JP3547522B2

JP3547522B2 - 排気タービン過給機の洗浄装置

Info

Publication number: JP3547522B2
Application number: JP11854095A
Authority: JP
Inventors: 正平上村; 修庄山; 勉馬場
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH08312363A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関に具備される排気タービン過給機の洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関などの内燃機関に併設されている排気タービン過給機は、内燃機関の排気を利用してタービンを回転させ、その発生動力で圧縮機を駆動し、この機関の出力増大、効率の向上が図られるものである。
【０００３】
ところが、この排気タービン過給機は、タービンを回転させる源がディーゼル機関の排気であるために、特に低質燃料油を使用する機関では、排気中に含まれるカーボンなどの燃焼生成物が、タービンの表面に付着してしまい、この過給機及び機関の性能を著しく低下させる原因となっている。
【０００４】
このタービンの付着物を除去するには、定期的に過給機を分解し、洗浄除去する方法が採用されていたが、作業が非常に煩雑であり、工期が長大となるために、容易にかつ短期間に付着物を取り除く方法が望まれていた。
【０００５】
そこで、従来では、この付着物を取り除く洗浄方法として、機関及び過給機を低負荷運転とし、これら機関と過給機とを連結する排気管に注水管を接続して、過給機内に所定圧力の水を流し込む水による洗浄方法や、機関及び過給機を常用の７０〜８０％のやや軽い負荷運転として、これら機関と過給機とを連結する排気管に噴出管を接続し、過給機内に直径１〜１．５ｍｍの破砕活性炭や破砕米などの粒体物を３〜５ｋｇ／ｃｍ²・Ｇの雑用空気とともに噴出・撒布させて、その衝撃による機械的エネルギーにて洗浄を行う方法などを行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の洗浄方法では、前者の水を注水することによる洗浄方法は、ヒートショックによるタービンブレードの亀裂対策としてタービン入口排気温度を２００〜３００℃に下げる必要があるため機関の出力を無負荷近くまで下げなければならないことから、その運転に熟練を必要とし、また、作業が煩雑であるという欠点を有しているとともに、この水による洗浄方法では、注入した水を排出しなければならないことから、過給機側にドレン孔を設けなければならず、かつ、洗浄後に過給機内を乾燥させなければならず、この乾燥のための低負荷運転など時間を要するという欠点を有している。
【０００７】
また、この洗浄方法によれば、機関を低負荷で運転させて洗浄を行うことから、排気管周辺が高温にならず２００〜３００℃となるため、注水管をフレキシブルパイプにて構成させているが、機関運転時には約５５０℃の高温に上昇するために、注水管が溶融しないように取り外さなければならず、すなわち、洗浄作業時に注水管を取り付け、機関運転時はこの注水管を取り除くという煩雑な作業があるという問題を有している。
【０００８】
一方、後者の洗浄方法は、噴出させる破砕活性炭や破砕米などの粒体物の形状や大きさ、硬度、比重などによって洗浄効果が変化するとともに、これらの要素が不均等である場合、タービンブレードの先端側を損傷させてしまうという問題がある。そして、この粒体物を略均等な大きさに予め形成させるとともに、形状や硬度、比重などを略均等としなければならないため、容易に洗浄を行えないという欠点を有している。
【０００９】
また、前者，後者ともに機関を運転しながらの洗浄であることから、水、又は粒体物と排気とが混合状態となって過給機内に流入されるが、この混合状態が均等にならない場合、過給機内部全体では不均等に洗浄が行われることとなってしまい、タービンの洗浄効果に偏りが生じてしまうおそれがある。
【００１０】
そこで本発明は、上記問題点を解消するために、機関の出力を下げずに通常運転させた状態で、容易に効率よく過給機内部の洗浄を行うことのできる排気タービン過給機の洗浄装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
次に、上記の目的を達成するための手段を、実施例に対応する図面を参照して説明する。
この発明の排気タービン過給機の洗浄装置６は、排気タービン過給機１の排気流入口４に接続される排気管５における前記排気流入口４に近接した位置に開口して接続され、前記排気管５内に水蒸気を供給する供給管７と、
前記排気管５と前記供給管７との接続部分に近接した前記供給管７の中途に配設される絞り装置１２と、
前記排気管５と前記供給管７との接続部分と前記絞り装置１２との間の前記供給管７に配設される注入バルブ２３と、
を具備したことを特徴としている。
【００１２】
また、前記供給管７は、水蒸気管８より分岐されて接続されているとともに、該供給管７と水蒸気管８との接続部分に近接した前記供給管７に開閉バルブ１０が配設され、かつ前記開閉バルブ１０と前記絞り装置１２との間の一部をフレキシブルホース９とした構成としてもよい。なお、この開閉バルブ１０は、弁体１０ｄに貫通した所定寸法のリーク孔１１が形成され、前記開閉バルブ１０が閉状態であっても、水蒸気が常時供給管７側へ漏れるように構成される。
【００１３】
さらに、前記供給管７における前記絞り装置１２と前記注入バルブ２３との間には、界面活性剤供給装置１４が接続されている構成としてもよい。
【００１４】
【作用】
内燃機関及び排気タービン過給機１の運転中に、排気タービン過給機１の排気流入口４に接続される排気管５における前記排気流入口４に近接した位置に接続されている供給管７より、絞り装置１２によって前記排気管５内の排気圧力より高い圧力とされた水蒸気を所定時間注入させることで、前記過給機１の内部を洗浄する。
なお、注入される水蒸気には、供給管７に接続される界面活性剤供給装置１４より界面活性剤が添加される。
【００１５】
また、洗浄時以外のときに供給管７に接続されている開閉バルブ１０を閉鎖しても、この開閉バルブ１０の弁体１０ｄに形成されているリーク孔１１により、水蒸気管８からの水蒸気が常時供給管７側及びフレキシブルホース９側へ漏れるようになっている。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明による排気タービン過給機の洗浄装置の一実施例を示す概略正面図、図２は排気タービン過給機の側断面図、図３は排気タービン過給機の洗浄装置の一部裁断正面図である。
【００１７】
まず、排気タービン過給機１は、図２に示すように、遠心式ブロワ１Ａと軸流式タービン１Ｂより構成され、図示しないディーゼル機関などに併設されており、この機関の排気を利用してタービン２を回転駆動させ、ブロワ１Ａ側のインペラー３を回転させて遠心力により空気の圧力を高めて送りだすものである。
【００１８】
そして、この排気タービン過給機１の軸流式タービン部１Ｂ側に、本発明の洗浄装置５が配設される。
【００１９】
この洗浄装置６は、機関の排気が流入する過給機１の排気流入口４に接続され設けられており、供給管７と、開閉バルブ１０と、絞り装置１２と、界面活性剤供給装置１４と、注入バルブと、で大略構成されている。
なお、図１に示すように、過給機１には排気流入口４が２個あり、排気管５が２本接続されて、それぞれに供給管７が接続されるようになるが、この供給管７が中途で分岐形成され、この分岐部分より各排気管５側は同構成となっているので、一方側のみの説明とする。
【００２０】
供給管７は、水蒸気管８より分岐されて接続されるとともに、この水蒸気管８と、排気タービン過給機１に接続される排気管５との間にそれぞれを連結するように接続され、水蒸気管８から排気管５内へ水蒸気を流すようになっている。
排気管５における供給管７の接続位置は、過給機１の排気流入口４に近接した位置とされて排気管５にて開口するようになっている。
【００２１】
また、この供給管７は、鋼管などにて構成されているが、図１及び図３に示すように、水蒸気管８側の略半部は、可撓性を有するフレキシブルホース９で構成されている。
【００２２】
次に開閉バルブ１０は、玉型弁にて構成され、供給管７の水蒸気管８との接続部分に近接し、前記フレキシブルホース９の一端側９ａに位置して、供給管７に配設されている。
この開閉バルブ１０は、図３に示すように、弁棒１０ａ及びハンドル車１０ｂによって弁箱１０ｃ内を移動する弁体１０ｄに、直径が１ｍｍ程度の貫通した微少なリーク孔１１が形成されている。
【００２３】
次に絞り装置１２は、供給管７内を流れる水蒸気の圧力をやや増加させるもので、例えば図４に示すようなオリフィス板１３で構成されており、フレキシブルホース９の他端側９ｂで排気管５との接続部分に近接した供給管７の中途位置に設けられている。
【００２４】
次に、界面活性剤供給装置１４は、前記絞り装置１２に近接して、この絞り装置１２の排気管５側の供給管７に接続され設けられている。
この界面活性剤供給装置１４は、シリンダ１５と、液室１６と、ピストン１９と、自動切換弁と、で大略構成され、増圧シリンダを構成するようになっている。
【００２５】
シリンダ１５と液室１６とは、連続して一体に形成されているとともに、シリンダ１５の内径より液室１６の内径が小径となるように形成されており、液室１６には、内部に界面活性剤を投入する投入口１７が側部に配設され、先端略中央に噴出孔１８が設けられて、この噴出口１８が供給管７に接続されている。
【００２６】
また、ピストン１９は、シリンダ１５内を移動するピストン部１９ａと、このピストン部１９ａと一体に形成されるとともに、ピストン部１９ａより小径に形成され液室１６内を移動するブロック部１９ｂとで構成されている。
【００２７】
自動切換弁２０は、シリンダ１５の基端及び先端の各ポートにそれぞれ接続される一対の作動管２１と、液室１６の噴出口１８が接続されている位置より絞り装置１２に近接した供給管７に接続される導入管２２とが接続されており、供給管７を流れる水蒸気を導入管２２にて取り込み、図示しない制御装置などにて弁体を作動させ一対のうちのいずれかの作動管２１へ水蒸気を流すことで、シリンダ１５内のピストン１９を往復移動させるようになっている。
【００２８】
なお、この界面活性剤供給装置１４の噴出口１８に、供給管７内の水蒸気が逆流して進入しないように逆止弁を設けてもよい。
【００２９】
また、注入バルブ２３は、前記開閉バルブ１０と略同形状の玉型弁よりなり、供給管７と排気管５との接続部分と、界面活性剤供給装置１４との間の供給管７に接続されて設けられている。
【００３０】
次に、以上のように構成された洗浄装置６による排気タービン過給機１の洗浄方法について説明する。
なお、この過給機１の洗浄を行うにあたって、機関及び過給機１は出力を低下させることなく、通常運転状態にて洗浄が開始される。
【００３１】
まず、注入バルブ２３及び開閉バルブ１０を開放させ、水蒸気管８より１００℃以上に設定された水蒸気を供給管７に流入させ、排気管５内へ水蒸気を注入する。
【００３２】
このとき機関から過給機１へ排気管５を流れる排気ガスの圧力は１．５〜１．８ｋｇ／ｃｍ²となっているが、供給管７の中途に設けられている絞り装置１２により、水蒸気は、この排気ガスの圧力より高い圧力、例えば２ｋｇ／ｃｍ²とされており、逆流することなく、図２に示すように排気管５内に注入される。
なお、この水蒸気の排気に対する注入量は、機関に使用される燃料油質にて過給機１内の汚染度が異なることから、この燃料油質に応じて可変される。
【００３３】
また、水蒸気の注入の開始と同時に、図５（ａ）の初期状態から、図５（ｂ）のように界面活性剤供給装置１４が作動し、この装置１４内のピストン１９の移動によって液室１６内の界面活性剤が供給管７内に噴出される。
【００３４】
噴出された界面活性剤は、供給管７内で水蒸気と混合し、すなわち、高温で霧状となった薬液となって排気管５内に注入する。
【００３５】
排気管５内に流入した霧状の薬液は、機関の排気ガスと混合し、この排気ガスとともに、排気タービン過給機１内に流れ込み、過給機１内面及びタービンブレード２ａに付着された燃焼生成物を除去しながら洗浄する。
【００３６】
なお、界面活性剤供給装置１４は、液室１６内から界面活性剤を噴出したのち、ピストン１９が自動切換弁の作動にて，図５（ｃ）に示すように後退し、同時に投入口１７から再び液室１６内に界面活性剤を充填させる。
【００３７】
そして、上記界面活性剤供給装置１４による供給管７内への界面活性剤の供給が繰り返され、水蒸気は排気管５を介して過給機１内に、所定時間、例えば５〜１５分間注入されて、洗浄が行われる。
【００３８】
なお、排気タービン過給機１内に流入した水蒸気と排気ガスとの混合気体は、過給機１の排気流出口（図示せず）より排出される。
【００３９】
洗浄終了後は、各バルブ１０，２３を閉め、水蒸気を排気管７内に流入させないようにするとともに、界面活性剤供給装置１４を停止させる。
【００４０】
なお、開閉バルブ１０には、リーク孔１１が形成されていることから、弁体１１ｄを閉鎖状態とさせても水蒸気管８から水蒸気が常に供給管７内に流入するようになっており、これにより供給管７の温度が水蒸気の温度に保たれることとなり、排気管５からの高温な排気熱がフレキシブルホース９へ伝熱するのを防止するようになっている。
【００４１】
従ってこのように構成された排気タービン過給機１の洗浄装置６及び洗浄方法では、水蒸気を用いることにより、この水蒸気が従来の洗浄方法で用いられる水よりも気体に近く、また温度が高く圧力が排気の圧力よりも高い圧力であることから、機関の運転状態を低下させずに通常の出力状態で洗浄を行うことが可能となり、また、機関が通常の運転状態であり、かつこの水蒸気と排気ガスとが気体同士であることから偏ることなく十分に混合されることが可能となり、これにより過給機１内を偏ることなく隅々まで行き渡り、過給機１内面やタービンブレード２ａに付着した燃焼生成物がこの水蒸気によって剥離されて除去でき、十分な洗浄効果を得ることができる。
【００４２】
また、従来のような破砕活性炭などの粒体物である固体を用いずに洗浄が行われるので、タービンブレード２ａを損傷させることがなく、また予め粒体物を均等化させるなどの手間がないので、容易に洗浄を行うことが可能となる。
【００４３】
また、従来の洗浄方法で用いられる水や粒体物など、液体や固体を用いずに、気体状態の水すなわち水蒸気を用いているので、過給機１に液体や固体を排出させるためのドレン孔を設けなくてよく、また、過給機１内に残留してしまうおそれがない。
【００４４】
さらに、開閉バルブ１０にリーク孔１１を設けたことにより、この開閉バルブ１０を閉鎖させても供給管７内に常に水蒸気が流れ込むこととなるので、供給管７の温度が機関の排気温度によって高温になることがなく、これにより、供給管７の一部を構成するフレキシブルホース９を機関及び過給機１の運転時に取り外さなくてもよく、すなわち、このリーク孔１１を形成させることにより、供給管７の一部をフレキシブルホース９で構成させることができることとなる。
【００４５】
また、供給管７の中途に界面活性剤供給装置１４を設け、水蒸気に界面活性剤を添加させて洗浄を行うことにより、水蒸気のみによる洗浄よりも、さらに洗浄効果が向上し、過給機１内部の付着物を確実に除去させることが可能となる。
【００４６】
なお、上述した実施例では、供給管７の一部をフレキシブルホース９で構成させた例について述べたが、全て鋼管などにて構成してもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、開閉バルブ１０を接続し、この開閉バルブ１０の弁体１０ｄにリーク孔１１を穿設させた例について述べたが、このリーク孔１１を設けない構成としても上記同様の十分な洗浄効果を得られ、リーク孔１１を設けていない場合では、フレキシブルホース９の着脱を容易とさせる構成とする。
【００４８】
さらに、上述した実施例では、界面活性剤供給装置１４の噴出口１８が単に供給管７に接続されている構成とされているが、この噴出口１８に、界面活性剤を霧状に噴出させるためのノズルを設けてもよい。
この場合、供給管７内の水蒸気と、霧状に噴出された界面活性剤とが十分に混合されることとなり、洗浄効果がさらに向上する。
【００４９】
また、上述した実施例では、界面活性剤供給装置１４の構成を、シリンダ１５とピストン１９とで構成し、自動切換弁２０にて作動させることにより、界面活性剤を供給管７内に噴出させる例について述べたが、この構造に限定されることはなく、例えば、図６に示すように、排気管５に接続される供給管７の上方に、界面活性剤が蓄えられる貯留タンク１６’を設け、底部に注液バルブ２４を介して送出管２５を接続させるとともに、この送出管２５を供給管７内に延出するように接続し、送出管２５の先端側を供給管７内で水蒸気の流れの方向に屈曲させて、この送出管２５の先端をノズル２６とする構成の界面活性剤供給装置１４としてもよい。この供給装置１４によれば、ノズル２６の開口が供給管７内の水蒸気の流れの方向と反対の方向とされることから、ノズル２６先端にて負圧が発生することとなり、このノズル２６より自然に界面活性剤が流出する。そして、供給管７内にてこの界面活性剤は水蒸気と混合されることとなり、上記同様の効果を得ることができる。
【００５０】
さらに、上述した実施例の装置では、供給管７の中途に界面活性剤供給装置１４を設け、水蒸気内に界面活性剤を混入させて洗浄を行う例について説明したが、界面活性剤供給装置１４を設けず、水蒸気のみで洗浄を行っても十分な効果を得ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による排気タービン過給機の洗浄装置では、水蒸気を用いることにより、この水蒸気が気体であり、また温度が高く圧力が排気の圧力よりも高い圧力とされることから、機関の運転状態を低下させずに通常の出力状態で洗浄を行うことが可能となるという効果があり、すなわち、過給機の洗浄を行う際に、容易に洗浄操作へと移行できるという効果がある。
【００５２】
また、水蒸気と排気ガスとが気体同士であることから偏ることなく十分に混合されることが可能となるとともに、機関が通常の運転状態とされるので、水蒸気が過給機内を偏ることなく隅々まで行き渡ることが可能となり、過給機内面やタービンブレードに付着した燃焼生成物が、この水蒸気によって剥離されて除去でき、すなわち、十分な洗浄効果を得ることができる。
【００５３】
さらに、従来のような破砕活性炭などの粒体物である固体ではなく、水蒸気にて洗浄が行われるので、タービンブレードを損傷させることがなく、また予め粒体物を均等化させるなどの手間がないので、容易に洗浄を行うことができるという効果がある。
【００５４】
また、この発明の洗浄装置によれば、従来の洗浄方法で用いられる水や粒体物など液体や固体を用いずに気体状態の水蒸気を用いて洗浄を行うことから、過給機内に残留することなく排気とともに排出されてしまうので、この過給機にドレン孔を設けなくてもよく、また、洗浄が終了した後の機関及び過給機の通常運転の再開をすぐにできるという効果がある。
【００５５】
さらに、水蒸気に界面活性剤を添加させた場合では、水蒸気のみによる洗浄よりもさらに洗浄効果が向上し、過給機内部の付着物を確実に除去させるという効果がある。
【００５６】
また、本発明の排気タービン過給機の洗浄装置において、開閉バルブにリーク孔を設けることにより、洗浄作業後この開閉バルブを閉鎖させても供給管内に常に水蒸気が流れ込むこととなるので、供給管の温度が機関の排気温度によって高温になることがなく、これにより、供給管の一部を構成するフレキシブルホースを機関及び過給機の運転時に取り外さなくてもよく、すなわち、このリーク孔が形成されていることにより、供給管の一部をフレキシブルホースで構成させることができ、この洗浄装置が機関の振動などに影響されることがなくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気タービン過給機の洗浄装置の一実施例を示す概略正面図
【図２】同実施例による排気タービン過給機の側断面図
【図３】同実施例による排気タービン過給機の洗浄装置の一部裁断正面図
【図４】同実施例による洗浄装置の絞り装置の断面図
【図５】（ａ）〜（ｃ）同実施例による洗浄装置の界面活性剤供給装置の動作図
【図６】他の実施例による界面活性剤供給装置の概略正面図
【符号の説明】
１…排気タービン過給機
４…排気流入口
５…排気管
６…洗浄装置
７…供給管
８…水蒸気管
９…フレキシブルホース
１０…開閉バルブ
１０ｄ…弁体
１１…リーク孔
１２…絞り装置
１４…界面活性剤供給装置
２３…注入バルブ

Claims

排気タービン過給機の排気流入口に接続される排気管における前記排気流入口に近接した位置に開口して接続され、前記排気管内に水蒸気を供給する供給管と、
前記排気管と前記供給管との接続部分に近接した前記供給管の中途に配設される絞り装置と、
前記排気管と前記供給管との接続部分と前記絞り装置との間の前記供給管に配設される注入バルブと、
を具備したことを特徴とする排気タービン過給機の洗浄装置。
前記供給管は、水蒸気管より分岐されて接続されているとともに、該供給管と水蒸気管との接続部分に近接した前記供給管に開閉バルブが配設され、かつ前記開閉バルブと前記絞り装置との間の一部をフレキシブルホースとしたことを特徴とする請求項１記載の排気タービン過給機の洗浄装置。
前記開閉バルブは、弁体に貫通した所定寸法のリーク孔が形成され、前記開閉バルブが閉状態であっても、水蒸気が常時供給管側へ漏れるようになっていることを特徴とする請求項２記載の排気タービン過給機の洗浄装置。
前記供給管における前記絞り装置と前記注入バルブとの間には、界面活性剤供給装置が接続されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の排気タービン過給機の洗浄装置。