JP5863320B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents
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Description
上述したような構成により、ギアド圧縮機101に導入された作動流体は、三段の圧縮部107,108,109により圧縮される。また、この構成においては、作動流体が圧縮部間に設けられている熱交換器27,28によって中間冷却されることによって圧縮効率の向上が図られている。
本発明の遠心圧縮機は、駆動歯車と、前記駆動歯車から、中心軸方向一方側へと延びる駆動軸と、前記駆動歯車の回転が伝達される第一従動歯車と、前記第一従動歯車の中心軸方向両側へと延びる第一従動軸と、前記第一従動軸の中心軸方向両側にそれぞれ設けられ、前記第一従動軸の回転によって流体を圧縮する二つの第一段圧縮部と、前記駆動歯車の回転が伝達される第二従動歯車と、前記第二従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第二従動軸と、前記第二従動軸に設けられた第二段圧縮部と、を備えることを特徴とする。
また、前記第一段圧縮部は、それぞれに独立して流体が流入するガス導入部を有してよい。
以下、本発明の第一の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機1は、動力を発生させる駆動源19と、駆動源19によって回転駆動される駆動軸2と、駆動軸2の回転駆動を変速、伝達させる増速機10と、増速機10によって伝達された動力が出力される従動軸3と、従動軸3に伝達された動力により駆動する圧縮部4とを備える。
また、圧縮部4としては、第一従動軸5の中心軸方向両側の端部にそれぞれ設けられた二つの第一段圧縮部7a,7bと、第二従動軸6において駆動源19が設けられた側と反対側となる中心軸方向他方側の端部に設けられた第二段圧縮部8と、第二従動軸6において駆動源19が設けられた側となる一方側に設けられた第三段圧縮部9とを有する。
即ち、駆動軸2が駆動することによって、第一従動軸5及び第二従動軸6が回転する。
一方、第一中間歯車14及び第二中間歯車15の中心は、中心線Lよりやや下方にオフセットして配置されている。即ち、中間歯車14,15を支持する中間軸17,18と駆動軸2とは同一平面上に配置されていない。
二つの第一段圧縮部7a,7bは、第一段配管30を介して第二段圧縮部8と接続されている。第一段配管30は、2つの第一段圧縮部吐出配管31a,31bと第二段圧縮部吸込配管32とから構成されており、第一段圧縮部吐出配管31a,31bと第二段圧縮部吸込配管32との間には、第一段熱交換器27が介設されている。
第一段圧縮部7a,7bは、本実施形態の遠心圧縮機1において、作動流体が最初に流入する圧縮部である。二つの第一段圧縮部7a,7bは、同一の構成を有しており、それぞれ、圧縮する流体を供給するガス導入部23と、ガス導入部23から供給された流体を案内するとともに、角度が可変とされた入口案内翼24(IGV,Inlet Guide Vane)と、第一従動軸5に取り付けられたインペラ25を有している。即ち、本実施形態の遠心圧縮機1は、2つのガス導入部23より、ガスを導入するように構成されている。第一段圧縮部7a,7bを構成する2つのインペラ25のガス排出口は、それぞれ第一段圧縮部吐出配管31a,31bと接続されている。
第三段圧縮部9は第二従動軸6の他端に設けられたインペラ38を有している。インペラ38のガス導入口には、第二段配管33を構成する第三段圧縮部吸込配管35が接続されているとともに、インペラ38のガス排出口には、第三段圧縮部吐出配管36が接続されている。
圧縮すべき作動流体は、第一段圧縮部7a,7bを構成する二つのガス導入部23a,23bより導入され、二つの第一段圧縮部7a,7bにおいて圧縮される。次いで、作動流体は、第一段熱交換器27に導入されつつ、この第一段熱交換器27内で合流され、中間冷却された後、第二段圧縮部8に導入される。第二段圧縮部8において圧縮され第二段圧縮部8より排出された作動流体は、第二段熱交換器28において中間冷却され、第三段圧縮部9に導入される。そして、作動流体は第三段圧縮部9において圧縮された後、圧縮された作動流体の需要先である所定のプラントPに供給される。
図3に示すように、遠心圧縮機1の制御システムは、制御装置50を備えている。制御装置50は、各計測器の入力に基づき、入口案内翼24を駆動するアクチュエータ26、及び後述するガス放出弁56を制御する。
第一圧力計51a,51b、第二圧力計53a,53b、第三圧力計54、および流量計52a,52bは、制御装置50と接続され、制御装置50に計測結果を入力するように構成されている。
通常時、第一段圧縮部7a,7bの2つのインペラ25a,25bの上流に設けられている入口案内翼24a,24bは、制御装置50によって、同一の制御方法によって制御される。例えば、入口案内翼24a,24bは、遠心圧縮機1の始動時には微開状態とされ、始動時の遠心圧縮機1の駆動力を軽減する。
また、制御装置50は、第三圧力計54の圧力と流量計52a,52bの流量に応じて、適宜ガス放出弁56を制御することによって、低流量運転時の吐出圧力を一定制御し、また、サージング防止制御も行う。
これは、駆動源19(蒸気タービン、モータ、等)が効率がよい最適な回転数に駆動軸2の回転数を合致することができるということであり、遠心圧縮機1と駆動源19を含めた「コンプレッサトレイン」として最適なシステムを実現できる。
これに対し、駆動歯車11と中間歯車14,15の回転中心をオフセットすることによって、駆動軸2を支持する軸受に一定の荷重がかかるようになる。
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態に係る遠心圧縮機は、第一の実施形態に係る遠心圧縮機1の第三段圧縮部9に相当する第三段圧縮部9Bの後段に、更に第四段圧縮部41、及び第五段圧縮部42を設けたものである。
第四段圧縮部41は、第三段圧縮部9の後段に設けられた圧縮部であり、第五段圧縮部42は、第四段圧縮部41の後段に設けられた圧縮部である。第五段圧縮部42より吐出された圧縮された作動流体は、図示しない所定のプラントに供給される。また、第一の実施形態と同様に、第三段圧縮部9と第四段圧縮部41とを接続する配管、及び第四段圧縮部41と第五段圧縮部42とを接続する配管には、熱交換器が設けられている。
本実施形態に係る遠心圧縮機1Bの第三中間歯車45及び第三従動歯車43は、駆動歯車11の略直上(中心線L2上)に配置されている。即ち、第一中間歯車14、第二中間歯車15、及び第三中間歯車45のうち第一中間歯車14と第二中間歯車15の回転中心は、駆動歯車11の回転中心よりも下方側に設けられ、第三中間歯車の回転中心は、上方側に設けられている。
また、第一の実施形態に係る遠心圧縮機1と同様に、駆動軸2を支持する軸受により荷重がかかるようになるため、駆動軸2の運転状況を安定化させることができる。
さらに、第一中間歯車14及び第二中間歯車15の回転中心と、第三中間歯車45の回転中心とを上下方向に振り分けることによって、中間歯車同士の干渉を回避することができる。
例えば、上記各実施形態においては、従動歯車と駆動歯車との間に中間歯車を設ける構成にしたが、駆動軸と従動軸との間の軸間距離が十分確保できていれば、中間歯車は必ずしも設ける必要はない。
Claims (8)
- 駆動歯車と、
前記駆動歯車から、中心軸方向一方側へと延びる駆動軸と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第一従動歯車と、
前記第一従動歯車の中心軸方向両側へと延びる第一従動軸と、
前記第一従動軸の中心軸方向両側にそれぞれ設けられ、前記第一従動軸の回転によって流体を圧縮する二つの第一段圧縮部と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第二従動歯車と、
前記第二従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第二従動軸と、
前記第二従動軸に設けられた第二段圧縮部と、を備えることを特徴とする遠心圧縮機。 - 前記第一従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第一中間歯車を備えることを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
- 前記第二従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第二中間歯車とを備えることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。
- 前記第一中間歯車及び前記第二中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下方向一方側に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の遠心圧縮機。
- 前記第二従動軸に、前記第二従動歯車に対して中心軸方向に沿って前記第二段圧縮部と反対側に設けられた第三段圧縮部と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第三従動歯車と、
前記第三従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第三従動軸と、
前記第三従動軸に設けられた第四段圧縮部と、
前記第三従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第三中間歯車とを備え、
前記第一中間歯車、前記第二中間歯車、及び前記第三中間歯車のうち二つの中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下一方側に設けられ、他の一つ中間歯車の回転軸は、上下他方側に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の遠心圧縮機。 - 前記二つの第一段圧縮部と前記第二段圧縮部とを接続する配管上に設けられ、前記二つの第一段圧縮部から吐出される流体の熱交換を行う熱交換器を備え、
該熱交換器は、前記二つの第一段圧縮部がそれぞれ接続される二つの導入口と、前記第二段圧縮部が接続される一つの排出口が設けられていることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。 - 前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられ、流体の流量を制御する入口案内翼と、
前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられた第一圧力計及び流量計と、
前記二つの第一段圧縮部の下流側にそれぞれ設けられた第二圧力計と、
前記第一圧力計、前記流量計、及び前記第二圧力計で検出された測定結果に基づいて前記入口案内翼を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。 - 前記第一段圧縮部は、それぞれに独立して流体が流入するガス導入部を有していることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
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