaft 12 is reduced, and the occurrence of turning stall is suppressed.

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 bearings 51 and 52 that support the rotating shaft 12 are configured by magnetic bearings, and the accelerometer 21 that detects the shaft vibration of the bearing 51 and the bearings 51 and 52. By changing the set values of the magnetic bearing controllers 53 and 54 based on the shaft vibration of the bearing 51 detected by the accelerometer 21 and the magnetic bearing controllers 53 and 54 for controlling the current supplied to the electromagnets of the bearings 51 and 52 A controller 25 for changing the support rigidity of the rotary shaft 12 is provided.

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 accelerometer 21 detects the shaft vibration of the bearing 51, the controller 25 changes the set values of the magnetic bearing controllers 53 and 54 based on the shaft vibration of the bearing 51 to increase the repulsive force of the bearings 51 and 52. And the shaft vibration of the rotating shaft 12 can be suppressed appropriately by making the support rigidity of the rotating shaft 12 by these bearings 51 and 52 high.

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 Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 9 is a detailed view of a labyrinth seal mechanism in the centrifugal compressor of Embodiment 5. 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 shaft 12 is rotatably supported by bearings 13 and 14 in the casing 11, and a plurality of impellers 15 are attached to the rotating shaft 12. Has been. Further, the casing 11 is provided with an accelerometer 21 that detects axial vibration of the bearing 13. The accelerometer 21 is connected to an amplifier 22, a band pass filter 23, a frequency analyzer 24, and a controller 25.

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 labyrinth seal 61 as a non-contact type sealing mechanism is provided between the casing 11 and the rotary shaft 12. As shown in FIG. 9, the labyrinth seal 61 fixes a bush with a labyrinth to the bearing to maintain a narrow gap S from the outer periphery of the rotary shaft 12 and prevent fluid leakage from the bearings 13 and 14. is there. Two shunt holes 62 for supplying air (fluid) in the direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft 12 are provided in the gap S between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12. A valve 63 is provided. Each of the shunt holes 62 is connected to an air supply device 64 as a fluid supply means at the base end portion, and can supply air in the tangential direction of the rotary shaft 12.

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 controller 25 controls the air supply device 64 based on the shaft vibration of the bearing 13 detected by the accelerometer 21, thereby suppressing the occurrence of turning stall due to the shaft vibration of the rotating shaft 12.

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 impeller 15 rotates together with the rotating shaft 12, the fluid is sucked into the casing 11 from the suction passage 17 through the suction port 16 and is increased in the process of passing through the blades of the impeller 15. The generated compressed fluid is discharged from the discharge port 19 to the discharge passage 20.

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 rotary shaft 12 is decreased to reduce the discharge flow rate, a turning stall is likely to occur. At this time, the clearance S between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12 is inserted in the rotational direction of the rotary shaft 12. There is a possibility that a fluid flow along the shaft may promote the shaft vibration due to the rotation stall. The accelerometer 21 detects the vibration of the bearing 31 as acceleration, the amplifier 22 amplifies the vibration of the bearing 31 detected by the accelerometer 21, and the bandpass filter 23 specifies the vibration of the bearing 31 amplified by the amplifier 22. The frequency analyzer 24 calculates the level of the frequency component of the turning stall based on the vibration of the bearing 31 decomposed into a specific frequency and outputs the level to the controller 25. When the level of the frequency component of the turning stall is higher than a predetermined value, the controller 25 operates the air supply device 64 and opens the on-off valve 63 to allow air to flow through each shunt hole 62 to the labyrinth seal 61 and the rotating shaft. 12 to the gap S. Then, since this air is supplied in the direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft 12, the flow of fluid in the gap S between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12 is reduced, and an increase in shaft vibration due to the rotation stall is suppressed. Is done.

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 labyrinth seal 61 is provided between the casing 11 and the rotary shaft 12, and the rotary shaft 12 has a gap S between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12. A shunt hole 62 for supplying air in the direction opposite to the rotation direction is provided, and an air supply device 64 is connected to the shunt hole 62 to detect the axial vibration of the bearing 13, and the bearing detected by the accelerometer 21. A controller 25 that controls the operation of the air supply device 64 based on the 13 shaft vibrations is provided.

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 accelerometer 21 detects the shaft vibration of the bearing 13, the controller 25 operates the air supply device 64 based on the shaft vibration of the bearing 13, and the gap between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12 through the shunt hole 62. When air is supplied to S, this air is reduced against the flow of fluid in the gap S between the labyrinth seal 61 and the rotary shaft 12, so that the generation of excitation force by the seal is reduced and the shaft vibration of the rotary shaft 12 is reduced. It can be suppressed appropriately.

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 accelerometer 21 that detects the vibrations of the bearings 13, 31, and 41 is used as the shaft vibration detection unit that detects the shaft vibration of the rotating shaft 12. A pressure gauge that detects the pressure may be used. In this case, the pressure detected by the pressure gauge is decomposed into a specific frequency by the bandpass filter 23, and the frequency analyzer 24 calculates the level of the frequency component of the turning stall. . Moreover, you may detect the axial vibration of the rotating shaft 12 directly.

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.

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である。It is a schematic block diagram of the centrifugal compressor as a compressor which concerns on Example 1 of this invention. 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。3 is a graph showing bearing dynamic rigidity in the centrifugal compressor of Example 1. 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である。It is a schematic block diagram of the centrifugal compressor as a compressor which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の遠心圧縮機における軸受の詳細図である。6 is a detailed view of a bearing in the centrifugal compressor of Example 2. FIG. 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である。It is a schematic block diagram of the centrifugal compressor as a compressor concerning Example 3 of the present invention. 実施例3の遠心圧縮機における軸受の詳細図である。6 is a detailed view of a bearing in the centrifugal compressor of Example 3. FIG. 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。It is a schematic block diagram of the centrifugal compressor as a compressor which concerns on Example 4 of this invention. 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である。It is a schematic block diagram of the centrifugal compressor as a compressor concerning Example 5 of the present invention. 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。FIG. 10 is a detailed view of a labyrinth seal mechanism in a centrifugal compressor according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 11 Casing 12 Rotating shaft 13, 14, 31, 32.41, 42, 51, 52 Bearing 15 Impeller 21 Accelerometer (Axial vibration detection means)
25 Controller (control means)
26 Oil tank 27 Oil supply path 28 Oil pump 29 Oil cooler (support rigidity changing means, lubricating oil cooling means)
33, 43 Bearing pad 34, 44 Actuator (support stiffness changing means)
53, 54 Magnetic bearing controller 55 Power supply 61 Labyrinth seal (non-contact seal mechanism)
62 shunt hole 64 air supply device (fluid supply device)

Claims (7)

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圧縮機。   In 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, shaft vibration detecting means for detecting shaft vibration of the rotating shaft, and the bearing Support stiffness changing means for changing the support stiffness of the rotary shaft, and support of the rotary shaft by the bearing by controlling the support stiffness changing means based on the shaft vibration of the rotary shaft detected by the shaft vibration detecting means. A compressor comprising control means for changing rigidity. 請求項1に記載の圧縮機において、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する圧縮機。   2. The compressor according to claim 1, wherein the support rigidity changing unit includes a lubricating oil cooling unit that cools the lubricating oil supplied to the bearing. 3. 請求項1に記載の圧縮機において、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する圧縮機。   The compressor according to claim 1, wherein the support rigidity changing unit includes an actuator that changes a support force of the bearing with respect to the rotating shaft. 請求項3に記載の圧縮機において、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する圧縮機。   The compressor according to claim 3, wherein the bearing has a plurality of bearing pads divided in a circumferential direction so as to support the rotating shaft, and the actuator has a pressing force of the bearing pad against the rotating shaft. Compressor characterized by changing. 請求項3に記載の圧縮機において、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する圧縮機。   4. The compressor according to claim 3, wherein the bearing has a cylindrical bearing pad so as to support the rotating shaft, and the actuator deforms the bearing pad to deform the bearing with respect to the rotating shaft. A compressor characterized by changing a pressing force of a pad. 請求項1に記載の圧縮機において、前記軸受は、磁場の反発力または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する圧縮機。   2. The compressor according to claim 1, wherein the bearing is a magnetic bearing that supports the rotating shaft by a repulsive force or an attractive force of a magnetic field, and the support rigidity changing unit controls a current supplied to the magnetic bearing. And a magnetic bearing controller for changing the repulsive force or the attractive force. 請求項1から6のいずれか一つに記載の圧縮機において、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する圧縮機。   The compressor according to any one of claims 1 to 6, wherein a non-contact seal mechanism is provided between the casing and the rotary shaft, and the rotary shaft with respect to a seal gap in the non-contact seal mechanism. Fluid supply means for supplying a fluid in a direction opposite to the rotation direction of the rotation control means, and the control means controls the support stiffness changing means based on the shaft vibration of the rotation shaft detected by the shaft vibration detection means, and A compressor characterized by controlling the fluid supply means.
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