JP2637144B2 - 遠心圧縮機のサージング防止方法及び同装置 - Google Patents
遠心圧縮機のサージング防止方法及び同装置Info
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- JP2637144B2 JP2637144B2 JP63052611A JP5261188A JP2637144B2 JP 2637144 B2 JP2637144 B2 JP 2637144B2 JP 63052611 A JP63052611 A JP 63052611A JP 5261188 A JP5261188 A JP 5261188A JP 2637144 B2 JP2637144 B2 JP 2637144B2
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- Japan
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- stage
- surging
- centrifugal compressor
- bypass
- stages
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多段形の遠心圧縮機におけるサージングを防
止する方法、及びサージング防止装置に関するものであ
る。
止する方法、及びサージング防止装置に関するものであ
る。
遠心圧縮機のサージング防止に関しては、日本機械学
会日立地方講演会論文集（昭和52年）第73頁から第75頁
において論じられているように、遠心圧縮機の外部をバ
イパスする技術が公知である。
会日立地方講演会論文集（昭和52年）第73頁から第75頁
において論じられているように、遠心圧縮機の外部をバ
イパスする技術が公知である。
第５図は一軸多段遠心圧縮機の従来例を示す縦断面図
である。
である。
ケーシング１に支持された回転軸２に羽根車３が必要
段数だけ、装着され、不図示の駆動機によって回転され
る。吸込口から吸込まれた流体は第１段羽根車で昇圧さ
れ、ダイアフラム５で構成された静止流露を通り、次段
の羽根車に吸込まれて更に昇圧され、以下同様にして、
最終的には吐出口７から吐出される。なお、４はダイア
フラム５に取付けられたディフューザベーン、８はリタ
ーンベーンである。この様にして、駆動機から与えられ
たエネルギーは、圧力上昇に変換される。
段数だけ、装着され、不図示の駆動機によって回転され
る。吸込口から吸込まれた流体は第１段羽根車で昇圧さ
れ、ダイアフラム５で構成された静止流露を通り、次段
の羽根車に吸込まれて更に昇圧され、以下同様にして、
最終的には吐出口７から吐出される。なお、４はダイア
フラム５に取付けられたディフューザベーン、８はリタ
ーンベーンである。この様にして、駆動機から与えられ
たエネルギーは、圧力上昇に変換される。
このような構成の遠心圧縮機が、或る一定の作動条件
（各圧縮機ごとに、その仕様に応じて定まっている）に
なるとサージングを生じる。
（各圧縮機ごとに、その仕様に応じて定まっている）に
なるとサージングを生じる。
このサージングを防止する為に提案されている前記の
公知技術〔機械学会論文集〕を第６図に示す。本第６図
に示した10は遠心圧縮機であって、例えば第５図の遠心
圧縮機をシンボル化して描いたものである。
公知技術〔機械学会論文集〕を第６図に示す。本第６図
に示した10は遠心圧縮機であって、例えば第５図の遠心
圧縮機をシンボル化して描いたものである。
６は吸込口、７は吐出口である。
前記の公知技術は、吐出口７に接続された吐出ライン
12から、吸入口６に接続された吸込ライン11に至るバイ
パスライン13、及び、その途中に介装されたバイパス弁
14を設けたものである。
12から、吸入口６に接続された吸込ライン11に至るバイ
パスライン13、及び、その途中に介装されたバイパス弁
14を設けたものである。
前記の公知例に係るサージング防止装置（第６図）
は、遠心圧縮機10の全体として、吐出圧力流体の一部を
吸入側にバイパスして還流させるものである。
は、遠心圧縮機10の全体として、吐出圧力流体の一部を
吸入側にバイパスして還流させるものである。
しかし、乍ら、該遠心圧縮機10を構成している複数団
の遠心圧縮機ユニットは、各ユニット毎にサージング発
生条件を異にしている。
の遠心圧縮機ユニットは、各ユニット毎にサージング発
生条件を異にしている。
従って、或る段の遠心圧縮ユニットがサージング条件
範囲に入っても、その他の段は必ずしもサージング状態
に接近しているとは限らない。
範囲に入っても、その他の段は必ずしもサージング状態
に接近しているとは限らない。
にも拘らず、前記の公知技術（第６図）では圧縮機の
全段をバイパスするため、全段とも取扱い流量が増加
し、これに伴って軸動力が著しく増大してしまう。
全段をバイパスするため、全段とも取扱い流量が増加
し、これに伴って軸動力が著しく増大してしまう。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、必要最小限のバ
イパス還流を可能ならしめ、軸動力の増加を抑制し得る
サージング防止方法、及びサージング防止装置を提供す
ることを目的とする。
イパス還流を可能ならしめ、軸動力の増加を抑制し得る
サージング防止方法、及びサージング防止装置を提供す
ることを目的とする。
多段式の遠心圧縮機においては、各段の遠心圧縮機ユ
ニット毎にサージング条件が異なる。
ニット毎にサージング条件が異なる。
本発明はこの点に着目し、全段一斉にバイパス還流を
行わせるのではなく、サージング状態に接近したユニッ
トの段のみについてバイパス還流を行わせる。
行わせるのではなく、サージング状態に接近したユニッ
トの段のみについてバイパス還流を行わせる。
サージングに達した（或いは、将に達せんとしてい
る）遠心圧縮機ユニットの段のみについてバイパス還流
を行わせればサージング防止は可能である。而して、サ
ージング条件に接近していない段についてはバイパスを
行わせないので、全段一斉にバイパスさせるという従来
技術（第６図）に比して、著しく小さいバイパス流量
で、同様のサージング防止効果が得られる。バイパス流
量が少なければ当然に軸動力の増加は少なくて済む。
る）遠心圧縮機ユニットの段のみについてバイパス還流
を行わせればサージング防止は可能である。而して、サ
ージング条件に接近していない段についてはバイパスを
行わせないので、全段一斉にバイパスさせるという従来
技術（第６図）に比して、著しく小さいバイパス流量
で、同様のサージング防止効果が得られる。バイパス流
量が少なければ当然に軸動力の増加は少なくて済む。
第１図は本発明に係るサージング防止方法を実施する
ため、本発明に係るサージング防止装置を適用した１例
である。
ため、本発明に係るサージング防止装置を適用した１例
である。
本例は、第５図に示した従来例の多段遠心圧縮機に本
発明装置を適用して改良したものである。
発明装置を適用して改良したものである。
従来技術（第５図）に比して異なるところは、各遠心
圧縮ユニット段ごとにバイパス部15を設けたことであ
る。
圧縮ユニット段ごとにバイパス部15を設けたことであ
る。
本実施例では、バイパス部15を全段に設けてあるが、
特に有効なのは、後段である。というのは、一般に、遠
心圧縮機は、通常運転点の効率を良くするように設計し
てあり、最高効率点の流量とサージング点の流量との比
が各羽根車で同等になるため、また圧縮は後段になる程
促進されるため、後段からサージングに入り易くなるか
らである。
特に有効なのは、後段である。というのは、一般に、遠
心圧縮機は、通常運転点の効率を良くするように設計し
てあり、最高効率点の流量とサージング点の流量との比
が各羽根車で同等になるため、また圧縮は後段になる程
促進されるため、後段からサージングに入り易くなるか
らである。
第２図に、前記バイパス部15の詳細を示す。バイパス
通路15aはディフューザ４から前段のリターンベーン部
８へ流体がバイパスするための流路である。バイパス通
路15aは各ダイアフラムに１ケ所から複数個、任意にバ
イパス量に応じて設けられる。上記バイパス通路15aに
は、仕切り板15b,スプリング15cが装着されている。作
動原理としては、ディフューザ４部の圧力P2,リターン
ベーン部８の圧力P1との差圧によってスプリング15cが
縮み、これに伴って、仕切板15bが図の左方へ、破線で
示した15b´,15b″の如く後退し、流体は該仕切り板の
外側を伝わってディフューザ４から、前段のリターンベ
ーン部８へバイパスするしくみである。仕切り板15bの
外側からバイパス開始する時機について第３図を参照し
つつ説明する。圧縮機の特性として、流量によって圧力
差P2−P1が変化することを利用して差圧がΔPBになった
時、すなわち、サージング点Ｓよりも若干余裕のある点
Ｂでバイパスが始まるように構成する。具体的にスプリ
ングと仕切り板の状態については、スプリングに働く力
と変位の関係は周知のごとく Ｆ＝kx（F:力、k:バネ定数、x:変位） と表わされるので、仕切り板の表面積をＡとすると Ｆ＝ΔPB×Ａ となり、バイパス開始時の仕切り板の位置がｌのときに Ｆ＝ΔPB×Ａ＝kl となるようにスプリング15cのバネ定数ｋを定めれば良
い。このバイパス部15は必要に応じて、すなわち、運転
範囲に応じて、後段から前段へと装着を増やし、特に広
い運転範囲の場合には、全段に装着されることが望まし
い。
通路15aはディフューザ４から前段のリターンベーン部
８へ流体がバイパスするための流路である。バイパス通
路15aは各ダイアフラムに１ケ所から複数個、任意にバ
イパス量に応じて設けられる。上記バイパス通路15aに
は、仕切り板15b,スプリング15cが装着されている。作
動原理としては、ディフューザ４部の圧力P2,リターン
ベーン部８の圧力P1との差圧によってスプリング15cが
縮み、これに伴って、仕切板15bが図の左方へ、破線で
示した15b´,15b″の如く後退し、流体は該仕切り板の
外側を伝わってディフューザ４から、前段のリターンベ
ーン部８へバイパスするしくみである。仕切り板15bの
外側からバイパス開始する時機について第３図を参照し
つつ説明する。圧縮機の特性として、流量によって圧力
差P2−P1が変化することを利用して差圧がΔPBになった
時、すなわち、サージング点Ｓよりも若干余裕のある点
Ｂでバイパスが始まるように構成する。具体的にスプリ
ングと仕切り板の状態については、スプリングに働く力
と変位の関係は周知のごとく Ｆ＝kx（F:力、k:バネ定数、x:変位） と表わされるので、仕切り板の表面積をＡとすると Ｆ＝ΔPB×Ａ となり、バイパス開始時の仕切り板の位置がｌのときに Ｆ＝ΔPB×Ａ＝kl となるようにスプリング15cのバネ定数ｋを定めれば良
い。このバイパス部15は必要に応じて、すなわち、運転
範囲に応じて、後段から前段へと装着を増やし、特に広
い運転範囲の場合には、全段に装着されることが望まし
い。
第４図には、ケーシング１の外側にバイパス弁16a,バ
イパスライン16bを設けて、ケーシング１の外側をバイ
パスさせるように構成したもう１つの実施例を示めして
ある。本実施例の場合には、バイパスバルブ16aの上流
と下流の差圧を検知し、差圧が第３図に示す△PBに達し
たら、バイパスを開始するようにすれば良い。すなわち
バイパス弁16aはリリーフ弁形の自動弁によって構成す
る。このリリーフ弁として、公知の各形式のものが適用
可能である。
イパスライン16bを設けて、ケーシング１の外側をバイ
パスさせるように構成したもう１つの実施例を示めして
ある。本実施例の場合には、バイパスバルブ16aの上流
と下流の差圧を検知し、差圧が第３図に示す△PBに達し
たら、バイパスを開始するようにすれば良い。すなわち
バイパス弁16aはリリーフ弁形の自動弁によって構成す
る。このリリーフ弁として、公知の各形式のものが適用
可能である。
第４図の実施例においては、最後段のみにバイパス弁
16aを設けたが、本発明を実施する際、任意の段にバイ
パス弁を設け得る。
16aを設けたが、本発明を実施する際、任意の段にバイ
パス弁を設け得る。
本発明の方法、および装置によれば、多段の遠心圧縮
機において、全段バイパスすることなしにサージングに
入る虞れの有る段のみバイパスすることが可能なため、
軸動力の増加を抑制して、しかも広い運転範囲をカバー
できるという優れた実用的効果がある。
機において、全段バイパスすることなしにサージングに
入る虞れの有る段のみバイパスすることが可能なため、
軸動力の増加を抑制して、しかも広い運転範囲をカバー
できるという優れた実用的効果がある。
第１図は本発明に係るサージング防止装置の１実施例を
備えた多段遠心圧縮機の断面図である。 第２図は上記実施例におけるバイパス部の拡大詳細図、
第３図は該バイパス部の作動を説明するための図表であ
る。 第４図は前記と異なる実施例における断面図である。 第５図は従来例の多段遠心圧縮機の一般的構成を説明す
るための断面図、第６図は公知のサージング防止装置の
説明図である。 １……ケーシング、２……回転軸、…羽根車、４……デ
ィフューザ、５……ダイアフラム、６……吸込口、７…
…吐出口、８……リターンベーン、９……ラビリンス、
10……遠心圧縮機、11……吸込ライン、12……吐出ライ
ン、13……バイパスライン、14……バイパス弁、15……
バイパス部、15a……バイパス通路、15b……仕切り板、
15c……スプリング、16a……バイパス弁、16b……バイ
パスライン。
備えた多段遠心圧縮機の断面図である。 第２図は上記実施例におけるバイパス部の拡大詳細図、
第３図は該バイパス部の作動を説明するための図表であ
る。 第４図は前記と異なる実施例における断面図である。 第５図は従来例の多段遠心圧縮機の一般的構成を説明す
るための断面図、第６図は公知のサージング防止装置の
説明図である。 １……ケーシング、２……回転軸、…羽根車、４……デ
ィフューザ、５……ダイアフラム、６……吸込口、７…
…吐出口、８……リターンベーン、９……ラビリンス、
10……遠心圧縮機、11……吸込ライン、12……吐出ライ
ン、13……バイパスライン、14……バイパス弁、15……
バイパス部、15a……バイパス通路、15b……仕切り板、
15c……スプリング、16a……バイパス弁、16b……バイ
パスライン。
Claims (3)
- 【請求項１】複数段の羽根車を設けた多段形遠心圧縮機
におけるサージング防止方法において、各段ごとに、当
該段がサージング状態に近ずいたとき、当該段の吐出圧
力流体の一部を当該段の吸込側に還流させることを特徴
とする多段形遠心圧縮機におけるサージング防止方法。 - 【請求項２】複数段の羽根車を設けた多段形遠心圧縮機
におけるサージング防止装置において、多段形遠心圧縮
機のケーシングに、各段ごとに、当該段の吐出側から当
該段の吸込側に至るように形成された流路と、当該段の
吸入側と吐出側との圧力差によって前記流路を開閉する
自動弁を設けたことを特徴とする多段形遠心圧縮機にお
けるサージング防止装置。 - 【請求項３】前記流路は、ダイヤフラムに設けた透孔で
あり、前記自動弁は、リリーフ弁であることを特徴とす
る請求項２に記載の多段形遠心圧縮機におけるサージン
グ防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052611A JP2637144B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 遠心圧縮機のサージング防止方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052611A JP2637144B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 遠心圧縮機のサージング防止方法及び同装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227900A JPH01227900A (ja) | 1989-09-12 |
| JP2637144B2 true JP2637144B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=12919594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63052611A Expired - Lifetime JP2637144B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 遠心圧縮機のサージング防止方法及び同装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015119140A1 (ja) | 2014-02-05 | 2015-08-13 | 三菱重工業株式会社 | ダイアフラム、および遠心回転機械 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11201094A (ja) * | 1998-01-19 | 1999-07-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ターボ圧縮機 |
| EP1540187B1 (en) * | 2002-08-06 | 2011-07-13 | York International Corporation | Stability control system and method for centrifugal compressors operating in parallel |
| US9382911B2 (en) * | 2013-11-14 | 2016-07-05 | Danfoss A/S | Two-stage centrifugal compressor with extended range and capacity control features |
| JP2017506307A (ja) * | 2014-02-20 | 2017-03-02 | ダンフォス・エイ／エス | 遠心圧縮機用の制御システム及び方法 |
| JP2017025825A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 株式会社豊田自動織機 | 遠心圧縮機 |
| US11255338B2 (en) * | 2019-10-07 | 2022-02-22 | Elliott Company | Methods and mechanisms for surge avoidance in multi-stage centrifugal compressors |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746088A (en) * | 1980-09-03 | 1982-03-16 | Hitachi Ltd | Surge preventing device for multi-stage compressor |
| JPS5868000U (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-09 | 三井造船株式会社 | 遠心圧縮機 |
| JPS58202399A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-25 | Hitachi Ltd | 多段軸流圧縮機のサ−ジング防止装置 |
| JPS61190121A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | Nissan Motor Co Ltd | 排気タ−ボ過給装置 |
| JPH0823360B2 (ja) * | 1986-05-02 | 1996-03-06 | 石川島播磨重工業株式会社 | 圧縮機のサ−ジング検出装置 |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63052611A patent/JP2637144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015119140A1 (ja) | 2014-02-05 | 2015-08-13 | 三菱重工業株式会社 | ダイアフラム、および遠心回転機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227900A (ja) | 1989-09-12 |
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