JP5031012B2 - Compressor and operation control method thereof - Google Patents
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本発明は、インペラの回転力により流体を圧縮する遠心圧縮機、斜流圧縮機等に適用でき、特に、これら圧縮機における旋回失速を抑制可能な圧縮機およびその運転制御方法に関するものである。 The present invention can be applied to a centrifugal compressor, a mixed flow compressor, or the like that compresses a fluid by the rotational force of an impeller, and particularly relates to a compressor capable of suppressing a rotating stall in these compressors and an operation control method thereof.
従来から、石油化学プラントや天然ガスプラント等においては、高圧の産業用遠心圧縮機が用いられている。この遠心圧縮機は、ハウジング内において、インペラが回転軸上に回転可能に支持され、このインペラを回転することにより、ハウジングの流体入口から空気やガス等の流体を吸引して遠心力を付与し、その運動エネルギーをディフューザおよびスクロール部で圧力エネルギーに変換して、ハウジングの圧縮流体出口から吐出配管を経て送出するように構成される。
図11は、上記遠心圧縮機の要部断面図である。遠心圧縮機は、回転軸01と、回転軸01と一体に回転するインペラ02とを備えている。このインペラ02の出口側には、インペラ02により遠心力が付与された流体の流路となるベーンレスディフューザ03が設けられる。また、インペラ02のシュラウドディスク04とシュラウドケーシング05との間にはラビリンス06が設けられ、回転軸01とハブケーシング07との間にはラビリンス08が設けられている。
Conventionally, high-pressure industrial centrifugal compressors are used in petrochemical plants and natural gas plants. In this centrifugal compressor, an impeller is rotatably supported on a rotating shaft in a housing, and by rotating the impeller, a fluid such as air or gas is sucked from a fluid inlet of the housing to apply a centrifugal force. The kinetic energy is converted into pressure energy by the diffuser and the scroll unit, and is sent from the compressed fluid outlet of the housing through the discharge pipe.
FIG. 11 is a cross-sectional view of an essential part of the centrifugal compressor. The centrifugal compressor includes a rotating
上記のような高性能、高信頼性を必要とする産業用の遠心圧縮機においては、構造が簡単なうえ流れ角が適正であれば損失が少なくて作動範囲が広く、かつインペラ02に与える流体加振力も生じないことから、ベーンレスディフューザ03が最も適したディフューザ形式として広く採用されている。しかし、流れ角が大きくなると、損失が大きくなるほか、円周方向の流れが不均一となる旋回失速を生じ、それが原因と考えられる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等が発生する。
この旋回失速は、特に、遠心圧縮機を低流量域で運転した場合に発生することが知られている。図12は、旋回失速が発生する流量Qと圧縮機の出口圧(ヘッド圧)Hおよび効率ηとの関係を示すものであり、流量Q1が旋回失速発生点、それより低流量域の流量範囲が旋回失速発生領域W1となる。
In an industrial centrifugal compressor that requires high performance and high reliability as described above, if the structure is simple and the flow angle is appropriate, the loss is small, the operating range is wide, and the fluid applied to the
It is known that this rotating stall occurs particularly when the centrifugal compressor is operated in a low flow rate region. FIG. 12 shows the relationship between the flow rate Q at which turning stall occurs, the outlet pressure (head pressure) H of the compressor, and the efficiency η. The flow rate Q1 is the turning stall occurrence point, and the flow rate range at a lower flow rate than that. Is the turning stall generation region W1.
旋回失速が発生すると、それが原因となって上記のような問題が惹起されるため、遠心圧縮機を継続して安定運転することが困難となる。従って、遠心圧縮機を旋回失速発生点以下の低流量域で継続運転することはできず、その分遠心圧縮機を安定運転できる範囲が狭くなるという問題を内包している。
そこで、旋回失速の発生を阻止することを目的に、ディフューザに、その内部圧力よりも高い圧力の高圧流体を導入するようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。
When the rotating stall occurs, the above-described problems are caused, and it is difficult to continuously operate the centrifugal compressor stably. Therefore, the centrifugal compressor cannot be continuously operated in a low flow rate region below the turning stall occurrence point, and the range in which the centrifugal compressor can be stably operated is reduced accordingly.
Therefore, there has been proposed a high-pressure fluid having a pressure higher than its internal pressure introduced into the diffuser for the purpose of preventing the occurrence of turning stall (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載されたものは、ディフューザの内部圧力よりも高い高圧流体を、ディフューザ壁面から直接噴出するようにしているため、これがディフューザの流体主流と合流する際に、流体主流を乱し、流れのせん断により圧力損失を増加させるという問題を有する。
また、ディフューザの内部圧力よりも高い高圧流体を噴出するために、インペラ出口から取込管を介してチャンバ内に圧縮流体を導入して溜め込み、これを流量が旋回失速発生領域まで低下したとき、噴出管を介してディフューザ内部に噴出する構成、または、最終段の圧縮ステージから高圧の圧縮流体を連通管経由で取り込む構成、あるいは、別に設置された高圧流体供給部から高圧流体を供給する構成等を採用しているが、これがディフューザ周りの構造を複雑化し、構造が簡単であるというベーンレスディフューザの利点を損なうこととなっている。
However, what is described in Patent Document 1 is such that a high-pressure fluid higher than the internal pressure of the diffuser is directly ejected from the diffuser wall surface, so that when the fluid merges with the main fluid flow of the diffuser, the main fluid flow is disturbed. However, there is a problem of increasing the pressure loss due to flow shear.
Also, in order to eject a high-pressure fluid higher than the internal pressure of the diffuser, when the compressed fluid is introduced and accumulated in the chamber through the intake pipe from the impeller outlet, the flow rate drops to the swirl stall generation region, A configuration for jetting into the diffuser via a jet pipe, a configuration for taking in high-pressure compressed fluid from the final compression stage via a communication pipe, or a configuration for supplying high-pressure fluid from a separately installed high-pressure fluid supply unit, etc. However, this complicates the structure around the diffuser and detracts from the advantage of the vaneless diffuser that the structure is simple.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ベーンレスディフューザでの旋回失速の抑制が可能で、かつ動力損失や圧力損失がほとんどなく、しかも構造が簡単であるというベーンレスディフューザの利点を維持可能な圧縮機およびその運転制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of suppressing turning stall in the vaneless diffuser, has almost no power loss or pressure loss, and has a simple structure. It is an object of the present invention to provide a compressor capable of maintaining the advantages of a diffuser and an operation control method thereof.
上記課題を解決するために、本発明の圧縮機およびその運転制御方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる圧縮機は、インペラの出口側に、該インペラにより流体に与えられた運動エネルギーを圧力エネルギーに変換するベーンレスディフューザを備えた圧縮機において、前記ベーンレスディフューザの出口側に入口が開口され、出口が前記インペラのハブディスク背面と対向するケーシング壁面に開口されている流体循環流路を有し、前記入口は、下流圧縮ステージへのリターンベーン入口位置におけるハブケーシング壁面に開口され、前記流体循環流路は、複数の連通孔、もしくは、1または複数のスリットにより構成されており、前記入口から取り込んだ流体を前記出口より前記インペラのハブディスク背面に向けて噴出し、該ハブディスク背面により周方向流速を付与して前記ベーンレスディフューザ入口で前記インペラからの流体主流と合流される循環流が形成可能とされていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the compressor and the operation control method thereof of the present invention employ the following means.
That is, the compressor according to the present invention includes a vaneless diffuser that converts kinetic energy given to the fluid by the impeller into pressure energy on the outlet side of the impeller, and is provided on the outlet side of the vaneless diffuser. The inlet has an opening, and the outlet has a fluid circulation channel that is opened in a casing wall surface facing the rear surface of the hub disk of the impeller, and the inlet is opened in the hub casing wall surface at the return vane inlet position to the downstream compression stage. The fluid circulation channel is configured by a plurality of communication holes or one or a plurality of slits , and the fluid taken in from the inlet is ejected from the outlet toward the back surface of the hub disk of the impeller, A circumferential flow velocity is applied to the rear surface of the hub disk so that the vaneless diffuser inlet Wherein the recycle stream is merged with the primary fluid flow from Npera it is possible form.
本発明によれば、ベーンレスディフューザの出口側に入口が開口され、出口がインペラのハブディスク背面と対向するケーシング壁面に開口されている流体循環流路を有し、その入口が、下流圧縮ステージへのリターンベーン入口位置におけるハブケーシング壁面に開口され、流体循環流路が、複数の連通孔、もしくは、1または複数のスリットにより構成されており、入口から取り込んだ流体を出口よりインペラのハブディスク背面に向けて噴出し、該ハブディスク背面により周方向流速を付与してベーンレスディフューザ入口でインペラからの流体主流と合流される循環流が形成可能とされているので、該流体循環流路により高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることができる。このため、増加された流量比率分だけ旋回失速発生点を低流量側へシフトさせ、旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。
また、流体循環流路の入口が、下流圧縮ステージへのリターンベーン入口位置におけるハブケーシング壁面に開口されているので、流体循環流路を1つのハブケーシング内に設けることができる。従って、旋回失速の抑制を可能とする流体循環流路を簡易に構成することができるとともに、リターンベーン入口位置から流体循環流路に流入する流体の流れによって、リターンベーン入口位置での流体主流の剥離を抑えることができるため、流量特性を改善することができる。
また、流体循環流路の出口をハブディスク背面と対向するケーシング壁面に開口しているため、流体循環流路の出口から噴出される循環流により、インペラを流れる流体主流が乱されることがない。しかも、この循環流がベーンレスディフューザ入口で流体主流と合流する際、流体主流と略同程度の周方向流速となっている。従って、流れのせん断による圧力損失の増加をも抑制することができる。
さらに、流体循環流路が複数の連通孔、もしくは、1または複数のスリットにより構成されているため、連通孔の数および孔径、もしくは、スリットの数、幅および長さを適宜選択することによって、所要の循環流量が得られる流体循環流路を適宜設定することができる。
なお、本発明において、ベーンレスディフューザの出口側とは、当該圧縮ステージが最終圧縮ステージの場合は、当該圧縮ステージのベーンレスディフューザ出口からスクロールまでの間の高圧流路を云い、下流側が最終圧縮ステージでない場合は、当該圧縮ステージのベーンレスディフューザ出口から下流圧縮ステージのリターンベーン入口までだけでなく、リターンベーン出口までの間の高圧流路を云う。
According to the present invention, an inlet is opened on the outlet side of the vaneless diffuser, and the outlet has a fluid circulation channel opened on a casing wall surface facing the back surface of the hub disk of the impeller, and the inlet is a downstream compression stage. Opened to the wall surface of the hub casing at the return vane inlet position, and the fluid circulation flow path is constituted by a plurality of communication holes, or one or a plurality of slits, and the hub disk of the impeller receives the fluid taken in from the inlet from the outlet It is possible to form a circulating flow that is ejected toward the rear surface and a circumferential flow velocity is given by the rear surface of the hub disk to join the main fluid from the impeller at the vaneless diffuser inlet. A part of the high-pressure fluid is circulated to the inlet side of the vaneless diffuser to increase the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser. It can be. For this reason, the turning stall occurrence point can be shifted to the low flow rate side by the increased flow rate ratio, and the occurrence of turning stall can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the range in which the compressor can be stably operated.
Further, since the inlet of the fluid circulation channel is opened in the hub casing wall surface at the return vane inlet position to the downstream compression stage, the fluid circulation channel can be provided in one hub casing. Therefore, the fluid circulation channel that can suppress the rotation stall can be easily configured, and the flow of the fluid flowing into the fluid circulation channel from the return vane inlet position can cause the main fluid flow at the return vane inlet position. Since peeling can be suppressed, the flow rate characteristic can be improved.
In addition, since the outlet of the fluid circulation passage is opened in the casing wall surface facing the rear surface of the hub disk, the main fluid flowing through the impeller is not disturbed by the circulation flow ejected from the outlet of the fluid circulation passage. . Moreover, when this circulating flow merges with the main fluid at the vaneless diffuser inlet, the circumferential flow velocity is approximately the same as that of the main fluid. Therefore, an increase in pressure loss due to flow shear can also be suppressed.
Furthermore, since the fluid circulation channel is composed of a plurality of communication holes, or one or a plurality of slits, by appropriately selecting the number and hole diameter of the communication holes, or the number, width and length of the slits, It is possible to appropriately set a fluid circulation channel that can obtain a required circulation flow rate.
In the present invention, when the compression stage is the final compression stage, the outlet side of the vaneless diffuser means a high-pressure flow path from the vaneless diffuser outlet of the compression stage to the scroll, and the downstream side is the final compression stage. When it is not a stage, it means a high-pressure flow path not only from the vaneless diffuser outlet of the compression stage to the return vane inlet of the downstream compression stage but also to the return vane outlet.
さらに、本発明の圧縮機は、上記の圧縮機において、前記出口は、前記インペラの旋回方向に斜めに指向されていることを特徴とする。 Furthermore, the compressor according to the present invention is characterized in that, in the above-described compressor, the outlet is directed obliquely in a turning direction of the impeller.
本発明によれば、流体循環流路の出口が、インペラの旋回方向に斜めに指向されているので、流体循環流路の出口から噴出される循環流がインペラの旋回方向に沿って噴出される。従って、インペラ背面のハブディスクに循環流が噴出されることによる摩擦損失を抑制することができる。 According to the present invention, since the outlet of the fluid circulation channel is oriented obliquely in the impeller turning direction, the circulating flow ejected from the fluid circulation channel outlet is ejected along the impeller turning direction. . Accordingly, it is possible to suppress friction loss due to the circulation flow being ejected to the hub disk on the back surface of the impeller.
さらに、本発明の圧縮機は、上述のいずれかの圧縮機において、前記出口は、前記インペラ外径の半分以下の位置において前記ケーシング壁面に開口されていることを特徴とする。 Furthermore, the compressor of the present invention is characterized in that, in any of the above-described compressors, the outlet is opened in the casing wall surface at a position equal to or less than half of the outer diameter of the impeller.
本発明によれば、流体循環流路の出口が、インペラ外径の半分以下の位置においてケーシング壁面に開口されているので、インペラの出口位置において、循環流の周方向速度成分が十分発達するのに必要な距離を確保することができる。このため、循環流がベーンレスディフューザ入口で流体主流と合流する際、その流速を流体主流と略同程度の周方向流速とすることができる。従って、ベーンレスディフューザでの流れのせん断による圧力損失の増加を抑制することができる。 According to the present invention, since the outlet of the fluid circulation channel is opened to the casing wall surface at a position that is less than half the outer diameter of the impeller, the circumferential velocity component of the circulation flow is sufficiently developed at the outlet position of the impeller. The necessary distance can be secured. For this reason, when the circulating flow joins the fluid main flow at the vaneless diffuser inlet, the flow velocity can be set to a circumferential flow velocity substantially the same as the fluid main flow. Accordingly, an increase in pressure loss due to flow shear in the vaneless diffuser can be suppressed.
また、本発明の圧縮機は、上述のいずれかの圧縮機において、前記流体循環流路の流体循環流量を、前記インペラを流れる流体主流の10%程度に設定していることを特徴とする。 The compressor of the present invention is characterized in that, in any of the compressors described above, the fluid circulation flow rate of the fluid circulation channel is set to about 10% of the main fluid flowing through the impeller.
本発明によれば、流体循環流路の流体循環流量を、インペラを流れる流体主流の10%程度に設定しているので、動力損失が発生することはほとんどない。つまり、本発明の流体循環流路による流体循環は、インペラを経由しないベーンレスディフューザ出入口間での循環であるため、動力損失がほとんど発生しない。従って、旋回失速の発生を抑制できるうえに、圧縮機の効率をせいぜい1%程度の僅かな低下に抑えることができる。 According to the present invention, since the fluid circulation flow rate of the fluid circulation channel is set to about 10% of the fluid main flow that flows through the impeller, power loss hardly occurs. That is, since the fluid circulation by the fluid circulation channel of the present invention is circulation between the vaneless diffuser inlet / outlet without passing through the impeller, almost no power loss occurs. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of turning stall and to suppress the efficiency of the compressor to a slight decrease of about 1% at most.
また、本発明の圧縮機は、上述のいずれかの圧縮機において、前記流体循環流路中に、該流体循環流路を開閉する開閉手段が設けられていることを特徴とする。 The compressor of the present invention is characterized in that, in any of the compressors described above, an opening / closing means for opening and closing the fluid circulation channel is provided in the fluid circulation channel.
本発明によれば、流体循環流路中に該流体循環流路を開閉する開閉手段が設けられているので、旋回失速が発生のおそれのない領域では、開閉手段により流体循環流路を閉じておくことにより、流体循環流路を備えていない圧縮機と同等の効率で運転することができる。また、旋回失速領域では、開閉手段によって流体循環流路を開放することにより、旋回失速発生点を低流量側へシフトさせて旋回失速を抑制し、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。
なお、この場合、旋回失速抑制時にのみ流体循環流路に流体を循環させればよく、効率低下をほとんど気にする必要がないため、旋回失速抑制を最優先に流体の循環流量比率を大きく設定することができる。
According to the present invention, since the opening / closing means for opening / closing the fluid circulation flow path is provided in the fluid circulation flow path, the fluid circulation flow path is closed by the opening / closing means in an area where the rotation stall is not likely to occur. Therefore, the compressor can be operated with the same efficiency as a compressor that does not include a fluid circulation channel. Also, in the turning stall region, the opening of the fluid circulation channel by the opening / closing means can shift the turning stall occurrence point to the low flow rate side to suppress the turning stall and expand the range in which the compressor can be stably operated. it can.
In this case, it is only necessary to circulate the fluid through the fluid circulation channel only when suppressing the rotating stall, and there is almost no need to worry about the decrease in efficiency. can do.
また、本発明にかかる圧縮機の運転制御方法は、上記の圧縮機を運転制御する圧縮機の運転制御方法であって、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を検出し、その流量が旋回失速領域になったとき、前記開閉手段により前記流体循環流路を開放することを特徴とする。 A compressor operation control method according to the present invention is a compressor operation control method for controlling the operation of the above-described compressor, and detects the flow rate of fluid flowing through the vane-less diffuser, and the flow rate is in the turning stall region. When this happens, the fluid circulation flow path is opened by the opening / closing means.
本発明によれば、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を検出し、その流量が旋回失速領域になったとき、開閉手段により流体循環流路を開放して高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることができる。このため、増加した流量比率分だけ旋回失速発生点を低流量側へシフトさせ、旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。
また、旋回失速が発生するおそれがない領域では、開閉手段により流体循環流路を閉じることによって、上記の流体循環を中止させることができるため、流体循環流路を備えていない圧縮機と同様に、効率優先の運転を行わせることができる。
According to the present invention, when the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser is detected and the flow rate is in the rotating stall region, the fluid circulation channel is opened by the opening / closing means, and a part of the high-pressure fluid is introduced into the inlet of the vaneless diffuser. The flow rate of fluid flowing through the vaneless diffuser can be increased. For this reason, the turning stall occurrence point can be shifted to the low flow rate side by the increased flow rate ratio to suppress the occurrence of turning stall. Accordingly, it is possible to suppress pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the range in which the compressor can be stably operated.
Further, in the region where there is no possibility of causing the rotation stall, the fluid circulation channel can be stopped by closing the fluid circulation channel by the opening / closing means. Therefore, similarly to the compressor not having the fluid circulation channel. , Driving with priority on efficiency can be performed.
さらに、本発明の圧縮機の運転制御方法は、上記の圧縮機の運転制御方法において、前記開閉手段を、所定負荷以下の部分負荷運転時に開放することを特徴とする。 Furthermore, the compressor operation control method of the present invention is characterized in that, in the compressor operation control method, the opening / closing means is opened during a partial load operation of a predetermined load or less.
本発明によれば、流体循環流路を開閉する開閉手段を、所定負荷以下の部分負荷運転時に開放するようにしているので、部分負荷での低流量運転時に、高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることができる。このため、増加した流量比率分だけ旋回失速発生点を低流量側へシフトさせ、旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲および部分負荷による運転範囲を拡大することができる。 According to the present invention, the opening / closing means for opening and closing the fluid circulation flow path is opened during partial load operation below a predetermined load, so that part of the high-pressure fluid is vane-less during low flow operation at partial load. Circulating to the inlet side of the diffuser, the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser can be increased. For this reason, the turning stall occurrence point can be shifted to the low flow rate side by the increased flow rate ratio to suppress the occurrence of turning stall. Therefore, pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall can be suppressed, and the range in which the compressor can be stably operated and the operation range by partial load can be expanded.
本発明にかかる圧縮機によれば、流体循環流路により高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることによって、旋回失速発生点を低流量側へシフトし、旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。また、流体循環流路の入口が下流圧縮ステージへのリターンベーン入口位置におけるハブケーシング壁面に開口されているため、流体循環流路を1つのハブケーシング内に設けることにより、旋回失速の抑制を可能とする流体循環流路を簡易に構成することができるとともに、リターンベーン入口位置から流体循環流路に流入する流体の流れによって、リターンベーン入口位置での流体主流の剥離を抑えることができるため、流量特性を改善することができる。 According to the compressor of the present invention, a part of the high-pressure fluid is circulated to the inlet side of the vaneless diffuser by the fluid circulation passage, and the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser is increased, thereby reducing the turning stall occurrence point. Shifting to the flow rate side can suppress the occurrence of turning stall. Accordingly, it is possible to suppress pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the range in which the compressor can be stably operated. In addition, since the inlet of the fluid circulation channel is opened in the hub casing wall surface at the return vane inlet position to the downstream compression stage, the rotation stall can be suppressed by providing the fluid circulation channel in one hub casing. The fluid circulation flow path can be easily configured, and the flow of the fluid flowing into the fluid circulation flow path from the return vane inlet position can suppress separation of the fluid main flow at the return vane inlet position. The flow characteristics can be improved.
また、流体循環流路の出口をハブディスク背面と対向するケーシング壁面に開口しているため、その出口から噴出される循環流により、インペラを流れる流体主流が乱されることがなく、しかも、この循環流がベーンレスディフューザ入口で流体主流と合流する際、流体主流と略同程度の周方向流速となっている。従って、流れのせん断による圧力損失の増加をも抑制することができる。
さらに、流体循環流路を1つのケーシング内に設けることができるため、旋回失速の抑制を可能とする流体循環流路を簡易に構成することができる。従って、構造が簡単であるというベーンレスディフューザの利点をそのまま維持することができる。また、流体循環流路が複数の連通孔、もしくは、1または複数のスリットにより構成されているため、連通孔の数および孔径、もしくは、スリットの数、幅および長さを適宜選択することによって、所要の循環流量が得られる流体循環流路を適宜設定することができる。
In addition, since the outlet of the fluid circulation channel is opened in the casing wall surface facing the rear surface of the hub disk, the main flow of fluid flowing through the impeller is not disturbed by the circulating flow ejected from the outlet, and this When the circulating flow joins the main fluid at the vaneless diffuser inlet, the circumferential flow velocity is approximately the same as that of the main fluid. Therefore, an increase in pressure loss due to flow shear can also be suppressed.
Furthermore, since the fluid circulation channel can be provided in one casing, the fluid circulation channel that can suppress the rotation stall can be easily configured. Therefore, the advantage of the vaneless diffuser that the structure is simple can be maintained as it is. In addition, since the fluid circulation channel is composed of a plurality of communication holes, or one or a plurality of slits, by appropriately selecting the number and hole diameter of the communication holes, or the number, width and length of the slits, It is possible to appropriately set a fluid circulation channel that can obtain a required circulation flow rate.
また、本発明にかかる圧縮機の運転制御方法によれば、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を検出し、それが旋回失速領域のとき、開閉手段によって流体循環流路を開放し、高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることにより、旋回失速発生点を低流量側へ移動させて旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。また、旋回失速が発生するおそれがない領域では、開閉手段により流体循環流路を閉じることにより、上記の流体循環を中止させることができるため、流体循環流路を備えていない圧縮機と同様に、効率優先の運転を行わせることができる。 Further, according to the compressor operation control method of the present invention, when the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser is detected and is in the rotating stall region, the fluid circulation channel is opened by the opening / closing means, By circulating the part to the inlet side of the vaneless diffuser and increasing the flow rate of the fluid flowing through the vaneless diffuser, the turning stall generation point can be moved to the low flow rate side to suppress the occurrence of the turning stall. Accordingly, it is possible to suppress pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the range in which the compressor can be stably operated. Further, in the region where there is no possibility of causing the rotation stall, the fluid circulation channel can be stopped by closing the fluid circulation channel by the opening / closing means, and therefore, similarly to the compressor not provided with the fluid circulation channel. , Driving with priority on efficiency can be performed.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図3を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態にかかる遠心圧縮機1の縦断面図が示されている。
遠心圧縮機1は、複数のパーツを組み合わせて構成されるケーシング2と、ケーシング2内に図示省略の軸受を介してその軸線L回りに回転可能に支持される回転軸4と、この回転軸4と一体に回転するように設けられたクローズドタイプまたはオープンタイプの2つのインペラ5A,5B(本実施形態では、クローズドインペラが示されている。)と、を有している。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a centrifugal compressor 1 according to the first embodiment of the present invention.
The centrifugal compressor 1 includes a
この遠心圧縮機1は、図示省略の駆動装置により回転軸4が駆動され、インペラ5A,5Bが回転されることによって、ケーシング2に設けられている流体吸入口6を介して圧縮対象のガスあるいは空気等の流体が吸い込まれる。この流体は、まず1段目のインペラ5Aの回転によって遠心力が付与され、その運動エネルギーがインペラ5Aの出口に設けられている1段目のベーンレスディフューザ7Aで圧力エネルギーに変換され、さらにリターンベンド8、リターンベーン9を経て、次段圧縮ステージである2段目のインペラ5Bの入口に導かれるようになっている。
この圧縮流体は、2段目のインペラ5Bによっても同様に遠心力が付与され、2段目のベーンレスディフューザ7Bで運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され、さらに高圧の圧縮流体となってスクロール10に吐出される。そして、スクロール10からケーシング2に設けられている流体流出口11を経て図示省略の吐出配管へと送出されるようになっている。このように、本実施形態では、2段遠心圧縮機1が例示されている。
The centrifugal compressor 1 is driven by a drive device (not shown) and the
This compressed fluid is similarly given a centrifugal force by the
ベーンレスディフューザ7A,7Bは、各々インペラ5A,5Bが回転する空間の出口側に連通して設けられ、インペラ5A,5Bにより遠心力が与えられた流体の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して送出する流路を構成するものである。
このベーンレスディフューザ7A,7Bにおいては、前述したとおり、遠心圧縮機1を低流量域で運転した場合に、円周方向の流れが不均一となる旋回失速が発生する。
この旋回失速の発生を抑制するため、本実施形態では、以下の構成を採用している。
The
In the
In order to suppress the occurrence of the turning stall, the present embodiment employs the following configuration.
図2は、ベーンレスディフューザ7A部の構成を示す要部断面図である。
ベーンレスディフューザ7Aは、ハウジング2を構成するシュラウドケーシング2Aとハブケーシング2Bとによって形成されている。そして、このベーンレスディフューザ7Aの出口側おける下流圧縮ステージ、すなわち2段目(本実施形態では最終段)の圧縮ステージへのリターンベーン9入口位置においてハブケーシング2Bの壁面に入口12Aが開口され、出口12Bがインペラ5Aを構成するハブディスク5Cの背面と対向するハブケーシング2Bの壁面に開口されている流体循環孔12が、ハブケーシング2B内に設けられている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of the
The
この流体循環孔12は、上記入口12Aからベーンレスディフューザ7Aを経た高圧の圧縮流体の一部を取り込み、これを上記出口12Bから噴出して、ベーンレスディフューザ7Aの出入口間で圧縮流体の一部が循環されるように構成されたものである。流体循環孔12は、複数個設けられ、上記の出口12Bは、インペラ5Aの外径の半分以下の位置においてハブケーシング2Bの壁面に開口されている。これによって、出口12Bから噴出された流体に、ハブディスク5Cの背面により周方向の流速が付与されるように構成されている。
なお、上記噴出流体に対して、ハブディスク5Cの背面によりその周速×0.5の周方向流速が付与されるので、出口12Bからの噴出流体が、ベーンレスディフューザ7Aの入口においてインペラ5Aを流れる流体主流と合流する際の周方向流速を、該流体主流と略同程度の周方向流速とすることができる。
The
In addition, since the circumferential direction flow velocity of the circumferential speed x 0.5 is given to the jetting fluid by the back surface of the
また、流体循環孔12は、すべての流体循環孔12を循環する流体の総流量が、インペラ5Aを流れる流体主流の流量の10%程度となるように、その孔数あるいは孔径を選択するか、もしくは孔内、入口12Aおよび出口12Bのいずれかに適当なオリフィスを設けた構成とされている。
なお、図2中において、符号13は、シュラウドケーシング2Aとシュラウドディスク5Dとの間に設けられるラビリンス、14は回転軸4とハブケーシング2Bとの間に設けられるラビリンスであり、それぞれの間に形成される隙間から流体が漏出するのを防止する目的で設置されている。
Further, the
In FIG. 2,
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
遠心圧縮機1が、低流量域で運転された場合においても、上記の如く流体循環孔12が設けられているため、この流体循環孔12の出入口間の圧力差によって、ベーンレスディフューザ7A出口位置の高圧圧縮流体の一部が、流体循環孔12を介してインペラ5Aのハブディスク5C背面位置に循環される。そして、ハブディスク5Cの背面によって周方向の流速が付与された状態で、インペラ5Aを流れる流体主流とその出口、すなわちベーンレスディフューザ7Aの入口で合流し、再びベーンレスディフューザ7Aへと流入される。このようにベーンレスディフューザ7Aの出入口間で高圧流体の一部(流体主流の10%程度)を循環させることにより、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を増加させることができる。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
Even when the centrifugal compressor 1 is operated in a low flow rate region, since the
このため、図3に示されるように、増加された流量比率分だけ旋回失速発生点Q2を低流量側へ移動させることができ、これにより旋回失速の発生を抑制することができる。従って、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を抑えることができるとともに、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。
図3中において、流量Q2が旋回失速発生点、それより低流量域の流量範囲が旋回失速発生領域W2であり、図13に示された流体循環孔12を有していないものと比べ、旋回失速発生点Q2が低流量域側へシフトされ、旋回失速発生領域W2が著しく狭くなり、遠心圧縮機1を安定して運転できる範囲が拡大されていることが理解される。
For this reason, as shown in FIG. 3, the turning stall occurrence point Q2 can be moved to the low flow rate side by the increased flow rate ratio, thereby suppressing the occurrence of turning stall. Accordingly, it is possible to suppress pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the range in which the compressor can be stably operated.
In FIG. 3, the flow rate Q2 is the turning stall occurrence point, and the flow rate range lower than that is the turning stall occurrence region W2, and the swirl is compared with the case where the
また、流体循環孔12の出口12Bをハブディスク5Cの背面と対向するハブケーシング2Bの壁面に開口しているため、ここから噴出される循環流により、インペラ5Aを流れる流体主流が乱されることがなく、しかも、噴出流がインペラ5Aに循環されるものでないため、動力損失も生じない。また、この循環流は、ハブディスク5Cの背面によって周方向の流速が付与され、ベーンレスディフューザ7Aの入口において流体主流と合流する際、流体主流と略同程度の周方向流速となっている。従って、流れのせん断による圧力損失の増加をも抑制することができ、流体主流の10%程度を循環流としても、圧縮機の効率低下をせいぜい1%程度の僅かな低下に抑えることができる。
Further, since the
また、複数個の流体循環孔12を1つのハブケーシング2B内に設けているので、旋回失速の抑制を可能とするための手段を、1つのケーシング内に複数個の流体循環孔12を設けるだけの簡易な構成で実現することができる。従って、構造が簡単であるというベーンレスディフューザ7Aの特長をそのまま堅持することが可能である。
なお、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を増加させ、旋回失速発生点Q2を低流量側へシフトさせて旋回失速の発生を抑制することにより、副次的にサージング発生点を低流量側へシフトできる可能性もある。
In addition, since a plurality of fluid circulation holes 12 are provided in one
In addition, the surging generation point is shifted to the low flow rate side by increasing the flow rate of the fluid flowing through the
また、下流圧縮ステージへのリターンベーン9入口位置に流体循環孔12の入口12Aを開口することによって、リターンベンド8を経てリターンベーン9の入口位置に至る間の境界層の剥離を防止することができる。つまり、リターンベーン9の入口付近に生じる境界層の剥離に対して、リターンベーン9の入口位置に流体循環孔12の入口12Aを開口し、ここから高圧流体の一部を取り込むことにより剥離を制御し、リターンベーン9の入口付近で発生する流体主流の剥離を抑えることができる。これによって、流量特性を改善することができる。
Further, by opening the
[第1参考例]
次に、本発明の第1参考例について、図4を用いて説明する。
本参考例は、上記した第1実施形態に対して、流体循環孔12の入口12Aの開口位置が異なっている。その他の点については、第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本参考例では、図4に示されるように、流体循環孔12の入口12Aが、下流圧縮ステージ、すなわち2段目(本参考例では最終段)の圧縮ステージへのリターンベンド8頂部位置においてハブケーシング2Bの壁面に開口されている。
[ First Reference Example ]
Next, a first reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
This reference example differs from the above-described first embodiment in the opening position of the
In this reference example , as shown in FIG. 4, the
上記位置に流体循環孔12の入口12Aを開口することによっても、上記の第1実施形態と同様の作用効果が得られるほか、リターンベンド8の頂部付近で生じる境界層の剥離を防止することができる。つまり、リターンベンド8の頂部付近に生じる境界層の剥離に対して、リターンベンド8の頂部位置に流体循環孔12の入口12Aを開口し、ここから高圧流体の一部を取り込むことにより剥離を制御し、リターンベンド8の頂部付近で発生する流体主流の剥離を抑えることができる。これによって、流量特性を改善することができる。
By opening the
[第2参考例]
次に、本発明の第2参考例について、図5を用いて説明する。
本参考例は、上記した第1実施形態および第1参考例に対して、流体循環孔12を設ける位置(圧縮ステージ)およびその入口12Aの開口位置が異なっている。その他の点については、第1実施形態および第1参考例と同様であるので、説明は省略する。
本参考例は、図5に示されるように、最終段の圧縮ステージ(単段圧縮機の場合はその圧縮ステージ、2段以上の多段圧縮機の場合は2段目以降の最終段の圧縮ステージ)に流体循環孔12を設けた例である。この場合、流体循環孔12は、最終段圧縮ステージを構成する吐出ケーシング2C内に設けることができ、その入口12Aは、最終圧縮ステージのスクロール10底面位置に開口することができる。また、流体循環孔12の出口12Bは、インペラ5Bを構成するハブディスク5Eの背面と対向する吐出ケーシング2Cの壁面に開口されている。
なお、図6中の符号15は、インペラのスラストを調整するために設けられているバランスピストン、16は、バランスピストン15と吐出ケーシング2Cとの間に設けられているバランスピストンラビリンスである。
[ Second Reference Example ]
Next, a second reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
This reference example differs from the first embodiment and the first reference example described above in the position where the
As shown in FIG. 5, this reference example shows a final compression stage (in the case of a single-stage compressor, the compression stage thereof, and in the case of a multistage compressor of two or more stages, the second and subsequent stages of compression stages). ) Is provided with a
In addition, the code |
本参考例によっても、吐出ケーシング2C内に設けられた流体循環孔12を介してスクロール10内の高圧流体の一部を取り込み、2段目のベーンレスディフューザ7Bの入口側へと循環させることができるため、ベーンレスディフューザ7Bを流れる流体流量を増加させることができる。
従って、本参考例においても、上記した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Also according to this reference example, capture a portion of the high pressure fluid in the
Therefore, also in this reference example , the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
[第3参考例]
次に、本発明の第3参考例について、図6を用いて説明する。
本参考例は、上記した第2参考例に対して、流体循環孔12の入口12Aの開口位置が異なっている。その他の点については、第2参考例と同様であるので、説明は省略する。
遠心圧縮機の中には、図6に示されるように、バランスピストン15のラビリンス16に流入する旋回流を緩和して不安定振動を低減するため、一端がスクロール10の底面に開口され、他端がバランスピストンラビリンス16に連通されているスワールキャンセラー用のシャントホール17を設けているものがある。本参考例は、流体循環孔12の入口12Aを、このシャントホール17の途中位置に開口したものである。
[ Third reference example ]
Next, a third reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
This reference example is different from the above-described second reference example in the opening position of the
In the centrifugal compressor, as shown in FIG. 6, one end is opened at the bottom surface of the
このようにシャントホール17の途中位置から高圧流体の一部を分岐して取り込み、ベーンレスディフューザ7Bの入口側へと循環させることによっても、ベーンレスディフューザ7Bを流れる流体流量を増加させることができる。
従って、本参考例においても、上記した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本参考例では、既存のシャントホール17を利用して流体循環孔12を構成することができるため、流体循環孔12をより簡易に構成することができる。
なお、この場合は、スワールキャンセラー効果を阻害しないように、高圧流体の流量増加に対応して、シャントホール17のホール径やホール数等を設定する必要がある。
The flow rate of the fluid flowing through the
Therefore, also in this reference example , the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained. Further, in the present reference example , the
In this case, it is necessary to set the hole diameter, the number of holes, and the like of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図7および図8を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態および第1ないし第3参考例に対して、流体循環孔12中に、該流体循環孔12を開閉する開閉手段18を設けている点が異なっている。その他の点については、第1実施形態および第1ないし第3参考例と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態では、図7に示されるように、流体循環孔12の途中に、流体循環孔12を開閉する電磁弁等により構成される開閉手段18が設けられている。
[ Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is different from the first embodiment and the first to third reference examples described above in that an opening / closing means 18 for opening and closing the
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, an opening / closing means 18 constituted by an electromagnetic valve or the like for opening and closing the
このように、流体循環孔12中に開閉手段18を設けることにより、旋回失速が発生するおそれがない高流量域での運転時は、開閉手段18で流体循環孔12を閉塞しておくことにより、流体循環孔12を設けていない遠心圧縮機と同様の運転が可能である。このため、図8に示すように、効率低下がまったくない状態で運転することができる。
また、旋回失速領域となる低流量域での運転時は、開閉手段18により流体循環孔12を開放することにより、上記の如くベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を増加させ、旋回失速発生点Q2を低流量側へシフトさせて旋回失速を抑制し、圧縮機を安定運転できる範囲を拡大することができる。
Thus, by providing the opening / closing means 18 in the
Further, during operation in a low flow rate region that is a turning stall region, the
従って、本実施形態によっても、上記した第1実施形態および第1ないし第3参考例と同様の作用効果を得ることができる。なお、本実施形態の場合、旋回失速抑制時にのみ流体循環孔12を開放して高圧流体を循環させればよく、効率低下をほとんど気にする必要がないため、旋回失速の抑制を優先することができる。従って、高圧流体の循環流量比率を、前述した10%より大きく設定し、より低流量域での運転を可能とすることができるので、図8に示すように、旋回失速発生領域をほとんど消失させることができる。
Therefore, according to this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment and the first to third reference examples can be obtained. In the case of this embodiment, it is only necessary to open the
つぎに、本実施形態にかかる遠心圧縮機1の運転制御方法について説明する。
上記開閉手段18は、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を図示省略のセンサーにより検出し、その流量が予め設定された旋回失速発生領域になったとき、開閉手段18を開放する構成としてもよい。
Below, the operation control method of the centrifugal compressor 1 concerning this embodiment is demonstrated.
The opening / closing means 18 may be configured to detect the flow rate of the fluid flowing through the
この構成によると、センサーによってベーンレスディフューザ7Aを流れる流体の流量を監視し、その流量が旋回失速を発生するおそれがない領域のときは、開閉手段18により流体循環孔12を閉じ、流体循環孔12による流体の循環を中止させることができるため、流体循環孔12を有していない圧縮機と同じように、効率優先の運転を行わせることができる。また、センサーによりベーンレスディフューザ7Aを流れる流体の流量が旋回失速領域であると検出されたときは、開閉手段18により流体循環孔12を開放して高圧流体の一部をベーンレスディフューザ7Aの入口側へと循環させ、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を増加するよう制御することができる。
According to this configuration, the flow rate of the fluid flowing through the
従って、上記した遠心圧縮機1の運転制御方法によると、運転域が旋回失速発生領域か否かを検知して、確実に旋回失速の発生を抑止することができる。このため、旋回失速が原因となる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等を防止することができるとともに、圧縮機の安定運転範囲を拡大することが可能となる。 Therefore, according to the operation control method of the centrifugal compressor 1 described above, it is possible to detect whether or not the operation region is a turning stall generation region and to reliably suppress the occurrence of the turning stall. For this reason, it is possible to prevent pressure fluctuations, shaft vibrations, discharge pipe vibrations, and the like caused by turning stall, and to expand the stable operation range of the compressor.
また、上記の開閉手段18は、遠心圧縮機1の運転負荷を検出し、運転負荷が予め設定された所定負荷以下の部分負荷となったとき、開放されるように制御してもよい。
すなわち、遠心圧縮機1が部分負荷運転されると、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体の流量も減るため、低流量域での運転となって、旋回失速が発生する可能性が生じる。そこで、運転負荷が所定負荷以下となったとき、開閉手段18を開放し、流体循環孔12により高圧流体の一部をベーンレスディフューザ7Aの入口側に循環させることによって、ベーンレスディフューザ7Aを流れる流体流量を増加させることができる。
これによって、部分負荷運転時の旋回失速の発生を抑制し、圧縮機を安定運転できる範囲および部分負荷による運転範囲を拡大することが可能となる。
The opening / closing means 18 may detect the operating load of the centrifugal compressor 1 and may be controlled to be opened when the operating load becomes a partial load equal to or lower than a predetermined load set in advance.
That is, when the centrifugal compressor 1 is partially loaded, the flow rate of the fluid flowing through the
As a result, it is possible to suppress the occurrence of turning stall during partial load operation, and to expand the range in which the compressor can be stably operated and the operation range due to the partial load.
[第4参考例]
次に、本発明の第4参考例について、図9を用いて説明する。
本参考例は、上記した第1、第2実施形態および第1ないし第3参考例に対して、流体循環孔12の入口12Aの開口位置が異なっている。その他の点については、第1、第2実施形態および第1ないし第3参考例と同様であるので、説明は省略する。
本参考例では、図9に示されるように、流体循環孔12の入口12Aが、下流圧縮ステージ、すなわち2段目(本参考例では最終段)の圧縮ステージのリターンベーン9出口位置においてハブケーシング2Bの壁面に開口されている。
[ Fourth Reference Example ]
Next, a fourth reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
This reference example is different from the first and second embodiments and the first to third reference examples described above in the opening position of the
In this reference example , as shown in FIG. 9, the
上記位置に流体循環孔12の入口12Aを開口することにより、上記の第1実施形態と同様の作用効果が得られるほか、流体循環孔12を穿設する長さを上記各実施形態および参考例に比べて短くすることができる。つまり、流体循環孔12の出口12Bは、インペラ5Aを構成するハブディスク5Cの背面と対向するハブケーシング2Bの壁面に開口されており、この開口位置に対するハブケーシング2Bの対向壁面が下流圧縮ステージのほぼリターンベーン9出口位置に対応するので、流体循環孔12の入口12Aを下流圧縮ステージのリターンベーン9出口位置においてハブケーシング2Bの壁面に開口することにより、ハブケーシング2Bを貫通して流体循環孔12を穿設すればよく、流体循環孔12の長さを最短とし、穿設を容易化することができる。
By opening the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図10を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1、第2実施形態および第1ないし第4参考例に対して、流体循環孔12の出口12Bの開口構造が異なっている。その他の点については、第1、第2実施形態および第1ないし第4参考例と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態では、図10(A),(B)に示されるように、流体循環孔12の出口12Bが、インペラ5Aの旋回方向に斜めに指向されて設けられている。
[ Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment differs from the first and second embodiments and the first to fourth reference examples described above in the opening structure of the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10A and 10B, the
流体循環孔12の出口12Bを上記のように開口することにより、上記各実施形態および参考例と同様の作用効果が得られるほか、流体循環孔12の出口12Bから噴出される循環流がインペラ5Aの旋回方向に沿って噴出されるため、インペラ5A背面のハブディスク5Cに循環流が噴出されることによる摩擦損失を抑制することができる。
なお、上記出口12Bの開口構造は、上記第1、第2実施形態および第1ないし第4参考例にも同様に適用できることはもちろんである。
By opening the
Of course, the opening structure of the
なお、上記各実施形態および参考例では、流体循環孔12によりベーンレスディフューザ7Aの出入口間で高圧流体の一部を循環させるよう構成したが、この流体循環孔12に代えて1または複数の周方向スリットを設けた構成としてもよい。
また、流体循環孔12は、必ずしもすべての圧縮ステージに設ける必要はなく、旋回失速の影響が大きい圧縮ステージに限って設けることができ、この場合、圧縮機全体の効率低下量をさらに小さくすることができる。
In each of the above-described embodiments and reference examples , the
In addition, the
また、上記各実施形態および参考例では、2段遠心圧縮機を例に説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、単段あるいは3段以上の多段遠心圧縮機、さらには遠心圧縮機に限らず、斜流圧縮機にも適用可能である。 In each of the above embodiments and reference examples , a two-stage centrifugal compressor has been described as an example. However, the present invention is not limited to these, and a single-stage or three-stage or more multi-stage centrifugal compressor, It is applicable not only to a centrifugal compressor but also to a mixed flow compressor.
1 遠心圧縮機
2 ケーシング
2B ハブケーシング
2C 吐出ケーシング
5A,5B インペラ
5C,5E ハブディスク
7A,7B ベーンレスディフューザ
8 リターンベンド
9 リターンベーン
10 スクロール
12 流体循環孔
12A 流体循環孔の入口
12B 流体循環孔の出口
15 バランスピストン
16 バランスピストンラビリンス
17 シャントホール
18 開閉手段(電磁弁)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ベーンレスディフューザの出口側に入口が開口され、出口が前記インペラのハブディスク背面と対向するケーシング壁面に開口されている流体循環流路を有し、
前記入口は、下流圧縮ステージへのリターンベーン入口位置におけるハブケーシング壁面に開口され、
前記流体循環流路は、複数の連通孔、もしくは、1または複数のスリットにより構成されており、
前記入口から取り込んだ流体を前記出口より前記インペラのハブディスク背面に向けて噴出し、該ハブディスク背面により周方向流速を付与して前記ベーンレスディフューザ入口で前記インペラからの流体主流と合流される循環流が形成可能とされていることを特徴とする圧縮機。 In a compressor having a vaneless diffuser that converts kinetic energy imparted to a fluid by the impeller into pressure energy on the outlet side of the impeller.
An inlet is opened on the outlet side of the vane-less diffuser, and the outlet has a fluid circulation flow path opened in a casing wall surface facing the rear surface of the hub disk of the impeller.
The inlet is open to the hub casing wall at the return vane inlet position to the downstream compression stage;
The fluid circulation channel is composed of a plurality of communication holes, or one or a plurality of slits ,
The fluid taken in from the inlet is ejected from the outlet toward the rear surface of the hub disk of the impeller, and a circumferential flow velocity is given by the rear surface of the hub disk to join the main fluid from the impeller at the inlet of the vaneless diffuser. A compressor characterized in that a circulating flow can be formed .
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