JP2613363B2 - 多段式ターボ型多相流ポンプ - Google Patents
多段式ターボ型多相流ポンプInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多段式ターボ型多相
流ポンプ、特に、油・ガス田あるいは醗酵工場等におい
て使用される、多量の気体を含む気液二相流体を二相流
状態のままポンプ効率を低下させることなく同時に昇圧
し、輸送することができる多段式ターボ型多相流ポンプ
に関するものである。
流ポンプ、特に、油・ガス田あるいは醗酵工場等におい
て使用される、多量の気体を含む気液二相流体を二相流
状態のままポンプ効率を低下させることなく同時に昇圧
し、輸送することができる多段式ターボ型多相流ポンプ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上述したような気液二相流体を二
相流状態のまま同時に輸送するために使用されるポンプ
には、ターボ型ポンプ、容積型ポンプ、ダイアフ
ラムポンプ、ハイドロブースターポンプ等がある。
相流状態のまま同時に輸送するために使用されるポンプ
には、ターボ型ポンプ、容積型ポンプ、ダイアフ
ラムポンプ、ハイドロブースターポンプ等がある。
【０００３】この中で、ターボ型ポンプは、液単相流
用として広く用いられており、半径流型、斜流型、軸流
型等の形式のものである。しかし、従来型のターボ型
ポンプは、気体混入比率が１０から１５％以上になる
と、気体によってポンプ入口が閉塞されて、ポンプとし
て機能しなくなるのが現状である。
用として広く用いられており、半径流型、斜流型、軸流
型等の形式のものである。しかし、従来型のターボ型
ポンプは、気体混入比率が１０から１５％以上になる
と、気体によってポンプ入口が閉塞されて、ポンプとし
て機能しなくなるのが現状である。
【０００４】容積型ポンプとしてのスクリューポンプ
は、この分野では広く研究開発ターゲットとして試験さ
れており、気体混合比率も９０％程度まで対応可能なこ
とがわかっている。しかし、容積型ポンプは、高速化が
困難であるために装置が大型になってしまい、更に、砂
等の異物の混入に対して損傷し易い。
は、この分野では広く研究開発ターゲットとして試験さ
れており、気体混合比率も９０％程度まで対応可能なこ
とがわかっている。しかし、容積型ポンプは、高速化が
困難であるために装置が大型になってしまい、更に、砂
等の異物の混入に対して損傷し易い。
【０００５】ダイアフラムポンプは、ポンプ効率も高
いことから開発が進められている段階のものである。し
かし、、のポンプに比べると、付属する機械部品の
数が多く、しかも、ダイヤフラム等の耐久性に難点があ
る。
いことから開発が進められている段階のものである。し
かし、、のポンプに比べると、付属する機械部品の
数が多く、しかも、ダイヤフラム等の耐久性に難点があ
る。
【０００６】ハイドロブースターポンプは、既存のタ
ーボ型ポンプの前段に液体中から気体を分離するための
気体分離装置を備えたもので、この分離装置によって液
体から気体を分離した後、ターボ型ポンプで駆動したピ
ストンを用いて液体のみを輸送する容積型のポンプであ
る。このポンプは、最終段において液体に分離した気体
を混ぜて気液同時に輸送できるような構造になってい
る。しかし、ダイアフラムポンプと同様に、付属する
機械部品の数が多く、しかも、ピストンや軸封部の耐久
性に難点がある。
ーボ型ポンプの前段に液体中から気体を分離するための
気体分離装置を備えたもので、この分離装置によって液
体から気体を分離した後、ターボ型ポンプで駆動したピ
ストンを用いて液体のみを輸送する容積型のポンプであ
る。このポンプは、最終段において液体に分離した気体
を混ぜて気液同時に輸送できるような構造になってい
る。しかし、ダイアフラムポンプと同様に、付属する
機械部品の数が多く、しかも、ピストンや軸封部の耐久
性に難点がある。
【０００７】、のポンプに関しては、最適な材質の
部品を選定したとしても、スクリュー羽根車、ダイヤフ
ラム、ピストン等の摺動部や軸封部の寿命の点から、メ
ンテナンスの頻度は、当然に他の形式のポンプより多く
なる。
部品を選定したとしても、スクリュー羽根車、ダイヤフ
ラム、ピストン等の摺動部や軸封部の寿命の点から、メ
ンテナンスの頻度は、当然に他の形式のポンプより多く
なる。
【０００８】そこで、本願発明者等は、、のポンプ
に関して、更に検討を加えた結果、気液二相流体中に砂
等の異物が混入するような環境下で使用されることを考
慮すると、ターボ型ポンプが最適であるという知見を得
た。
に関して、更に検討を加えた結果、気液二相流体中に砂
等の異物が混入するような環境下で使用されることを考
慮すると、ターボ型ポンプが最適であるという知見を得
た。
【０００９】上述したように、これまで、既存のターボ
型ポンプでは、気体混入比率が高い場合、ターボ型ポン
プのみでは使用することができず、ターボ型ポンプの前
段に、液体中から気体を分離するための気体分離装置を
設ける必要があり、スペースおよびコスト的に不利であ
った。
型ポンプでは、気体混入比率が高い場合、ターボ型ポン
プのみでは使用することができず、ターボ型ポンプの前
段に、液体中から気体を分離するための気体分離装置を
設ける必要があり、スペースおよびコスト的に不利であ
った。
【００１０】この問題を解決すべく、次のようなポンプ
が、１９９１年１０月１１日に日本機械学会から発行さ
れた日本機械学会第６９期全国大会講演会講演論文集Ｖ
ｏｌ．Ｂ、第１６８から１７０頁に開示されている。以
下、このポンプを従来ポンプという。この従来ポンプ
は、羽根車入口部の気泡滞留領域の気体を真空ポンプに
より抽気することによって、二相流体から液相を分離
し、これに高い揚程を与える単段式ターボ型ポンプであ
る。
が、１９９１年１０月１１日に日本機械学会から発行さ
れた日本機械学会第６９期全国大会講演会講演論文集Ｖ
ｏｌ．Ｂ、第１６８から１７０頁に開示されている。以
下、このポンプを従来ポンプという。この従来ポンプ
は、羽根車入口部の気泡滞留領域の気体を真空ポンプに
より抽気することによって、二相流体から液相を分離
し、これに高い揚程を与える単段式ターボ型ポンプであ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来ターボ型ポンプは、抽気した気体を捨てる構造に
なっているので、例えば、天然ガスと石油とからなる気
液二相流体を輸送する場合、ガスと石油との同時輸送は
行えなかった。なお、抽気された気体を液体と再び混合
させて輸送するには、新たに気体圧縮機が必要となり、
また、真空ポンプにも余計な動力が必要であった。
た従来ターボ型ポンプは、抽気した気体を捨てる構造に
なっているので、例えば、天然ガスと石油とからなる気
液二相流体を輸送する場合、ガスと石油との同時輸送は
行えなかった。なお、抽気された気体を液体と再び混合
させて輸送するには、新たに気体圧縮機が必要となり、
また、真空ポンプにも余計な動力が必要であった。
【００１２】従って、この発明の目的は、上述した従来
ポンプの有する問題点を解決することにあり、多量の気
体を含む気液二相流体を二相流状態のままポンプ効率を
低下させることなく同時に昇圧し、輸送することができ
る多段式ターボ型多相流ポンプを提供することにある。
ポンプの有する問題点を解決することにあり、多量の気
体を含む気液二相流体を二相流状態のままポンプ効率を
低下させることなく同時に昇圧し、輸送することができ
る多段式ターボ型多相流ポンプを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は、第１ケーシ
ングの、羽根車の基部分に近い流体入口部分に設けられ
た抽気口と、前記第１ケーシング以後の各ケーシング
の、羽根車の基部分に近い流体入口部分に設けられた気
体噴射口と、前記第１ケーシング以後の各ケーシングの
周壁に設けられた圧力流体入口と、前記第１ケーシング
以後の各ケーシング毎に設けられたエジェクターとから
なり、前記エジェクターの各々は、前記圧力流体入口か
らの圧力流体を駆動流体として、前記抽気口から抽気さ
れた、前記第１ケーシング内に滞留した気体を、前記気
体噴射口から前記第１ケーシング以後の各ケーシング内
の気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて前記気泡
を下流側に押し出し、かくして、気泡の滞留による流路
の狭まりを防止して、気体混入比率が高い気液二相流体
の気液同時輸送を可能とすることに特徴を有するもので
ある。
ングの、羽根車の基部分に近い流体入口部分に設けられ
た抽気口と、前記第１ケーシング以後の各ケーシング
の、羽根車の基部分に近い流体入口部分に設けられた気
体噴射口と、前記第１ケーシング以後の各ケーシングの
周壁に設けられた圧力流体入口と、前記第１ケーシング
以後の各ケーシング毎に設けられたエジェクターとから
なり、前記エジェクターの各々は、前記圧力流体入口か
らの圧力流体を駆動流体として、前記抽気口から抽気さ
れた、前記第１ケーシング内に滞留した気体を、前記気
体噴射口から前記第１ケーシング以後の各ケーシング内
の気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて前記気泡
を下流側に押し出し、かくして、気泡の滞留による流路
の狭まりを防止して、気体混入比率が高い気液二相流体
の気液同時輸送を可能とすることに特徴を有するもので
ある。
【００１４】この発明の別の特徴は、前記エジェクター
の各々の駆動水の供給口および前記抽気口に切替バルブ
を設け、羽根車に沿って流れる流体の流れの上流側と下
流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開閉を
行うことにある。
の各々の駆動水の供給口および前記抽気口に切替バルブ
を設け、羽根車に沿って流れる流体の流れの上流側と下
流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開閉を
行うことにある。
【００１５】この発明の更に別の特徴は、前記気液二相
流体は、天然ガスと石油とからなるものであることにあ
る。
流体は、天然ガスと石油とからなるものであることにあ
る。
【００１６】
【作用】第１ケーシング内に滞留した気体を抽気し、こ
の抽気された気体を第１ケーシング以降のケーシング内
の気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて、滞留気
泡を下流側に押し出せば、気泡の滞留による流路の狭ま
りが防止できるので、気体混入比率の高い気液二相流体
をポンプ効率を低下させることなく、しかも、気液を同
時に輸送することが可能となる。更に、第１ケーシング
内の滞留気体の抽気および次段ケーシング内への滞留気
体の噴射に、次段ケーシング内からの圧力流体を駆動流
体とするエジェクターを用いれば、他の動力源を使用す
ることなく、ポンプ自身のエネルギーによって気体の抽
気および噴射の両方が行えるので、設備の簡素化が図れ
る。
の抽気された気体を第１ケーシング以降のケーシング内
の気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて、滞留気
泡を下流側に押し出せば、気泡の滞留による流路の狭ま
りが防止できるので、気体混入比率の高い気液二相流体
をポンプ効率を低下させることなく、しかも、気液を同
時に輸送することが可能となる。更に、第１ケーシング
内の滞留気体の抽気および次段ケーシング内への滞留気
体の噴射に、次段ケーシング内からの圧力流体を駆動流
体とするエジェクターを用いれば、他の動力源を使用す
ることなく、ポンプ自身のエネルギーによって気体の抽
気および噴射の両方が行えるので、設備の簡素化が図れ
る。
【００１７】また、エジェクターの各々の駆動流体の供
給口および抽気口に切替バルブを設け、羽根車の上流側
と下流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開
閉を行えば、気体混入比率が高くなってポンプ効率が低
下した時のみに抽気操作を行わせることができるので、
ポンプの運転効率をより上げることができる。
給口および抽気口に切替バルブを設け、羽根車の上流側
と下流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開
閉を行えば、気体混入比率が高くなってポンプ効率が低
下した時のみに抽気操作を行わせることができるので、
ポンプの運転効率をより上げることができる。
【００１８】更に、気液二相流体が天然ガスと石油とか
らなるものである場合には、気液同時輸送効果は特に大
きい。
らなるものである場合には、気液同時輸送効果は特に大
きい。
【００１９】
【実施例】次に、この発明の多段式ターボ型多相流ポン
プの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
プの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】図１は、この発明の多段式ターボ型多相流
ポンプの一実施態様を示す子午面部分断面図である。こ
のポンプは、シュラウドを持たない開放型羽根車を有す
る３段式多相流ポンプであるが、３段以上の多相流ポン
プであってもよいことは勿論である。
ポンプの一実施態様を示す子午面部分断面図である。こ
のポンプは、シュラウドを持たない開放型羽根車を有す
る３段式多相流ポンプであるが、３段以上の多相流ポン
プであってもよいことは勿論である。
【００２１】図１において、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、主羽
根間に中間羽根（図示せず）を有する第１、第２、第３
羽根車であり、回転軸２に放射状に且つ回転軸２の軸線
方向に間隔をあけて固定されている。３Ａ、３Ｂ、３Ｃ
は、羽根車１Ａ、１Ｂ、１Ｃを収容する第１、第２、第
３ケーシング、４は、ケーシング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の
渦巻室、５は、ケーシング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の流体入
側に固定した出口案内羽根、６は、ケーシング３Ａ、３
Ｂ、３Ｃ内の流体出側に、出口案内羽根５と対向して固
定した戻り流路案内羽根である。
根間に中間羽根（図示せず）を有する第１、第２、第３
羽根車であり、回転軸２に放射状に且つ回転軸２の軸線
方向に間隔をあけて固定されている。３Ａ、３Ｂ、３Ｃ
は、羽根車１Ａ、１Ｂ、１Ｃを収容する第１、第２、第
３ケーシング、４は、ケーシング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の
渦巻室、５は、ケーシング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の流体入
側に固定した出口案内羽根、６は、ケーシング３Ａ、３
Ｂ、３Ｃ内の流体出側に、出口案内羽根５と対向して固
定した戻り流路案内羽根である。
【００２２】７は、第１ケーシング３Ａの、羽根車１Ａ
の基部に近い流体入口部分に設けられた抽気口、８は、
抽気口７に設けられた抽気用切替バルブ、９Ａは、第２
ケーシング３Ｂの、羽根車１Ｂの基部に近い流体入口部
分に設けられた第１気体噴射口、９Ｂは、第３ケーシン
グ３Ｃの、羽根車１Ｃの基部に近い流体入口部分に設け
られた第２気体噴射口、１０Ａは、第２ケーシング３Ｂ
の周壁に設けられた第１圧力流体入口、１０Ｂは、第３
ケーシング３Ｃの周壁に設けられた第２圧力流体入口で
ある。
の基部に近い流体入口部分に設けられた抽気口、８は、
抽気口７に設けられた抽気用切替バルブ、９Ａは、第２
ケーシング３Ｂの、羽根車１Ｂの基部に近い流体入口部
分に設けられた第１気体噴射口、９Ｂは、第３ケーシン
グ３Ｃの、羽根車１Ｃの基部に近い流体入口部分に設け
られた第２気体噴射口、１０Ａは、第２ケーシング３Ｂ
の周壁に設けられた第１圧力流体入口、１０Ｂは、第３
ケーシング３Ｃの周壁に設けられた第２圧力流体入口で
ある。
【００２３】１１Ａは、第１エジェクターである。第１
エジェクター１１Ａは、第２ケーシング３Ｂの圧力流体
入口１０Ａからの圧力流体を駆動流体として第１ケーシ
ング３Ａの抽気口７から抽気された、第１ケーシング３
Ａ内（渦巻室４内）の羽根車１Ａの基部分に滞留した気
体を、第１気体噴射口９Ａから第２ケーシング３Ｂ内の
気泡滞留領域である羽根車１Ｂの基部分またはその上流
部に噴射させて滞留気泡を下流側に押し出す作用を有す
る。１１Ｂは、第２エジェクターである。第２エジェク
ター１１Ｂは、第３ケーシング３Ｃの圧力流体入口１０
Ｂからの圧力流体を駆動流体として第１ケーシング３Ａ
の抽気口７から抽気された、第１ケーシング３Ａ内の前
記滞留気体を、第２気体噴射口９Ｂから第３ケーシング
３Ｃ内の気泡滞留領域である羽根車１Ｃの基部分または
その上流部に噴射させて滞留気泡を下流側に押し出す作
用を有する。１２は、第１および第２エジェクター１１
Ａ、１１Ｂの駆動流体の供給口に設けられた切替バルブ
である。なお、エジェクターに用いる圧力流体は、下流
側のケーシングの抽気口から抽気すれば良く、直後のケ
ーシングからの抽気に限定されないことはいうまでもな
い。
エジェクター１１Ａは、第２ケーシング３Ｂの圧力流体
入口１０Ａからの圧力流体を駆動流体として第１ケーシ
ング３Ａの抽気口７から抽気された、第１ケーシング３
Ａ内（渦巻室４内）の羽根車１Ａの基部分に滞留した気
体を、第１気体噴射口９Ａから第２ケーシング３Ｂ内の
気泡滞留領域である羽根車１Ｂの基部分またはその上流
部に噴射させて滞留気泡を下流側に押し出す作用を有す
る。１１Ｂは、第２エジェクターである。第２エジェク
ター１１Ｂは、第３ケーシング３Ｃの圧力流体入口１０
Ｂからの圧力流体を駆動流体として第１ケーシング３Ａ
の抽気口７から抽気された、第１ケーシング３Ａ内の前
記滞留気体を、第２気体噴射口９Ｂから第３ケーシング
３Ｃ内の気泡滞留領域である羽根車１Ｃの基部分または
その上流部に噴射させて滞留気泡を下流側に押し出す作
用を有する。１２は、第１および第２エジェクター１１
Ａ、１１Ｂの駆動流体の供給口に設けられた切替バルブ
である。なお、エジェクターに用いる圧力流体は、下流
側のケーシングの抽気口から抽気すれば良く、直後のケ
ーシングからの抽気に限定されないことはいうまでもな
い。
【００２４】気泡が羽根車の基部分に滞留するのは、こ
の部分が子午面流路の曲がりによる遠心力により比較的
低圧になること、および、この部分の半径が小さく回転
する羽根車により生じる流体の遠心力による圧力上昇が
まだ不十分であることによる。
の部分が子午面流路の曲がりによる遠心力により比較的
低圧になること、および、この部分の半径が小さく回転
する羽根車により生じる流体の遠心力による圧力上昇が
まだ不十分であることによる。
【００２５】このように構成されている、この発明の多
段式ターボ型多相流ポンプによれば、次のようにして、
例えば、天然ガスが混入する石油からなる気液二相流体
の気液同時輸送が行われる。
段式ターボ型多相流ポンプによれば、次のようにして、
例えば、天然ガスが混入する石油からなる気液二相流体
の気液同時輸送が行われる。
【００２６】第１および第２エジェクター１１Ａ、１１
Ｂによって抽気された第１ケーシング３Ａ内の滞留天然
ガスは、第１気体噴射口９Ａから第２ケーシング３Ｂの
気泡滞留領域またはその上流部に噴射され、同時に、第
２気体噴射口９Ｂから第３ケーシング３Ｃの気泡滞留領
域またはその上流部に噴射される。これによって、第１
羽根車１Ａを通過するガス量が大幅に減少して、第１羽
根車１Ａの入口部分での滞留気泡による流路の閉塞を防
止できる。これと同時に、第２および第３ケーシング３
Ｂ、３Ｃ内の滞留気泡が下流側に順次、押し出されるの
で、第２および第３ケーシング３Ｂ、３Ｃ内の流路の気
泡による閉塞が防止される。従って、天然ガス混入比率
の高い石油をポンプ効率を下げることなく、しかも、天
然ガスと石油とを同時に輸送することができる。
Ｂによって抽気された第１ケーシング３Ａ内の滞留天然
ガスは、第１気体噴射口９Ａから第２ケーシング３Ｂの
気泡滞留領域またはその上流部に噴射され、同時に、第
２気体噴射口９Ｂから第３ケーシング３Ｃの気泡滞留領
域またはその上流部に噴射される。これによって、第１
羽根車１Ａを通過するガス量が大幅に減少して、第１羽
根車１Ａの入口部分での滞留気泡による流路の閉塞を防
止できる。これと同時に、第２および第３ケーシング３
Ｂ、３Ｃ内の滞留気泡が下流側に順次、押し出されるの
で、第２および第３ケーシング３Ｂ、３Ｃ内の流路の気
泡による閉塞が防止される。従って、天然ガス混入比率
の高い石油をポンプ効率を下げることなく、しかも、天
然ガスと石油とを同時に輸送することができる。
【００２７】天然ガスの混入量が少ないときは、後段の
高圧の石油が前段の羽根車に流入して損失が大きくなる
恐れがあるが、この場合には、例えば、第１ケーシング
３Ａの第１羽根車１Ａの上流側の圧力と下流側の圧力と
を圧力センサー１３Ａ、１３Ｂによって検出し、これら
の間の差圧を求め、この差圧に基づいて、抽気用切替バ
ルブ８およびエジェクター用バルブ１２を開閉すれば、
より効率的な運転が可能となる。即ち、差圧とポンプ効
率との関係を予め求めておき、差圧がある値になってポ
ンプ効率が低下した時に、両バルブ８、１２を開いて滞
留ガスの抽気機能を働かせるようにする。なお、圧力セ
ンサー１３Ａ、１３Ｂによって差圧を検出する代わり
に、差圧計によって直接差圧を計測しても良い。
高圧の石油が前段の羽根車に流入して損失が大きくなる
恐れがあるが、この場合には、例えば、第１ケーシング
３Ａの第１羽根車１Ａの上流側の圧力と下流側の圧力と
を圧力センサー１３Ａ、１３Ｂによって検出し、これら
の間の差圧を求め、この差圧に基づいて、抽気用切替バ
ルブ８およびエジェクター用バルブ１２を開閉すれば、
より効率的な運転が可能となる。即ち、差圧とポンプ効
率との関係を予め求めておき、差圧がある値になってポ
ンプ効率が低下した時に、両バルブ８、１２を開いて滞
留ガスの抽気機能を働かせるようにする。なお、圧力セ
ンサー１３Ａ、１３Ｂによって差圧を検出する代わり
に、差圧計によって直接差圧を計測しても良い。
【００２８】以上は、天然ガスと石油とからなる気液二
相流体を輸送する場合であるが、この発明のポンプは、
これ以外に、有用なガスと液体との同時輸送に適用する
ことができることはいうまでもない。
相流体を輸送する場合であるが、この発明のポンプは、
これ以外に、有用なガスと液体との同時輸送に適用する
ことができることはいうまでもない。
【００２９】図２に、この発明のポンプに抽気機能を持
たせた場合と持たせなかった場合との揚程低下率（Ｈ／
Ｈ0 ）と入口ボイド率（α0 ）との関係の一例を示す。
図から明らかなように、抽気機能を持たせた場合には、
入口ボイド率を一定とした場合、明らかに揚程低下率の
低下量が少ないことが分かる。
たせた場合と持たせなかった場合との揚程低下率（Ｈ／
Ｈ0 ）と入口ボイド率（α0 ）との関係の一例を示す。
図から明らかなように、抽気機能を持たせた場合には、
入口ボイド率を一定とした場合、明らかに揚程低下率の
低下量が少ないことが分かる。
【００３０】ここで、Ｈは、気液二相流時のポンプの揚
程であり、下記（１）式によって定義される値であり、
Ｈ0 は、同一の質量を揚水するときの液単相流時の揚程
の値である。 Ｈ＝（１−ｘ）Ｈl ＋ｘＨg --- (1) 但し、上記（１）おいて、 Ｈl （液相）＝（ｐd −ｐs ）／ρl ｇ＋（ｃld 2−ｃls 2）／２ｇ--- (2) Ｈg （気相）＝（１／ｐg ｇ）ｄｐ＋（ｃgd 2−ｃgs 2）／２ｇ --- (3) 但し、上記（２）、（３）において、 ｘ：気相の全流体に対する質量流量比（クオリティ） ｐ：絶対圧力、 ρ：密度、 ｃ：平均流速、 添字ｌ：液相、ｇ：気相、ｄ：吐出側、ｓ：吸引側をそ
れぞれ示す。
程であり、下記（１）式によって定義される値であり、
Ｈ0 は、同一の質量を揚水するときの液単相流時の揚程
の値である。 Ｈ＝（１−ｘ）Ｈl ＋ｘＨg --- (1) 但し、上記（１）おいて、 Ｈl （液相）＝（ｐd −ｐs ）／ρl ｇ＋（ｃld 2−ｃls 2）／２ｇ--- (2) Ｈg （気相）＝（１／ｐg ｇ）ｄｐ＋（ｃgd 2−ｃgs 2）／２ｇ --- (3) 但し、上記（２）、（３）において、 ｘ：気相の全流体に対する質量流量比（クオリティ） ｐ：絶対圧力、 ρ：密度、 ｃ：平均流速、 添字ｌ：液相、ｇ：気相、ｄ：吐出側、ｓ：吸引側をそ
れぞれ示す。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下のような工業上有用な効果がもたらされる。
ば、以下のような工業上有用な効果がもたらされる。
【００３２】 第１ケーシング内に滞留した気体を抽
気し、この気体を第１ケーシング以降のケーシング内の
気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて、滞留気泡
を下流側に押し出せば、気泡の滞留による流路の狭まり
が防止できるので、気体混入比率の高い気液二相流体を
ポンプ効率を低下させることなく、しかも、気液を同時
に輸送することが可能となる。
気し、この気体を第１ケーシング以降のケーシング内の
気泡滞留領域またはその上流部に噴射させて、滞留気泡
を下流側に押し出せば、気泡の滞留による流路の狭まり
が防止できるので、気体混入比率の高い気液二相流体を
ポンプ効率を低下させることなく、しかも、気液を同時
に輸送することが可能となる。
【００３３】 第１ケーシング内の滞留気体の抽気お
よび次段ケーシング内への滞留気体の噴射に、次段ケー
シング内からの圧力流体を駆動流体とするエジェクター
を用いれば、他の動力源を使用することなく、ポンプ自
身のエネルギーで気体の抽気および噴射が行えるので、
設備の簡素化が図れる。
よび次段ケーシング内への滞留気体の噴射に、次段ケー
シング内からの圧力流体を駆動流体とするエジェクター
を用いれば、他の動力源を使用することなく、ポンプ自
身のエネルギーで気体の抽気および噴射が行えるので、
設備の簡素化が図れる。
【００３４】 エジェクターの各々の駆動流体の供給
口および抽気口に切替バルブを設け、羽根車の上流側と
下流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開閉
を行えば、気体混入比率が高くなってポンプ効率が低下
した時のみに抽気操作を行わせることができるので、ポ
ンプの運転効率をより上げることができる。
口および抽気口に切替バルブを設け、羽根車の上流側と
下流側との間の圧力差に基づいて、両切替バルブの開閉
を行えば、気体混入比率が高くなってポンプ効率が低下
した時のみに抽気操作を行わせることができるので、ポ
ンプの運転効率をより上げることができる。
【図１】この発明の多段式ターボ型多相流ポンプの一実
施態様を示す子午面部分断面図である。
施態様を示す子午面部分断面図である。
【図２】揚程低下率と入口ボイド率との関係を示すグラ
フである。
フである。
１Ａ：第１羽根車、 １Ｂ：第２羽根車、 １Ｃ：第３羽根車、 ２：回転軸、 ３Ａ：第１ケーシング、 ３Ｂ：第２ケーシング、 ３Ｃ：第３ケーシング、 ４：渦巻室、 ５：出口案内羽根、 ６：戻り流路案内羽根、 ７：抽気口、 ８：抽気用切替バルブ、 ９Ａ：第１気体噴射口、 ９Ｂ：第２気体噴射口、 １０Ａ：第１圧力流体入口、 １０Ｂ：第２圧力流体入口、 １１Ａ：第１エジェクター、 １１Ｂ：第２エジェクター、 １２：エジェクター用切替バルブ、 １３Ａ：上流側圧力センサー、 １３Ｂ：下流側圧力センサー。
Claims (3)
- 【請求項１】 第１ケーシングの、羽根車の基部分に近
い流体入口部分に設けられた抽気口と、前記第１ケーシ
ング以後の各ケーシングの、羽根車の基部分に近い流体
入口部分に設けられた気体噴射口と、前記第１ケーシン
グ以後の各ケーシングの周壁に設けられた圧力流体入口
と、前記第１ケーシング以後の各ケーシング毎に設けら
れたエジェクターとからなり、前記エジェクターの各々
は、前記圧力流体入口からの圧力流体を駆動流体とし
て、前記抽気口から抽気された、前記第１ケーシング内
に滞留した気体を、前記気体噴射口から前記第１ケーシ
ング以後の各ケーシング内の気泡滞留領域またはその上
流部に噴射させて前記気泡を下流側に押し出し、かくし
て、気泡の滞留による流路の狭まりを防止して、気体混
入比率が高い気液二相流体の気液同時輸送を可能とする
ことを特徴とする多段式ターボ型多相流ポンプ。 - 【請求項２】 前記エジェクターの各々の駆動流体の供
給口および前記抽気口に切替バルブを設け、羽根車に沿
って流れる流体の流れの上流側と下流側との間の圧力差
に基づいて、両切替バルブの開閉を行うことを特徴とす
る、請求項１記載の多段式ターボ型多相流ポンプ。 - 【請求項３】 前記気液二相流体は、天然ガスと石油と
からなるものであることを特徴とする、請求項１または
２記載の多段式ターボ型多相流ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33327594A JP2613363B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 多段式ターボ型多相流ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33327594A JP2613363B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 多段式ターボ型多相流ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08170596A JPH08170596A (ja) | 1996-07-02 |
| JP2613363B2 true JP2613363B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=18264279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33327594A Expired - Fee Related JP2613363B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 多段式ターボ型多相流ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2613363B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101367695B1 (ko) * | 2010-03-30 | 2014-02-27 | 김동식 | 다단펌프를 이용한 마이크로 버블 발생장치 |
| KR101287748B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-07-19 | 지효근 | 마이크로버블발생장치용 펌프 |
| JP2017096201A (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | 株式会社荏原製作所 | ポンプ |
| CN117780696B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-05-17 | 西安泵阀总厂有限公司 | 一种气液混输离心泵的工作方法 |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP33327594A patent/JP2613363B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08170596A (ja) | 1996-07-02 |
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