JP3752348B2

JP3752348B2 - 多段遠心圧縮機装置およびその運転方法

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Publication number: JP3752348B2
Application number: JP06043097A
Authority: JP
Inventors: 篤志伊藤; 博康坂下
Original assignee: 株式会社日立インダストリイズ
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-03-14
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心圧縮機装置及びその運転方法に係り、特に多段の遠心圧縮機装置及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発火性を有するガスまたは有害なガスを取り扱う遠心圧縮機装置では、ケーシングの外部にガスの漏洩を防止するシールリングを軸封機構として使用している。この軸封機構は、大気側のシールリングとガス側のシールリングを備えており、それぞれのリングとスリーブのすき間に油を供給してガスが外部に漏れるのを防止している。この油の供給用として給油装置を備えている。
【０００３】
この一般に用いられている遠心圧縮機装置の軸封機構に用いられる給油方式の一例がエー・ピー・アイスタンダード６１４（API Standard 614, " Lubri-cation, Shaft-Sealing, and Control-Oil Systems for Special-Purpose Appl-ications" , Third Edition, August 1992, American Petroleum Institute)の第４２及び４９頁に記載されている。この従来技術においては、オイルポンプで昇圧された油はオイルクーラおよびオイルフィルタを経て、調節弁で油量が調節された後シールリングに必要な量だけ供給されている。また、シールオイルヘッドタンクに所定量の油を蓄えるとともに、取扱ガスの配管をヘッドタンクの上部に接続してタンク内部の圧力が常にガス圧と等しくなるように、このタンクを遠心圧縮機の軸封機構より垂直方向に高い適切な位置に設置している。
【０００４】
遠心圧縮機装置の軸封機構の他の例が、特開平５−１９５９８７号公報に記載されている。この公報に記載のものは、上記した軸封機構にさらに大気側シールリングを冷却するための給油ラインおよび排油ラインを設け、大気側フロートリングに冷却用の油を供給している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の多段遠心圧縮機装置に用いられる軸封機構においては、ガス側に配設したシールリングに供給される軸封油と作動ガスの差圧を所定圧力に保つため、シール用のオイルヘッドタンクを遠心圧縮機装置の軸封機構よりも垂直方向に高い適当な位置に設置している。これにより、タンク内部の液面が一定位置に保たれ、所定差圧を発生する。その結果、シールリングを流れる油量は作動ガスの圧力が変動してもほぼ一定に制御される。
【０００６】
ところで、大気側のシールリングには軸封油の圧力と大気圧との差圧が加わるので、作動ガスの圧力が変動するとそれに伴って供給軸封油の圧力も変化し、大気側のシールリングを流れる油量が大きく変化する。軸封油の圧力（供給圧力）に対する大気側シールリングの排油温度及び油の流量との関係は、図３にその一例を示すように表される。図３から明らかなように、軸封油の供給圧力が低いと排油温度が高くなり、逆に供給圧力が高いと排油温度が下がるが油量は増加する。
【０００７】
作動ガスの圧力の変動幅が大きい遠心圧縮機装置において、大気側シールリングとスリーブ間のすき間を小さくすると、作動ガスの圧力が低くなったときに排油温度が高くなり、シールリングの焼損限界値Ｔ１を越える恐れを生じる。逆に、上記すき間を大きくすると、作動ガスの圧力が大きくなった時に油量がＱ２で表される量まで大きくなり、オイルポンプやタンクのサイズを大きくする必要が生じる。このため、作動ガスの圧力変動が大きい遠心圧縮機装置に、オイルフィルムシールを適用するのは困難であった。
【０００８】
そこで、圧力変動が大きい遠心圧縮機装置にオイルフィルムシールを適用可能にするため、例えば特開平５−１９５９８７号公報に記載のものにおいては、大気側フロートリングの排油ラインに温度コントローラを取付け、排油温度が限界値を越えたときに、大気側フロートリングを冷却する給油ラインおよび排油ラインを新たに設けている。そして、この両ラインに調節弁を取り付け、この調節弁に温度コントローラから排油温度を下げる信号を送っている。しかしながら、この公報に記載のものは、新たに給油ラインと排油ラインを設ける必要がある上、遠心圧縮機装置のシールハウジング内部にも冷却用の内部配管を装備する必要があり、遠心圧縮機装置及び給油装置の構造が複雑になっている。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構造で作動ガスのシールが可能な軸封システムを備えた遠心圧縮機装置及びその運転方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、作動ガスのシールの信頼性を高めた軸封システムを備えた遠心圧縮機装置及びその運転方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、遠心圧縮機装置の軸封システムを構成する給油ポンプやタンク等の構成機器を小型化した遠心圧縮機装置及びその運転方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、遠心圧縮機装置の軸封システムに用いられるシールリングの焼損を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、回転軸と、この回転軸に取り付けられた複数の遠心羽根車と、この回転軸を支持し回転軸の両端部に設けられた軸受手段と、前記複数の遠心羽根車を囲むケーシングと、を有する遠心圧縮機本体と、前記軸受手段近傍に設けられ遠心圧縮機本体が圧縮する作動ガスが遠心圧縮機本体から漏洩するのを防止する軸封手段とを備えた多段遠心圧縮機装置において、前記軸封手段に軸封油を供給するオイルポンプを有する軸封油供給手段と、この軸封油の油量を制御する制御弁と、前記軸封油供給手段が供給する軸封油を加圧するために軸封油供給手段中に開閉弁を介して配設されたヘッドタンクと、このヘッドタンク内の軸封油のレベルを検出するレベルコントローラと、ヘッドタンクと軸封油供給手段との間の軸封油の流通を制御する遮断弁と、前記軸封手段から排出される軸封油の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段が検出した温度に基づいて前記制御弁を制御する制御手段とを設け、前記ヘッドタンクの上部は圧力検出手段を取り付けた配管を介して前記軸封手段に接続されこの配管内に軸封手段に流入する漏洩ガスが導かれ、ヘッドタンクの下部には前記オイルポンプから吐出された軸封油が導かれ、前記制御手段は前記温度検出手段が検出した温度が予め定めた値以下であれば前記レベルコントローラが検出する液面が一定になるように前記制御弁を制御し、この温度検出手段が検出した温度が予め定めた値よりも低く、前記圧力検出手段が検出した圧力が予め定めた値を超えているときは前記遮断弁を開けて、前記レベルコントローラが検出する液面が一定になるよう制御弁を制御するものである。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第２の態様は、ヘッドタンクとオイルポンプとを用いて多段遠心圧縮機装置が有する軸封手段に加圧した軸封油を導いて作動ガスが圧縮機本体から漏洩するのを防止する多段遠心圧縮機装置の運転方法において、前記軸封手段で軸封に用いられた軸封油の排油温度が第１の設定値（Ｔ０）以下のときにはヘッドタンクの液面が一定となるように軸封油の流量を制御する液面レベル制御モードと、排油温度が第１の設定値を超えたときにヘッドタンクからの軸封油の流入を止め、レベルタンクの液面一定の制御を止め排油温度が第１の設定値（Ｔ０）よりも低い第２の設定値（Ｔ３）になるようにオイルポンプからの軸封油の流量を増大させる排油温度制御モードとを備え、排油温度制御モードにおいて軸封手段に漏洩する作動ガスの圧力が予め定めた値を超えたら前記液面レベル制御モードに戻すものである。
【００１３】
また第２の特徴において好ましくは、前記液面レベル制御モードと排油温度制御モードとの切り替え後は、予め定めた速度で調整弁の開度を変化させて軸封油の圧力の急変を防止するバンプレス切り替えモードを備えるものである。
【００１８】
換言すれば、大気側シールリングの排油ラインに温度コントローラを取付け、排油温度が限界値に近づいたならば、シールオイルヘッドタンクへの給油を遮断し、給油量の制御をシールオイルヘッドタンクの液面一定制御から大気側フロートリングの排油温度一定制御に切替え、ガス圧とは無関係に温度コントローラの信号により給油量調節弁の開度を開方向に大きくする。そして好ましくは、モードの切り替え時に用いる給油圧の急変を防止するバンプレス切り替えモードを備えるか、または、大気側シールリング部から排出される軸封油の温度が上昇したら、遠心圧縮機の回転数に応じて軸封油の供給圧力を制御するようにしたものである。
【００１９】
また、ガス圧力が低下した時、大気側シールリングに加わる差圧は小さくなり、大気側シールリングを流れる油の量が減少するため、排油温度が上昇し、シールリングの焼損限界値に近づく。排油温度が限界値に近づき、予め設定したしきい値を越えたならば給油ラインとシールオイルヘッドタンクとの間の遮断弁を全閉とし、同時に調節弁を開として軸封油の供給圧を上昇させ大気側シールリングへの油の供給量を増加し、排油温度を限界値以下の一定温度となるようにする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施例を図１ないし図６により説明する。
図１に、本発明の第１の実施例に係る遠心圧縮機本体１７の縦断面図と、この遠心圧縮機本体１７に用いられる軸封システムの各機器の接続関係を模式的に示す。遠心圧縮機本体１７は、多段の遠心圧縮機からなる。シャフト９には、多段の（図１では５枚の）遠心羽根車２１が、取り付けられており、各段の羽根車２１の上流側には吸込流路２２が、下流側には羽根付きまたは羽根なしディフューザ２３が形成されている。最終段を除く各段のディフューザ２３のさらに下流には戻り流路２４が形成されており、次段への作動ガスの円滑な流入を可能にしている。最終段のディフューザ２３の下流には需要元へこの遠心圧縮機本体１７で圧縮された作動ガスを導くためにスクロール部２５が形成されている。吸込流路２２、羽根車２１、ディフューザ２３、戻り流路２４、およびスクロール部２５の回りを囲んでケーシング２６が配設されている。シャフト９の端部には、このシャフト９を回転支持するためラジアル軸受２７a、２７bおよびスラスト軸受２８が取り付けられており、これら軸受は後述する軸封装置３１に取り付けられた軸受箱３２a、３２bに保持される。このように構成した多段の遠心圧縮機本体１７では、図示しない駆動機に接続されたシャフト９が回転駆動されると、吸込口２９から吸い込まれた作動ガスは各段の羽根車２１によりエネルギーを付与されて圧縮され、各段を経る毎に順次高圧となり、最終的に吐出口３０より所定圧力（0.3Mpa〜20Mpa)で吐出される。
【００２１】
ところで、作動ガスの一部は羽根車２１の回転運動を円滑にするために遠心圧縮機本体１７の内部に形成された隙間を通して遠心圧縮機本体１７の外部へ漏れようとする漏れ流れとなる。すなわち、羽根車２１のマウスリング部３３や羽根車出口部３４から漏れる高圧の作動ガスは、この作動ガスの流れを防止するためにケーシング２６やシャフト９に取り付けられたラビリンスシール３５、３６等へ流入し、そこで降圧される。しかし、降圧されてもなお漏れガスの圧力が雰囲気圧力より高いと、作動ガスはシャフト９端部に設けられた軸封装置３１へと流入する。
【００２２】
この軸封装置３１の詳細を図２に示す。
水素ガスや炭化水素系ガス等の発火性のガスまたは硫化水素等の有害ガスからの腐食や損傷を防止するために、シャフト９はステンレス鋼製のスリーブ１０で覆われている。下流側から漏れてきた発火性または有害ガスは、回転するシャフト９を覆うスリーブ１０とシールリングホルダ８の内周面側との間に形成される隙間から遠心圧縮機本体１７の外部へ漏れようとする。この漏れ流れを阻止するために、軸受２７a、２７b、２８等を潤滑する潤滑油の一部を軸封装置３１に導き漏れ流れに対抗させている。なお、軸受潤滑油と軸封油は圧力レベル等を考慮して別に供給されてもよい。
【００２３】
シールリングホルダ８に保持されたガス側シールリング５と、シールリングホルダ７に保持された大気側シールリング６との２個のシールリングを、スリーブ１０との間に隙間をもたせてほぼ並行に配置する。この２つのシールリング５、６間には圧縮バネが設けられており、このバネが各シールリング５、６をそれぞれのホルダ７、８に押しつけている。シールリングホルダー８には、ガス側シールリング５の背面に形成した溝部、このガス側シールリング５の外周部複数箇所に設けた軸方向スリット、２つのシールリング５、６間隙間、各シールリング５、６とスリーブ１０間の隙間を順次軸封油が流れるように流路が形成されている。
【００２４】
次に上述した軸封装置３１への給油系を図１を用いて説明する。
オイルリザーバタンク１６に保有された軸封油はオイルポンプ１により昇圧され、給油配管へと導かれる。オイルポンプ１を出た軸封油はオイルクーラ２で冷却水と熱交換して冷却され、オイルフィルタ３でごみ等を除かれた後、調節弁４へと導かれる。そして、調節弁４で軸封装置で必要な流量に流量制御された軸封油は、多段の遠心圧縮機本体１７の両端部近傍に設けられた軸封装置３１に導かれる。軸封装置３１で作動ガスをシールした軸封油オイルリザーバタンク１６に戻される。そして、以後この経路を循環する。
【００２５】
ところで、調節弁４の下流には分岐部が設けられており、一方は上述した軸封装置３１へ導かれるが、他方は遮断弁１２を介してシールオイルヘッドタンク１３の底部に導かれている。シールオイルヘッドタンク１３には所定量の軸封油が蓄えられるとともに、シールオイルヘッドタンク１３を軸封装置３１よりも高い位置に設けている。この高さは、作動ガスの圧力にも依存するが、好ましくは、５ないし１０ｍ、より好ましくは７ないし８ｍの高さにシ−ルオイルヘッドタンク１３内の液面がなるように設定する。なお、ヘッドタンク１３そのものの高さは２ｍ程度である。つまり、遮断弁１２を開くことにより、シールオイルヘッドタンク１３に貯蔵された軸封油のヘッドが軸封装置３１に流入する軸封油に働き、作動ガスの外部への漏洩を防止する。シールオイルヘッドタンク１３の上部は、外部へ漏洩しようとする作動ガスが流入する軸封装置３１と配管１８により連結されており、作動ガスの漏れ流れの圧力はシールオイルヘッドタンク１３の内圧に等しくなる。すなわち、軸封油と作動ガスの漏れ流れの間にはシールオイルヘッドタンク１４内の軸封油のヘッド分の差圧がある。
【００２６】
したがって、シールオイルヘッドタンク１３が軸封装置１３の位置よりも垂直方向に高い位置に設置されているので、このシールオイルヘッドタンク１３の内部の液面を一定位置に制御すればガス側シールリング５部の軸封油と作動ガスとの差圧を一定にすることができる。
【００２７】
なお、軸封油の圧力と温度を制御するために、本発明に係る多段の遠心圧縮機装置では、シールオイルヘッドタンク１３内の油面位置を検出するレベルコントローラ（LIC)１４がシールオイルヘッドタンク１３に付設されている。また、軸封装置３１からオイルリザーバタンク１６への戻り流路中には温度コントローラ（TIC)11が、シールオイルヘッドタンク１６の上部と軸封装置３１の作動ガス流入部とを連結する配管１８中には圧力コントローラ(PIC)がそれぞれ設けられ、これらの検出値を用いて制御装置４０が調節弁4Oおよび遮断弁１２を制御する。
【００２８】
次にこのように構成した本発明に係る多段の遠心圧縮機の動作について、図４のタイムチャートに沿って説明する。
【００２９】
（I）液面レベル制御モード
圧縮機本体１７内のガス圧力Ｐが高いと、大気側シールリング６と大気圧との差圧が大きくなり、大気側シールリング６をを流れる油量Ｑが増える。この結果、オイルリザーバタンク１６に戻る排油の温度Ｔは低くなる。プロセスの変化によりガス圧力Ｐが低下すると、上記差圧も減少して大気側シールリング６を流れる油量が減少し、排油の温度Ｔは上昇する。そこで、排油の温度が予め設定したしきい値Ｔ０を越える前に、シールオイルヘッドタンク１３の液面が一定になるよう、このシールオイルヘッドタンク１３に付設した液面レベルコントローラ１４の信号を用いて調節弁４の開度を制御装置４０が調整する。
【００３０】
（II）制御モード切替え（チェンジオーバー）
温度コントローラ１１が検出した排油温度Ｔがしきい値Ｔ０を越えた時には、それまで調節弁４の開度制御に用いられていた液面レベルコントローラ１４の信号を無視し、代わりに大気側シールリング６から排油される排油の温度を検出する温度コントローラ１１の信号を用いて調節弁４の開度を制御装置４０が制御する。それとともにシールオイルヘッドタンク１３の給油ラインに設置した遮断弁１２を全開から全閉に切り換え、シールオイルヘッドタンク１３への軸封油の供給を停止する。
【００３１】
なお、シールオイルヘッドタンク１３の液面制御から排油温度制御への切り換えを、漏れガスの圧力を基準として圧力コントローラ１５を用いて行うことも可能である。この場合、排油温度コントローラ１１を節減できる効果がある。
【００３２】
（III）排油温度制御モードＡ
ステップ(II)で排油温度制御モードに切り換えた後に、排油温度Ｔを目標値Ｔ３に近づける過渡的なモードである。排油温度の目標値Ｔ３はしきい値Ｔ０よりも低いので調節弁４は制御装置４０により開方向に制御され、油の供給量Ｑが増加する。供給される油量の増加に伴い大気側シールリング６部から排油される排油の温度Ｔが低下し、目標値Ｔ３に近づく。
【００３３】
（IV）排油温度制御モードＢ
排油温度Ｔがほぼ目標値に達したときのモードであり、遮断弁１２は全閉のままで、温度コントローラ１１で検出された排油温度Ｔが目標値Ｔ３（一定値）となるように、制御装置４０が調節弁４の開度を制御する。
【００３４】
（V）制御モード切替え（チェンジオーバー）
圧縮機のガス圧力Ｐがしきい値Ｐ０にまで上昇して排油温度制御モード（IV）を用いなくてもよいときには、配管１８中に設けた圧力コントローラ１５が検出した圧力を用いて再び制御方式を排油温度制御からシールオイルヘッドタンク１３の液面レベル制御に切り換える。すなわち、シールオイルヘッドタンク１３のレベルコントローラ１４の信号を温度コントローラ１１の信号に優先させる。そして、制御装置４０がレベルコントローラ１１の出力に基づき、調節弁４の開度を決定するとともに、遮断弁１２を全閉から全開に切り換える。
【００３５】
（VI）液面レベル制御モード
ステップ(V)で液面レベル制御モードに切り換えた後に、ガス圧力が復帰したときの制御モードである。シールオイルヘッドタンク１３の液面レベルが一定になるように、調節弁４の開度を制御装置４０が制御する。これとともに制御装置４０が遮断弁１２を全開に制御する。
【００３６】
上記のいずれのステップにおいてもシールオイルヘッドタンク１３の液面レベルが危険レベル以下に低下した場合には、遮断弁１２を全開にして圧縮機を停止させる。これにより、給油系の故障等に起因するガスの漏洩を防止できる。また、シールオイルヘッドタンク１３の液面が必要以上に上昇し、オーバーフローレベルに近づいたときに、制御装置４０が遮断弁１２を全開にすることも可能である。この場合、給油系の異常等に起因してシールオイルヘッドタンク１３から配管１８に軸封油が侵入するのを防止できる。
【００３７】
図５を用いて、本発明の他の実施例を説明する。
図５では、上記実施例と異なり、流量調節弁４を軸封油供給ラインから分岐したバイパスライン中に設けている。この場合、流量調整弁の開閉動作は上記第１の実施例とは逆になる。
【００３８】
また、図６に示した参考例では軸封油の排油温度に基づく制御を省略している。つまり、排油温度コントローラを省略し代わりにシールオイルヘッドタンク１３と軸封装置３１とを結ぶ配管から分岐した所に設けられた圧力コントローラ１５を用いて制御モードを切り換えるようにしている。大気側シールリング６部の軸封に使用された軸封油の排油温度は作動ガスの圧力とは相関関係がある。したがって、圧力コントローラ１５で検出した圧力値を用いても、モード切り替えが可能である。
【００３９】
さらに、大気側シールリング６部の軸封に使用された排油の温度は、作動ガス圧力と共に遠心圧縮機の回転速度にも依存する。つまり、低回転速度では軸封部の焼損限界温度が高くなるので、給油圧力の制御時に遠心圧縮機の回転数を考慮すればより高精度に軸封を制御でき遠心圧縮機装置の信頼性が向上する。
【００４０】
ところで、上述した実施例において、制御モードを切り換えるときに調節弁の開度を大幅に変更する必要が生じると、切り替えの瞬間に弁の開度が急変し調節弁のハンチングや油量の急変という不具合を生じる恐れがある。これらを防止するために、制御モードの切り替え後は所定速度で調節弁の開度を変更するバンプレス切替えを用いれば、遠心圧縮機装置を安定に運転できる。
【００４１】
上記実施例では、軸封油系統を潤滑油系統と別に設けているが、これらの系統をまとめて１つにすることも可能である。ただし、作動ガス側の軸封油中には、作動ガスの混入が避けられないので、軸封装置を経た作動ガス側の軸封油については加熱及び窒素バブリング処理による脱ガス処理を施している。しかし、炭素量の多いガス（炭素原子が４個以上含まれるもの）を扱う場合には、完全には脱ガスできないので、作動ガス側の軸封油を再循環させることは困難である。
【００４２】
また、上記実施例は多段型の遠心圧縮機を例に挙げているが、単段型の遠心圧縮機でもよいし、また遠心型以外のターボ圧縮機であってもよい。
【００４３】
以上述べたように本発明の実施例によれば、大気側シールリングの排油温度をモニタしているので、シールリングの焼損を防止できる、大気側シールリングとスリーブの隙間を最適にできるので余分な隙間を必要とせず、給油系が備えるポンプやタンク等の機器の小型化が可能となる、等の効果がある。
【００４４】
さらに、シールオイルヘッドタンクへの油の供給ラインに遮断弁を設けたので、ヘッドタンクの液面が異常に上昇しても、軸封油の供給を停止可能であり、軸封油の作動ガスへの侵入を防止できる。
【００４５】
なお、本発明は多段の遠心圧縮機装置において、作動ガスが発火性ガスや有害ガスであるときに、この作動ガスの圧縮機装置外部への漏れを防止し、かつ信頼性の高い軸封装置を提供するものであって、本発明は上記実施例に限るものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって示されており、それらの記載の意味の中に入る全ての変形例は本発明に含まれるものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、軸封装置から排出される排油の温度が上昇したときに、大気側シールリングとスリーブの間を流れる軸封油の量を増やすことにより、排油温度を焼損限界値以下に保つことができ、簡単な構造で信頼性の高い作動ガスのシールが可能な軸封システムを備えた遠心圧縮機装置及びその運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心圧縮機装置の一実施例を示す図で、軸封油を給油する軸封システムの詳細を示す図である。
【図２】油膜式の軸封機構の詳細を示す縦断面図である。
【図３】シールリングの特性を示す図である。
【図４】本発明に係る軸封油を給油する装置の一実施例のタイムチャートである。
【図５】本発明に係る遠心圧縮機装置の他の実施例を示す図であり、特に軸封油を給油する軸封システムの詳細を示す図である。
【図６】本発明に係る遠心圧縮機装置の参考例を示す図であり、特に軸封油を給油する軸封システムの詳細を示す図である。
【符号の説明】
１…オイルポンプ、２…オイルクーラ、３…オイルフィルタ、
４…調節弁、５…ガス側シールリング、６…大気側シールリング、
７…シールリングホルダ、８…シールリングホルダ、９…シャフト、
１０…スリーブ、１１…温度コントローラ、１２…遮断弁、
１３…シールオイルヘッドタンク、１４…レベルコントローラ、
１５…圧力コントローラ、１６…オイルリザーバタンク、
１７…遠心圧縮機本体、１８…配管、３１…軸封装置、４０…制御装置。

Claims

回転軸９と、この回転軸に取り付けられた複数の遠心羽根車２１と、この回転軸を支持し回転軸の両端部に設けられた軸受手段２７ａ，２７ｂ，２８と、前記複数の遠心羽根車を囲むケーシング２６と、を有する遠心圧縮機本体と、前記軸受手段近傍に設けられ遠心圧縮機本体が圧縮する作動ガスが遠心圧縮機本体から漏洩するのを防止する軸封手段３１とを備えた多段遠心圧縮機装置において、前記軸封手段に軸封油を供給するオイルポンプ１を有する軸封油供給手段１６，１，２，３と、この軸封油の油量を制御する制御弁４と、前記軸封油供給手段が供給する軸封油を加圧するために軸封油供給手段中に配設されたヘッドタンク１３と、このヘッドタンク内の軸封油のレベルを検出するレベルコントローラ１４と、ヘッドタンクと軸封油供給手段との間の軸封油の流通を制御する遮断弁１２と、前記軸封手段から排出される軸封油の温度を検出する温度検出手段１１と、この温度検出手段が検出した温度に基づいて前記制御弁を制御する制御手段４０とを設け、前記ヘッドタンクの上部は圧力検出手段を取り付けた配管を介して前記軸封手段に接続されこの配管内に軸封手段に流入する漏洩ガスが導かれ、ヘッドタンクの下部には前記オイルポンプから吐出された軸封油が導かれ、前記制御手段は前記温度検出手段が検出した温度が予め定めた値以下であれば前記レベルコントローラが検出する液面が一定になるように前記制御弁を制御し、前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した温度が予め定めた値を超えたら、前記遮断弁を閉じるとともに前記レベルコントローラの信号を無視し、温度検出手段が検出した排油の温度に基づいて制御弁を制御し、この温度検出手段が検出した温度が予め定めた値よりも低く前記圧力検出手段が検出した圧力が予め定めた値を超えているときは前記遮断弁を開けて前記レベルコントローラが検出する液面が一定になるよう制御弁を制御することを特徴とする多段遠心圧縮機装置。
ヘッドタンクとオイルポンプとを用いて多段遠心圧縮機装置が有する軸封手段に加圧した軸封油を導いて作動ガスが圧縮機本体から漏洩するのを防止する多段遠心圧縮機装置の運転方法において、前記軸封手段で軸封に用いられた軸封油の排油温度が第１の設定値（Ｔ０）以下のときにはヘッドタンクの液面が一定となるように軸封油の流量を制御する液面レベル制御モードと、排油温度が第１の設定値を超えたときにヘッドタンクからの軸封油の流入を止め、レベルタンクの液面一定の制御を止め排油温度が第１の設定値（Ｔ０）よりも低い第２の設定値（Ｔ３）になるようにオイルポンプからの軸封油の流量を増大させる排油温度制御モードとを備え、排油温度制御モードにおいて軸封手段に漏洩する作動ガスの圧力が予め定めた値を超えたら前記液面レベル制御モードに戻すことを特徴とする多段遠心圧縮機装置の運転方法。
前記液面レベル制御モードと排油温度制御モードとの切り替え後は、予め定めた速度で調整弁の開度を変化させて軸封油の圧力の急変を防止するバンプレス切り替えモードを備えたことを特徴とする請求項２に記載の多段遠心圧縮機装置の運転方法。