JP6212311B2 - Turbomachine and its operation method - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ機械とその運用方法に関する。 The present invention relates to a turbomachine and an operation method thereof.
近年、発電用ガスタービンや航空用ジェットエンジンといったターボ機械におけるエネルギー効率の向上が、以前にも増して重要視されている。例えば、発電用ガスタービンでエネルギー効率を向上するには、圧縮過程を担う圧縮機において圧力比や効率を高くすることが必須となる。一方で、エネルギー効率の向上に伴うコストの増加を抑制するために、段数の削減も要求され、圧縮機の高負荷化が重要な技術課題となる。 In recent years, improvement in energy efficiency in turbomachines such as gas turbines for power generation and jet engines for aviation is more important than ever. For example, in order to improve energy efficiency with a gas turbine for power generation, it is essential to increase the pressure ratio and efficiency in the compressor responsible for the compression process. On the other hand, in order to suppress an increase in cost associated with improvement in energy efficiency, a reduction in the number of stages is also required, and increasing the load on the compressor is an important technical issue.
このような高負荷のターボ機械では、信頼性を確保する技術が従来にも増して重要である。特に、機械振動による機器の破損を防止するためには、回転体の軸振動を検出することが必須となる。 In such a high-load turbomachine, technology for ensuring reliability is more important than ever. In particular, it is essential to detect the shaft vibration of the rotating body in order to prevent the equipment from being damaged by mechanical vibration.
特許文献1には、タービン発電機の軸振動を検出する技術に関して、「潤滑油の圧力によるプローブの接触子の浮上がりを解消できる振動計プローブ」が開示されている。
特許文献2には、「調整用ボルトを回すだけで、計測部の先端と軸部の外表面との間の距離(隙間)を容易に調整できる」振動計取付機構が開示されている。
ターボ機械の回転体(ロータ)の軸振動を高精度に計測するためには、回転体を支持する軸受の近傍に軸振動計を設置する必要がある。また、複数の軸振動計を設置する場合には、軸振動計は、同一平面上に、回転体の回転方向に対して互いに90度位相を離して設置する必要がある。このように、ターボ機械は、軸振動計の設置個所に制約があるので、軸振動計の取り付け及び取り外し作業を行うための空間を、軸受の周囲に十分に確保する必要がある。しかし、従来の技術では、軸受の周囲の作業空間を確保する方法について考慮されていない。このため、従来のターボ機械では、軸振動計を所望の位置に設置することが困難であり、軸振動を高精度に計測することが難しいという課題を持つ。 In order to measure the axial vibration of the rotating body (rotor) of the turbomachine with high accuracy, it is necessary to install an axial vibrometer near the bearing that supports the rotating body. When a plurality of shaft vibrometers are installed, the shaft vibrometers need to be installed on the same plane with a phase difference of 90 degrees with respect to the rotation direction of the rotating body. As described above, in the turbo machine, since the installation location of the shaft vibrometer is restricted, it is necessary to secure a sufficient space around the bearing for mounting and removing the shaft vibrometer. However, the conventional technique does not consider a method for securing a working space around the bearing. For this reason, in the conventional turbomachine, it is difficult to install the shaft vibrometer at a desired position, and it is difficult to measure the shaft vibration with high accuracy.
本発明の目的は、軸受の周囲の空間を確保して軸振動計を所望の位置に設置することができ、軸振動を高精度に計測することが可能なターボ機械とその運用方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a turbomachine capable of securing a space around a bearing and installing a shaft vibrometer at a desired position and measuring shaft vibration with high accuracy, and an operation method thereof. That is.
本発明によるターボ機械は、次のような特徴を備える。回転して流体のエネルギーを変換するロータと、軸受室に設けられ、前記ロータを支持する軸受と、少なくとも前記ロータと前記軸受とを収容するケーシングと、前記ケーシングに収容され、前記ケーシングとで前記流体の流路を構成するベルマウスとを備え、前記ベルマウスは、前記流路と前記軸受室とを連通させる開口部と、前記開口部に着脱可能に取り付けられた閉塞部材とを備える。 The turbomachine according to the present invention has the following features. A rotor that rotates and converts fluid energy; a bearing that is provided in the bearing chamber and supports the rotor; a casing that houses at least the rotor and the bearing; and a casing that is accommodated in the casing; A bell mouth that constitutes a fluid flow path, and the bell mouth includes an opening that allows the flow path and the bearing chamber to communicate with each other, and a closing member that is detachably attached to the opening.
本発明によると、軸受の周囲の空間を確保して軸振動計を所望の位置に設置することができ、軸振動を高精度に計測することが可能なターボ機械とその運用方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a turbo machine capable of securing a space around a bearing and installing a shaft vibrometer at a desired position and measuring shaft vibration with high accuracy, and an operation method thereof. Can do.
本発明によるターボ機械は、軸受の周囲の空間を確保することができるので、軸振動計を所望の位置に取り付けて軸振動を高精度に計測することができる。このため、軸振動による機器の破損を防止することができ、信頼性を確保することができる。また、軸振動計の保守点検が行いやすくなり、長期に渡って信頼性を維持できる。 Since the turbo machine according to the present invention can secure the space around the bearing, the shaft vibration meter can be attached to a desired position and the shaft vibration can be measured with high accuracy. For this reason, damage to the device due to shaft vibration can be prevented, and reliability can be ensured. In addition, maintenance and inspection of the shaft vibrometer is facilitated, and reliability can be maintained over a long period of time.
初めに、図11を用いて従来のターボ機械の概要を説明する。 First, an outline of a conventional turbomachine will be described with reference to FIG.
図11は、従来のターボ機械の概略を示す子午面断面図(回転中心軸に沿う断面図)である。図11では、ターボ機械51のうち、回転中心軸22より上側を主に示しており、下側は省略している。ターボ機械51は、ダクト部2、ベルマウス11、ケーシング12、複数のストラット13、複数の静翼14、複数の動翼15、ロータ21、及び軸受23を備える。ケーシング12は、外周構造物であり、ベルマウス11、ストラット13、静翼14、動翼15、ロータ21、及び軸受23を収容する。ストラット13は、ケーシング12を支持するために、ベルマウス11に設けられる。静翼14は、ケーシング12に設けられる。動翼15は、ロータ21に設けられる。軸受23は、ベルマウス11とロータ21との間に形成される空間である軸受室24に設けられ、ロータ21を支持する。以下では、ターボ機械51として、軸流式の圧縮機を例に挙げて説明する。
FIG. 11 is a meridional cross-sectional view (cross-sectional view along the rotation center axis) showing an outline of a conventional turbomachine. In FIG. 11, the upper side of the
ダクト部2と、ベルマウス11と、ケーシング12と、ロータ21により、ターボ機械の内部流路3が構成される。ケーシング12とロータ21とで、環状の内部流路3が形成される。内部流路3には、作動流体が流れる。静翼14と動翼15は、回転中心軸22に沿って交互に配置される。ロータ21は、同一の回転軸に接続された電動モータやタービン等の駆動源(図示しない)により駆動され、回転中心軸22の周りに回転する。
The
作動流体は、ダクト部2を通って内部流路3へ流入する。なお、図11では、作動流体が流れ方向4に沿って上方から内部流路3へ流入する場合を想定しているが、例えば、作動流体が横方向や下方向から内部流路3へ流入してもよい。作動流体のエネルギーは、ロータ21の回転によって変換される。ターボ機械51が圧縮機の場合には、回転する動翼15で作動流体に運動エネルギーを与え、静翼14で流れを減速させる。作動流体の運動エネルギーは、圧力エネルギーに変換され、昇圧される。
The working fluid flows into the
ロータ21の周囲には、ロータ21の軸振動を計測するために、複数の軸振動計31が設置される。軸振動計31は、ケーシング12に収容され、軸受ケーシング(軸受23を覆う部材)に固定されてロータ21の周囲に設けられる。軸振動計31の数は、限定しないが、実用上は2つが好ましい。軸振動計31には、例えば渦電流式非接触変位計を用いることができる。複数の軸振動計31は、同一平面上に、ロータ21の回転方向に対して互いに90度位相を離して設置する。
A plurality of
軸振動計31により、ターボ機械51の運転時には、ロータ21の軸振動が所定の振幅以下になるように監視することができる。この監視は、機械振動(軸振動)による機器破損を未然に防止するためである。軸振動を高精度に計測するためには、ロータ21を支持する軸受23になるべく近い位置に、軸振動計31を設置するのが望ましい。軸振動計31は、軸受23に近いほど、高精度に軸振動を計測することができる。高精度に軸振動を計測できれば、ターボ機械51の信頼性を確保することができる。
The
しかし、ターボ機械51が小型の場合には、軸受室24において、軸受23の周囲の空間が狭くなる傾向がある。このような場合には、軸受23の周囲の空間に作業者の手が入りにくく、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業が困難である。このため、軸振動計31を所望の位置(例えば、軸受23の近傍)に取り付けられない場合があり、高精度に軸振動を計測できず、ターボ機械51の信頼性が著しく低下する恐れがある。
However, when the
本発明によるターボ機械は、軸受23の周囲の空間を確保することができるので、軸振動計31を所望の位置に取り付けて軸振動を高精度に計測することができ、信頼性を確保することができる。
Since the turbo machine according to the present invention can secure the space around the
以下、本発明の実施例によるターボ機械について説明する。なお、以下に示す図1〜図10において、図11と同一の符号は、図11のターボ機械51と同一のまたは対応する構成要素を示し、これらの構成要素についての説明は省略する。
Hereinafter, a turbomachine according to an embodiment of the present invention will be described. 1 to 10 described below, the same reference numerals as those in FIG. 11 denote the same or corresponding components as those in the
本発明の実施例1によるターボ機械を、図1〜図3を用いて説明する。 A turbomachine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施例によるターボ機械1の概略を示す子午面断面図である。図1では、図11と同様に、ターボ機械1のうち、回転中心軸22より上側を主に示しており、下側は省略している。本実施例のターボ機械1は、図11を用いて説明したターボ機械51とほぼ同一の構成であるが、ベルマウス11の一部に設けられた開口部26と、この開口部26に着脱可能に取り付けられた閉塞部材16とをさらに備える。閉塞部材16は、開口部26に取り付けられると、開口部26を塞ぐことができる。
FIG. 1 is a meridional cross-sectional view schematically showing a
図2は、図1に示したターボ機械1のうち、閉塞部材16と軸振動計31を主に示す部分拡大図である。閉塞部材16は、ベルマウス11の一部に設けられた開口部26を塞ぐことができ、ベルマウス11に対して着脱可能に設けられる。ターボ機械1の運転時には、閉塞部材16は、ベルマウス11の開口部26を閉塞し、作動流体がベルマウス11から漏れないようにする。開口部26は、軸振動計31の設置箇所から径方向外側(図2の矢印5で示す方向)の位置に、ベルマウス11の一部に設けられ、内部流路3と軸受室24とを連通させる。「径方向」とは、ロータ21の回転の径方向のことであり、以下の説明でもこの意味で用いる。開口部26の大きさは、少なくとも軸振動計31が通り抜けられる大きさとする。すなわち、開口部26は、ベルマウス11のうち軸振動計31の設置箇所から径方向外側の部分を少なくとも含むように設けられる。閉塞部材16は、作動流体がベルマウス11から漏れないように開口部26を塞ぐことができる大きさと形状である。
FIG. 2 is a partially enlarged view mainly showing the closing
ベルマウス11の開口部26は、ベルマウス11のうち軸振動計31の設置箇所から径方向外側の部分を含み、内部流路3と軸受室24とを連通するので、閉塞部材16を開口部26から取り外すと、軸振動計31と軸受23の周囲の空間を拡張することができる。このため、本実施例によるターボ機械1では、閉塞部材16を開口部26から取り外すと、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業を容易に行うことができ、軸振動計31を軸受23の近傍に取り付けることができるので、軸振動を高精度に計測して信頼性を確保することができる。また、閉塞部材16を開口部26から取り外すと、例えば、軸振動計31を、開口部26を通して内部流路3から軸受室24へ移動させ、所望の位置に取り付けることや、軸受ケーシングから取り外した軸振動計31を、開口部26を通して軸受室24から内部流路3へ移動させることが可能である。
The opening
図3は、ターボ機械1の、軸振動計31の設置位置における回転中心軸22に垂直な断面図である。図3では、作動流体の流れの上流側から見た断面図を示している。本実施例のターボ機械1には、2つの軸振動計31が設けられるものとする。したがって、ベルマウス11に設けられた開口部26と、この開口部26を塞ぐ閉塞部材16も、それぞれ2つずつ設けられる。また、本実施例のターボ機械1は、ストラット13が周方向に6本、すなわち60度間隔で設けられている。なお、ストラット13の数と設置位置は、これに限定されない。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
ベルマウス11の開口部26は、軸振動計31の設置箇所から径方向外側の位置に設けられる。したがって、閉塞部材16は、軸振動計31の設置箇所から径方向外側に位置し、ベルマウス11の開口部26を塞ぐ。なお、開口部26は、ストラット13が設けられた位置と異なる位置に、ベルマウス11に設けるのが望ましい。すなわち、閉塞部材16の位置が、ストラット13の位置と重ならないようにするのが望ましい。
The
2つの軸振動計31は、同一平面上に、ロータ21の回転方向に対して互いに90度位相が離れた位置に設置する。本実施例では、図3の破線6で示された鉛直方向から時計周りと反時計回りに45度離れた位置に、それぞれ軸振動計31を設置する。なお、軸振動計31の数と設置位置は、これに限定されない。
The two
ターボ機械1をこのように構成することで、閉塞部材16をベルマウス11の開口部26から取り外すと、内部流路3と軸受室24とが連通し、軸振動計31を径方向に移動させるための空間を確保できる。したがって、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業が行いやすくなり、軸振動計31を所望の位置に取り付けることができる。軸振動計31を所望の位置に取り付けることによって、軸振動を高精度に計測することができ、ターボ機械1の信頼性を確保できる。
By configuring the
また、ロータ21の軸振動の計測精度を高めるため、軸振動計31は、できるだけ軸受23の近傍の位置に、可能であれば軸受23に隣接する位置に取り付けることが望ましい。軸受室24が狭い場合でも、ベルマウス11の開口部26を軸受23から径方向外側の位置に設けることによって、軸受23の近傍や軸受23に隣接する位置に軸振動計31を取り付けることが可能である。軸振動計31が異常な軸振動を検知したら、機器停止等の措置を取り、ターボ機械1の破損を防止できる。高精度に軸振動を計測することは、ターボ機械1の破損を防止し、信頼性を向上させる効果がある。
Further, in order to increase the measurement accuracy of the shaft vibration of the
さらに、ベルマウス11の開口部26の大きさを、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業に必要な最小の大きさとすれば、ベルマウス11の構造信頼性を低下させない。本実施例によるターボ機械1は、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業では、軸振動計31の周囲の構造物を分解する必要がなく、ベルマウス11の開口部26から閉塞部材16を取り外すだけで作業ができるため、作業期間の短縮とコストの低減という効果がある。また、軸受室24が小さい小型のターボ機械1の場合でも、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業を行う空間を確保できるため、ターボ機械1を小型化でき、設計の自由度が上がるという効果もある。ターボ機械1の流れ性能向上のため、ベルマウス11の曲率を変えて、ベルマウス11を軸受23の近傍まで拡大したいという要求にも対応可能である。
Furthermore, if the size of the
本実施例のターボ機械1では、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業時に軸受23の周囲の空間を確保することができるので、軸振動計31を所望の位置に取り付けて軸振動を高精度に計測でき、ターボ機械1の信頼性を確保できる。軸振動計31の取り外し及び取り付け作業がしやすくなることから、軸振動計31の保守点検や整備が行いやすくなり、長期に渡ってターボ機械1の信頼性を維持できる。
In the
本発明の実施例2によるターボ機械を、図4を用いて説明する。実施例2によるターボ機械の構成は、実施例1によるターボ機械の構成とほぼ同一である。本実施例において、実施例1と同一の構成については説明を省略する。また、図4において、図1〜図3と同一の符号は、図1〜図3に示した構成要素と同一のまたは対応する構成要素を示し、これらについての説明は省略する。
A turbomachine according to
図4は、本実施例のターボ機械1の、軸振動計31の設置位置における回転中心軸22に垂直な断面図である。図4では、作動流体の流れの上流側から見た断面図を示している。本実施例のターボ機械1には、2つの軸振動計31が設けられるものとする。したがって、ベルマウス11に設けられた開口部26と、この開口部26を塞ぐ閉塞部材16も、それぞれ2つずつ設けられる。
FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the
本実施例のターボ機械1では、ストラット13が周方向に8本、すなわち45度間隔で設けられており、この点が実施例1と異なる。以下、実施例1と異なる部分について、主に説明する。
In the
2つの軸振動計31は、ロータ21の軸振動を精度よく計測するために、ロータ21の回転方向に対して互いに90度位相が離れた位置に設置する必要がある。しかし、実施例1のように破線6で示された鉛直方向から45度離れた位置に軸振動計31を設置すると、本実施例では、ベルマウス11に設けるべき開口部26の位置がストラット13の位置と重なってしまう。このため、ベルマウス11に開口部26を設け、この開口部26を閉塞部材16で塞ぐのが困難になる。
The two
そこで、本実施例では、一方の軸振動計31は、鉛直方向から30度離れた位置に、もう一方の軸振動計31は、鉛直方向から60度離れた位置に設置する。このように構成することで、ベルマウス11に設ける開口部26の位置がストラット13の位置と異なり、開口部26と閉塞部材16の位置がストラット13の位置と重なるのを回避できる。なお、軸振動計31の設置位置は、図4に示した位置に限定されず、ベルマウス11の開口部26と閉塞部材16の位置がストラット13の位置と重ならないように決めればよい。
Therefore, in this embodiment, one
ターボ機械1をこのように構成することで、閉塞部材16をベルマウス11の開口部26から取り外すと、内部流路3と軸受室24とが連通し、軸振動計31を径方向に移動させるための空間を確保できる。したがって、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業が行いやすくなり、軸振動計31を所望の位置に取り付けることができる。軸振動計31を所望の位置に取り付けることによって、軸振動を高精度に計測することができ、ターボ機械1の信頼性を確保できる。
By configuring the
本実施例によるターボ機械も、実施例1によるターボ機械と同様に、所望の位置、例えば軸受23の近傍や軸受23に隣接する位置に軸振動計31を取り付けることが可能である。このため、高精度に軸振動を計測することができ、ターボ機械1の破損を防止し、信頼性を向上させることができる。また、実施例1で述べたその他の効果(例えば、軸振動計31の取り付け及び取り外し作業の期間の短縮とコストの低減や、設計の自由度の向上)も、本実施例によるターボ機械は有する。
Similarly to the turbo machine according to the first embodiment, the turbo machine according to the present embodiment can be attached with the
本発明の実施例3によるターボ機械を、図5〜図7を用いて説明する。実施例3によるターボ機械の構成は、実施例1によるターボ機械の構成とほぼ同一である。本実施例において、実施例1と同一の構成については説明を省略する。また、図5〜図7において、図1〜図3と同一の符号は、図1〜図3に示した構成要素と同一のまたは対応する構成要素を示し、これらについての説明は省略する。 A turbomachine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the turbo machine according to the third embodiment is almost the same as the configuration of the turbo machine according to the first embodiment. In the present embodiment, the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. 5 to 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same or corresponding components as those shown in FIGS. 1 to 3, and description thereof will be omitted.
本実施例のターボ機械1は、ベルマウス11の開口部27と、この開口部27を塞ぐ閉塞部材17が実施例1と異なる。以下、実施例1と異なる部分について、主に説明する。
The
図5は、図2と同様に、ターボ機械1のうち、閉塞部材17と軸振動計31を主に示す部分拡大図である。図6は、ベルマウス11の部分拡大図であり、閉塞部材17の周囲を示す。
FIG. 5 is a partially enlarged view mainly showing the closing
ベルマウス11の開口部27は、凸形状であり、その大きさは、軸受室24側と内部流路3側とで異なり、軸受室24側が内部流路3側よりも小さい。より具体的に述べると、ベルマウス11の開口部27の開口面に平行な断面積は、軸受室24側が内部流路3側よりも小さい。すなわち、図5に示すように、ベルマウス11の開口部27は、子午面(回転中心軸に沿う面)での断面形状が、軸受室24側が内部流路3側より小さい凸形状である。
The
閉塞部材17は、この開口部27と同じ形状である。すなわち、閉塞部材17は、凸形状であり、その大きさは、閉塞部材17が開口部27に取り付けられた状態(開口部27を塞いだ状態)において、軸受室24側が内部流路3側よりも小さい。より具体的に述べると、閉塞部材17は、開口部27を塞いだ状態において、開口部27の開口面に平行な断面積が、軸受室24側が内部流路3側よりも小さい。すなわち、図5に示すように、閉塞部材17は、開口部27を塞いだ状態において、子午面(回転中心軸に沿う面)での断面形状が、軸受室24側が内部流路3側より小さい凸形状である。閉塞部材17は、開口部27を塞いだ状態において、内部流路3側にフランジ部(開口部27の開口面に平行な断面積が閉塞部材17の他の部分よりも大きい部分)を有する点が特徴であり、内部流路3側に移動させて開口部27から取り外すことができる。
The closing
図6に示すように、閉塞部材17は、固定用ボルト19でベルマウス11に固定する。例えば、閉塞部材17のフランジ部に固定用ボルト19を通し、ベルマウス11の内側に埋め込んだナット(図示しない)で固定することができる。または、ベルマウス11の内側に設けた雌ねじ穴(図示しない)で固定することができる。これらの固定方法は、比較的作業性がよく、低コストである。なお、閉塞部材17のフランジ部とベルマウス11が確実に固定されるならば、他の固定方法を用いてもよい。
As shown in FIG. 6, the closing
図7は、本実施例のターボ機械1の、軸振動計31の設置位置における回転中心軸22に垂直な断面図である。図7では、作動流体の流れの上流側から見た断面図を示している。本実施例のターボ機械1には、2つの軸振動計31が設けられるものとする。したがって、ベルマウス11に設けられた開口部27と、この開口部27を塞ぐ閉塞部材17も、それぞれ2つずつ設けられる。2つの軸振動計31は、実施例1と同様に、破線6で示された鉛直方向から時計周りと反時計回りに45度離れた位置に設置される。上述したように、閉塞部材17は、固定用ボルト19でベルマウス11に固定される。
FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to the
内部流路3に段差が存在すると、作動流体の流れが乱れるといった悪影響が生じる恐れがある。したがって、閉塞部材17は、内部流路3に段差ができないように、ベルマウス11の開口部27を塞ぐのが望ましい。すなわち、閉塞部材17は、開口部27に取り付けられて開口部27を塞いでいるときに、内部流路3の内部に突出しないような形状と大きさとするのが好ましい。これは、作動流体の流れの乱れによるターボ機械1の性能や信頼性が低下するのを抑制することにつながる。
If there is a step in the
作動流体として空気を用いる場合は、内部流路3において、最も上流側に位置する動翼15よりも上流側では、作動流体の圧力が大気圧よりも低くなる傾向がある。このため、閉塞部材17とベルマウス11との間に隙間が存在すると、内部流路3への空気の漏れ流れが発生する。この漏れ流れがあると、内部流路3での気流が乱れることが予想される。そこで、閉塞部材17とベルマウス11との接触部にガスケット等のシール構造(図示しない)を設けることで、内部流路3への漏れ流れを防止できる。これは、作動流体の流れの乱れによるターボ機械1の性能低下と信頼性低下を抑制することにつながる。
When air is used as the working fluid, the pressure of the working fluid tends to be lower than the atmospheric pressure in the
また、閉塞部材17の固定に用いる固定用ボルト19の本数を作業者が把握していれば、固定用ボルト19の付け忘れや内部流路3への固定用ボルト19の置き忘れを防止することができる。
Further, if the operator knows the number of fixing
本実施例での閉塞部材17は、上述したような凸形状であるので、実施例1、実施例2と比較して、より確実にベルマウス11に固定することができ、ベルマウス11の開口部27をより確実に塞ぐことができる。したがって、本実施例のターボ機械1は、信頼性をさらに向上することができる。
Since the closing
以上説明したように、本実施例によるターボ機械も、実施例1、実施例2によるターボ機械と同様に、軸振動計を所望の位置に取り付けて軸振動を高精度に計測でき、ターボ機械の破損防止と信頼性向上を実現することができる。 As described above, the turbo machine according to the present embodiment can measure the shaft vibration with high accuracy by attaching the shaft vibrometer at a desired position, similarly to the turbo machines according to the first and second embodiments. Damage prevention and improved reliability can be realized.
本発明の実施例4によるターボ機械を、図8〜図10を用いて説明する。実施例4によるターボ機械の構成は、実施例3によるターボ機械の構成とほぼ同一である。本実施例において、実施例3と同一の構成については説明を省略する。また、図8〜図10において、図5〜図7と同一の符号は、図5〜図7に示した構成要素と同一のまたは対応する構成要素を示し、これらについての説明は省略する。 A turbomachine according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the turbo machine according to the fourth embodiment is almost the same as the configuration of the turbo machine according to the third embodiment. In the present embodiment, the description of the same configuration as that of the third embodiment is omitted. Moreover, in FIGS. 8-10, the code | symbol same as FIGS. 5-7 shows the component same as the component shown in FIGS. 5-7, or the corresponding component, and description about these is abbreviate | omitted.
本実施例のターボ機械1は、ベルマウス11の開口部28と、この開口部28を塞ぐ閉塞部材18が実施例3と異なる。以下、実施例3と異なる部分について、主に説明する。
The
図8は、図5と同様に、ターボ機械1のうち、閉塞部材18と軸振動計31を主に示す部分拡大図である。図9は、図6と同様に、ベルマウス11の部分拡大図であり、閉塞部材18の周囲を示す。
FIG. 8 is a partially enlarged view mainly showing the closing
ベルマウス11の開口部28は、凸形状であり、その大きさは、軸受室24側と内部流路3側とで異なり、内部流路3側が軸受室24側よりも小さい。より具体的に述べると、ベルマウス11の開口部28の開口面に平行な断面積は、内部流路3側が軸受室24側よりも小さい。すなわち、図8に示すように、ベルマウス11の開口部28は、子午面(回転中心軸に沿う面)での断面形状が、内部流路3側が軸受室24側より小さい凸形状である。
The opening
閉塞部材18は、この開口部28と同じ形状である。すなわち、閉塞部材18は、凸形状であり、その大きさは、閉塞部材18が開口部28に取り付けられた状態(開口部28を塞いだ状態)において、内部流路3側が軸受室24側よりも小さい。より具体的に述べると、閉塞部材18は、開口部28を塞いだ状態において、開口部28の開口面に平行な断面積が、内部流路3側が軸受室24側よりも小さい。すなわち、図8に示すように、閉塞部材18は、開口部28を塞いだ状態において、子午面(回転中心軸に沿う面)での断面形状が、内部流路3側が軸受室24側より小さい凸形状である。閉塞部材18は、開口部28を塞いだ状態において、軸受室24側にフランジ部(開口部28の開口面に平行な断面積が閉塞部材18の他の部分よりも大きい部分)を有する点が特徴であり、軸受室24側に移動させて開口部28から取り外すことができる。
The closing
図9に示すように、閉塞部材18は、固定用ボルト19でベルマウス11に固定する。閉塞部材18のベルマウス11への固定方法は、実施例3で述べたのと同じ方法を用いることができる。
As shown in FIG. 9, the closing
図10は、本実施例のターボ機械1の、軸振動計31の設置位置における回転中心軸22に垂直な断面図である。図10では、作動流体の流れの上流側から見た断面図を示している。本実施例のターボ機械1には、2つの軸振動計31が設けられるものとする。したがって、ベルマウス11に設けられた開口部28と、この開口部28を塞ぐ閉塞部材18も、それぞれ2つずつ設けられる。2つの軸振動計31は、実施例1と同様に、破線6で示された鉛直方向から時計周りと反時計回りに45度離れた位置に設置される。上述したように、閉塞部材18は、固定用ボルト19でベルマウス11に固定される。
FIG. 10 is a cross-sectional view perpendicular to the
内部流路3に段差が存在すると、作動流体の流れが乱れるといった悪影響が生じる恐れがある。したがって、閉塞部材18は、内部流路3に段差ができないように、開口部28に取り付けられて開口部28を塞いでいるときに、内部流路3の内部に突出しないような形状と大きさとするのが好ましい。本実施例によるターボ機械1では、実施例1〜実施例3のターボ機械1と比較して、内部流路3に段差ができないように構成しやすい。これは、閉塞部材18が軸受室24側にフランジ部を有するので、閉塞部材18は、ベルマウス11の開口部28の開口面に平行な断面積が、内部流路3側の方が軸受室24側よりも小さいためである。また、本実施例によるターボ機械1では、開口部28に対する閉塞部材18の取り付け及び取り外し作業時に、閉塞部材18を内部流路3側へ移動させない。このため、閉塞部材18が内部流路3に接触して、内部流路3の流路壁に傷が生じ、内部流路3に段差ができるのを防止できる。これは、作動流体の流れの乱れによるターボ機械1の性能や信頼性が低下するのを抑制することにつながる。
If there is a step in the
また、本実施例によるターボ機械1では、閉塞部材18を軸受室24側に移動させて開口部28から取り外すため、実施例3のターボ機械1と比較して、内部流路3に固定用ボルト19を置き忘れるリスクが小さくなる。したがって、ターボ機械1の信頼性をさらに向上することができる。
Further, in the
以上説明したように、本実施例によるターボ機械も、実施例1〜実施例3によるターボ機械と同様に、軸振動計を所望の位置に取り付けて軸振動を高精度に計測でき、ターボ機械の破損防止と信頼性向上を実現することができる。 As described above, the turbo machine according to the present embodiment can measure the shaft vibration with high accuracy by attaching the shaft vibrometer at a desired position, similarly to the turbo machine according to the first to third embodiments. Damage prevention and improved reliability can be realized.
なお、以上の実施例において、閉塞部材16〜18は、スライド可能または蝶番のように回転可能にベルマウス11の開口部28に取り付けられてもよい。この場合、閉塞部材16〜18は、スライドまたは蝶番のような回転により、開口部28を塞いだり開放したりすることができる。閉塞部材16〜18は、ターボ機械1の運転時には、開口部28を閉塞することができ、開口部28を閉塞しないときには、内部流路3と軸受室24とを連通させて軸振動計31と軸受23の周囲の空間を拡張することができれば、開口部28への取り付け方法は任意でよい。
In the above embodiment, the closing
以上の実施例で説明したように、本発明によるターボ機械は、軸受の周囲の空間(軸受室)が狭くなる傾向がある小型のターボ機械においても、内部流路の設計を変更することがなく、ロータの軸振動を高精度に計測することが可能である。このため、本発明によるターボ機械は、異常発生の初期段階で振動の振幅が小さいときであっても、異常な振動を確実に検知できるので、ターボ機械の信頼性を確保できる。特に、高負荷なターボ機械に本発明を適用すると、大きい効果が得られる。また、ターボ機械の流れ性能を向上するために、ベルマウスの曲率を変えて、ベルマウスを軸受の近傍まで拡大したいという要求にも対応可能である。さらに、軸振動計の保守点検が行いやすくなり、長期に渡って信頼性を維持できるという利点もある。 As described in the above embodiments, the turbomachine according to the present invention is not changed in the design of the internal flow path even in a small turbomachine in which the space (bearing chamber) around the bearing tends to be narrowed. It is possible to measure the shaft vibration of the rotor with high accuracy. For this reason, the turbo machine according to the present invention can reliably detect the abnormal vibration even when the amplitude of the vibration is small at the initial stage of occurrence of the abnormality, so that the reliability of the turbo machine can be ensured. In particular, when the present invention is applied to a high-load turbomachine, a great effect can be obtained. In addition, in order to improve the flow performance of the turbomachine, it is possible to meet the demand for expanding the bell mouth to the vicinity of the bearing by changing the curvature of the bell mouth. In addition, the shaft vibrometer can be easily maintained and inspected, and there is an advantage that reliability can be maintained over a long period of time.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to said Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described.
1、51…ターボ機械、2…ダクト部、3…内部流路、4…作動流体の流れ方向、5…径方向外側を示す矢印、6…鉛直方向を示す破線、11…ベルマウス、12…ケーシング、13…ストラット、14…静翼、15…動翼、16、17、18…閉塞部材、19…固定用ボルト、21…ロータ、22…回転中心軸、23…軸受、24…軸受室、26、27、28…開口部、31…軸振動計。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
軸受室に設けられ、前記ロータを支持する軸受と、
少なくとも前記ロータと前記軸受とを収容するケーシングと、
前記ケーシングに収容され、前記ケーシングとで前記流体の流路を構成するベルマウスと、を備え、
前記ケーシングに収容されて前記ロータの軸振動を計測する軸振動計を、前記軸受室内に備え、
前記ベルマウスは、前記流路と前記軸受室とを連通させる開口部と、前記開口部に着脱可能に取り付けられた閉塞部材とを備え、前記軸振動計から前記ロータの回転の径方向外側の位置に前記開口部を備える、
ことを特徴とするターボ機械。 A rotor that rotates and converts the energy of the fluid;
A bearing provided in the bearing chamber and supporting the rotor;
A casing that houses at least the rotor and the bearing;
A bell mouth that is housed in the casing and forms a fluid flow path with the casing; and
A shaft vibrometer that is housed in the casing and measures the shaft vibration of the rotor is provided in the bearing chamber,
The bell mouth includes an opening that allows the flow path and the bearing chamber to communicate with each other , and a closing member that is removably attached to the opening . Ru with the opening to the position,
A turbomachine characterized by that.
前記軸振動計の取り付けまたは取り外しを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のターボ機械の運用方法。 Removing the closure member from the opening;
Attaching or removing the shaft vibrometer
The method for operating a turbomachine according to claim 1 .
前記軸振動計を、前記開口部を通して、前記流路から前記軸受室へまたは前記軸受室から前記流路へ移動させる、
ことを特徴とする請求項1に記載のターボ機械の運用方法。 Removing the closure member from the opening;
Moving the shaft vibrometer through the opening from the flow path to the bearing chamber or from the bearing chamber to the flow path;
The method for operating a turbomachine according to claim 1 .
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