JP6411118B2 - Centrifugal impeller, single-shaft multistage centrifugal compressor using the same, and method of manufacturing centrifugal impeller - Google Patents

Centrifugal impeller, single-shaft multistage centrifugal compressor using the same, and method of manufacturing centrifugal impeller Download PDF

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Description

本発明は、一軸多段形遠心圧縮機の遠心羽根車の構造に関する。   The present invention relates to the structure of a centrifugal impeller of a single-shaft multistage centrifugal compressor.

プロセス用として使用される遠心圧縮機は、高効率でかつ広作動範囲が要求される。遠心圧縮機を一定回転速度で運転すると、図10の圧縮機の特性カーブを説明する図に示すように、その作動範囲は、小流量側はサージ発生、大流量側はチョーク発生によって定まる。このとき、設計点流量に対する小流量側の運転範囲はサージマージン、大流量側の運転範囲はチョークマージンと呼ばれる。
このサージ発生する流量(以下、サージ点と称す)より小さい流量で運転しようとすると、遠心圧縮機内部で失速・剥離に起因する逆流を生じ、安定した圧縮機運転が困難になり、圧縮機が損傷する可能性も生じる。
また吐出圧力を下げて、チョーク発生する流量(以下、チョーク点と称する)を超える流量増加を図ろうとしても、圧縮機内部の流路で流れが音速に達する(チョーク現象)と、それ以上の流量に増やすことはできない。
Centrifugal compressors used for processes require high efficiency and a wide operating range. When the centrifugal compressor is operated at a constant rotational speed, as shown in the characteristic curve of the compressor in FIG. 10, the operating range is determined by the occurrence of surge on the small flow rate side and the generation of choke on the large flow rate side. At this time, the operating range on the small flow rate side with respect to the design point flow rate is called a surge margin, and the operating range on the large flow rate side is called a choke margin.
Attempting to operate at a flow rate smaller than the flow rate at which this surge occurs (hereinafter referred to as the surge point) causes a back flow due to stall or separation inside the centrifugal compressor, making stable compressor operation difficult, There is also the possibility of damage.
Even if the discharge pressure is lowered to increase the flow rate exceeding the flow rate of choke (hereinafter referred to as choke point), if the flow reaches the speed of sound in the flow path inside the compressor (choke phenomenon), the flow rate will increase further. The flow rate cannot be increased.

このサージマージンやチョークマージンを拡大する技術がいくつか考案されている。
例えば、特許文献1に開示される技術では、羽根入口から出口までの羽根角度分布、言い換えれば羽根の負荷分布を工夫することにより、羽根車のサージマージンを拡大し、同時に羽根車の効率向上を狙っている。この技術によれば、小流量側のサージマージン拡大効果が期待できる。しかし、大流量側のチョークマージン拡大については考慮されていない。
Several techniques for expanding the surge margin and choke margin have been devised.
For example, in the technology disclosed in Patent Document 1, by devising the blade angle distribution from the blade inlet to the outlet, in other words, the blade load distribution, the surge margin of the impeller can be increased and at the same time the efficiency of the impeller can be improved. Aiming. According to this technique, an effect of expanding the surge margin on the small flow rate side can be expected. However, the choke margin expansion on the large flow rate side is not considered.

羽根車のチョークマージンを拡大するためには、羽根車流路の中で最も流路断面が狭い部分の面積、すなわちスロート面積を広くすることが知られている。詳しくは、羽根角度を工夫してスロート面積を大きくすると、チョークマージンを拡大することができる。
しかし、サージマージンを拡大するための羽根角度分布と、逆にチョークマージンを拡大する角度分布はトレードオフの関係になると考えられるので、この方法でチョークマージンを大幅に拡大することは難しい。
In order to increase the choke margin of the impeller, it is known to increase the area of the narrowest section of the impeller passage, that is, the throat area. Specifically, if the blade angle is devised to increase the throat area, the choke margin can be expanded.
However, since the blade angle distribution for increasing the surge margin and the angle distribution for increasing the choke margin are considered to have a trade-off relationship, it is difficult to greatly increase the choke margin by this method.

チョークマージンを拡大する他の方法として、特許文献2にも開示されている中間羽根の採用が挙げられる。この技術は、羽根車の羽根を、羽根長さの長い主羽根と相対的に羽根長さの短い中間羽根で構成し、それを後縁に揃えて周方向に交互に配置するものである。これにより、全て主羽根で構成した場合のスロート位置に対して、中間羽根の前縁はその位置よりも下流になるので、スロート位置の羽根数が半分になり、スロート面積を広くすることができる。   Another method for enlarging the choke margin is to employ an intermediate blade disclosed in Patent Document 2. In this technique, the blades of the impeller are constituted by main blades having a long blade length and intermediate blades having a relatively short blade length, and are arranged alternately in the circumferential direction with the trailing edge aligned. As a result, the leading edge of the intermediate blade is downstream of the throat position when all the main blades are configured, so that the number of blades at the throat position is halved and the throat area can be widened. .

また、特許文献3には、ポンプ水車において、互いに隣接する主羽根の間に、主羽根のキャンバラインに沿う長さL0に対して所定比で短い、キャンバラインに沿う長さL1の羽根をもつ中間羽根を少なくとも1つ設けて、主羽根の一枚あたり負荷を減少させるとともに、翼面近傍での流速の減少をおさえて境界層の成長や流れの剥離を抑制する羽根車が開示され、これにより水位変動が大きな場合でも効率向上を図ることができ、キャビテーション特性を改善することが記載されている。   Further, in Patent Document 3, in a pump turbine, between adjacent main blades, there is a blade having a length L1 along the camber line that is shorter than the length L0 along the camber line of the main blade by a predetermined ratio. An impeller is disclosed in which at least one intermediate blade is provided to reduce the load per main blade, and to suppress the reduction of the flow velocity in the vicinity of the blade surface, thereby suppressing boundary layer growth and flow separation. It is described that the efficiency can be improved even when the water level fluctuation is large, and the cavitation characteristics are improved.

特開2010−151126号公報JP 2010-151126 A 特開2011−117346号公報JP 2011-117346 A 特開2000−54944号公報JP 2000-54944 A

上記の特許文献1に開示される技術によれば、サージマージンを拡大でき、特許文献2に開示される技術により、チョークマージンを拡大することができる。しかし、それぞれの技術だけでは、小流量側と大流量側の両方のマージンを拡大して、広作動範囲の遠心圧縮機を得ることができない。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, the surge margin can be increased, and the technique disclosed in Patent Document 2 can increase the choke margin. However, each technology alone cannot expand a margin on both the small flow rate side and the large flow rate side to obtain a centrifugal compressor with a wide operating range.

また、特許文献2の中間羽根を用いたタイプの羽根車は、羽根車のシュラウドのついていないオープン羽根車に用いられることが多い。一軸多段形遠心圧縮機では、羽根先端隙間の管理が難しいという問題があり、オープン羽根車はほとんど適用されていない。
さらに、一軸多段形遠心圧縮機に適用可能な中間羽根をもったシュラウド付きの羽根車には、以下の製造上の課題がある。
Further, the type of impeller using the intermediate blade of Patent Document 2 is often used for an open impeller without a shroud of the impeller. In the single-shaft multistage centrifugal compressor, there is a problem that it is difficult to manage the blade tip clearance, and the open impeller is hardly applied.
Furthermore, an impeller with a shroud having an intermediate blade applicable to a single-shaft multistage centrifugal compressor has the following manufacturing problems.

羽根車の加工にはいくつかの方法がある。最も広く用いられているのは溶接製法で、その他にも鋳物、拡散接合、ロウ付け、あるいは放電加工などの製法がある。
例えば、溶接製法で行う場合、中間羽根の前縁付近は、溶接が容易でない。シュラウドに溝を加工して外部から溶接するスロット溶接を用いた場合でも、その前縁付近の溶接そのものの他に、その溶接ビードの仕上げは難しい。これは物理的に加工工具が挿入できないためである。
There are several ways to process the impeller. The most widely used method is a welding method, and there are other methods such as casting, diffusion bonding, brazing, or electric discharge machining.
For example, when the welding method is used, welding is not easy in the vicinity of the front edge of the intermediate blade. Even when slot welding in which grooves are formed in the shroud and welded from the outside is used, it is difficult to finish the weld bead in addition to the weld itself in the vicinity of the front edge. This is because the machining tool cannot be physically inserted.

ロウ付けは、溶接ビードなしで接合するので、その仕上げの問題は無いが、ロウ付けそのものの接合強度が弱い上に、応力集中が生じやすいので、高速回転する圧縮機に適用するにはリスクが大きい。放電加工は、任意の形状に加工可能であるが、加工時間・加工コストの面で、課題がある。
鋳物で製作する場合は、中間羽根を備えた羽根車の製作は比較的容易である。したがって非圧縮性流体を取り扱うポンプなどでは1種類の鋳型で複数の羽根車を製作できるため、この製法が採用できるが、多段の圧縮機の場合、ガスの圧縮性のため、羽根車形状は各段で異なり、全ての羽根車を鋳物で作るのはコスト面で現実的でない。
Brazing is joined without welding beads, so there is no problem in finishing, but the strength of brazing itself is weak and stress concentration tends to occur, so there is a risk in applying it to a compressor that rotates at high speed. large. Although electric discharge machining can be performed into an arbitrary shape, there are problems in terms of machining time and machining cost.
When manufactured by casting, it is relatively easy to manufacture an impeller with intermediate blades. Therefore, since a plurality of impellers can be manufactured with one type of mold in a pump that handles incompressible fluid, this manufacturing method can be adopted. However, in the case of a multi-stage compressor, the impeller shape varies depending on the gas compressibility. It is not realistic in terms of cost to make all impellers from castings, differing in stages.

本発明の目的は、サージマージンとチョークマージの両方を拡大し、広作動範囲の遠心羽根車を提供するとともに、一軸多段形遠心圧縮機に好適な遠心羽根車を提供することにある。   An object of the present invention is to provide both a surge margin and a choke merge, provide a centrifugal impeller having a wide operating range, and provide a centrifugal impeller suitable for a single-shaft multistage centrifugal compressor.

前記課題を解決するため、本発明の複数の羽根の回転により遠心方向に流体を流出する遠心羽根車であって、前記複数の羽根は、その前縁からスロート位置までの羽根厚さを一定とし、前記スロート位置から後縁までの羽根厚さを下流に向かって厚みを増した主羽根と、前記主羽根と交互に設けられ、その前縁が前記スロート位置より下流に設けられ、前記主羽根より長さが短い中間羽根と、から成り、前記主羽根と前記中間羽根は、羽根車ハブと前記羽根車ハブに対向するシュラウドとの間に、周方向に配置され、前記主羽根は、前記羽根車ハブと前記シュラウドに一体接合し、前記中間羽根は、前記羽根車ハブと前記シュラウドのいずれか一方に一体接合するようにした。 In order to solve the above-mentioned problem, the centrifugal impeller for flowing out fluid in the centrifugal direction by rotation of a plurality of blades according to the present invention, wherein the plurality of blades have a constant blade thickness from the leading edge to the throat position. A main blade having a blade thickness increased from the throat position to the rear edge toward the downstream, and the main blade are alternately provided, and a leading edge thereof is provided downstream from the throat position, and the main blade and more short intermediate blade length, Ri consists, the main blade and the intermediate blade, between the shroud facing the impeller hub and the impeller hub, are arranged in the circumferential direction, the main blade, The impeller hub and the shroud are integrally joined, and the intermediate blade is integrally joined to either the impeller hub or the shroud.

また、本発明のひとつの回転軸に複数の異形の遠心羽根車を直列に配置し、流体を順次昇圧する一軸多段形遠心圧縮機は、前記遠心羽根車を、少なくとも最下流段に配置するようにした。   Further, in the single-shaft multistage centrifugal compressor in which a plurality of irregularly shaped centrifugal impellers are arranged in series on one rotating shaft of the present invention and the fluid is sequentially boosted, the centrifugal impeller is arranged at least in the most downstream stage. I made it.

本発明によれば、高性能で広作動範囲の遠心羽根車を実現でき、また、一軸多段形遠心圧縮機の高性能化・高信頼化・低コスト化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to realize a centrifugal impeller with high performance and a wide operating range, and it is possible to achieve high performance, high reliability, and low cost of a single-shaft multistage centrifugal compressor.

実施例の一軸多段形遠心圧縮機の断面構成をしめす図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the uniaxial multistage centrifugal compressor of an Example. 実施例の羽根車の子午面形状をしめす図である。It is a figure which shows the meridian surface shape of the impeller of an Example. 実施例の羽根車の3次元斜視図(ワイヤーフレーム)である。It is a three-dimensional perspective view (wire frame) of the impeller of an Example. 羽根車の羽根の負荷分布をしめす図である。It is a figure which shows the load distribution of the blade | wing of an impeller. 実施例の主羽根と中間羽根の接合構造の一例をしめす図である。It is a figure which shows an example of the joining structure of the main blade | wing and intermediate | middle blade | wing of an Example. 実施例の羽根車の羽根厚さをしめす3次元斜視図(ワイヤーフレーム)である。It is a three-dimensional perspective view (wire frame) which shows the blade | wing thickness of the impeller of an Example. 主羽根と中間羽根の羽根厚さ分布をしめす図である。It is a figure which shows the blade | wing thickness distribution of a main blade | wing and an intermediate blade. 主羽根と中間羽根の羽根厚さ分布の他例をしめす図である。It is a figure which shows the other example of blade | wing thickness distribution of a main blade | wing and an intermediate blade | wing. 一軸多段遠心圧縮機の初段の圧縮機の特性を説明する図である。It is a figure explaining the characteristic of the compressor of the first stage of a single axis multi stage centrifugal compressor. 一軸多段遠心圧縮機の最終段の圧縮機の特性を説明する図である。It is a figure explaining the characteristic of the compressor of the last stage of a uniaxial multistage centrifugal compressor. 圧縮機の特性カーブを説明する図である。It is a figure explaining the characteristic curve of a compressor.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
《一軸多段形遠心圧縮機の構成》
まず、一軸多段形遠心圧縮機の構成を説明する。図1は、実施例の一軸多段形遠心圧縮機の断面構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Configuration of single-shaft multi-stage centrifugal compressor>
First, the configuration of the single-shaft multistage centrifugal compressor will be described. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a single-shaft multistage centrifugal compressor according to an embodiment.

実施例の一軸多段形遠心圧縮機は、一つの回転軸10に5つの羽根車20−1〜20−5を備えた5段機の例である。圧縮流体は、吸込みノズル12から流入し、初段の羽根車20−1、ディフューザ1c、リターンチャネル1dを通過して2段目羽根車20−2へ流入する。以下、同様に、圧縮流体は、ディフューザ2c、3c、4c、リターンチャネル2d、3d、4dを通過して3段目羽根車20−3、4段目羽根車20−4、5段目羽根車20−5へ流入し、ディフューザ5cを経由して、吐出ノズル13から流出する。この間、羽根車20−1〜20−5で、圧縮流体は順次昇圧される。図の符号8は、圧縮流体の流れ方向をしめしている。   The single-shaft multistage centrifugal compressor of the embodiment is an example of a five-stage machine in which five impellers 20-1 to 20-5 are provided on one rotary shaft 10. The compressed fluid flows from the suction nozzle 12, passes through the first stage impeller 20-1, the diffuser 1c, and the return channel 1d and flows into the second stage impeller 20-2. Hereinafter, similarly, the compressed fluid passes through the diffusers 2c, 3c, 4c and the return channels 2d, 3d, 4d, and the third stage impeller 20-3, the fourth stage impeller 20-4, and the fifth stage impeller. 20-5 flows into the discharge nozzle 13 through the diffuser 5c. During this time, the compressed fluid is sequentially pressurized by the impellers 20-1 to 20-5. Reference numeral 8 in the figure indicates the flow direction of the compressed fluid.

羽根車20−1〜20−5は、符号11の方向に回転する一軸の回転軸10により駆動され、圧縮流体を圧縮している。
回転軸10は、その両側をラジアル軸受6a、6bで支持され、また軸方向はスラスト軸受7で支持されている。また、回転軸10は、軸端ラビリンス9a、9bによりシールされている。
羽根車20−1〜20−5は、図に示すようなシュラウド付きの羽根車であり、回転部と静止部の間には、マウスラビリンス1b〜5bと段間ラビリンス1e〜4eが設けられ、段間の圧力漏れをシールしている。
The impellers 20-1 to 20-5 are driven by a single rotation shaft 10 that rotates in the direction of reference numeral 11 and compresses the compressed fluid.
The rotary shaft 10 is supported on both sides by radial bearings 6 a and 6 b, and is supported by a thrust bearing 7 in the axial direction. The rotating shaft 10 is sealed by shaft end labyrinths 9a and 9b.
The impellers 20-1 to 20-5 are impellers with shrouds as shown in the figure, and between the rotating part and the stationary part, there are provided mouse labyrinths 1b to 5b and interstage labyrinths 1e to 4e, Seals pressure leakage between stages.

回転軸10の回転とともに圧縮流体は昇圧され、同時に圧縮流体の温度も上昇するので、下流段ほど流体温度が高くなる。この温度上昇により、回転軸10は、熱膨張して、軸方向に所定の長さ伸びるが、マウスラビリンス1b〜5bと段間ラビリンス1e〜4eは、回転軸が軸方向に伸びても十分吸収できるので、漏れは変わらない。   The pressure of the compressed fluid is increased with the rotation of the rotating shaft 10 and the temperature of the compressed fluid is increased at the same time, so that the fluid temperature is higher in the downstream stage. Due to this temperature rise, the rotating shaft 10 is thermally expanded and extends a predetermined length in the axial direction, but the mouse labyrinths 1b to 5b and the interstage labyrinths 1e to 4e are sufficiently absorbed even if the rotating shaft extends in the axial direction. Because it can, the leak does not change.

回転軸10は、前段側のスラスト軸受7で軸方向が固定されているので、後段の羽根車の軸方向の変位量が大きくなる。もし羽根車にシュラウドのないオープン羽根車を使おうとすると、軸の伸びに相当する羽根先端隙間が生じるため、性能低下が大きくなる。
このため、一軸多段形の圧縮機においては、強度上の都合から例えば初段のみ、あるいは初段と2段目のみと限定してオープン羽根車を使うケースはありうるが、全段にオープンは羽根車を適用するケースは見られない。
Since the axial direction of the rotary shaft 10 is fixed by the thrust bearing 7 on the front stage side, the amount of displacement in the axial direction of the rear stage impeller is increased. If an open impeller without a shroud is used for the impeller, a blade tip gap corresponding to the extension of the shaft is generated, resulting in a large deterioration in performance.
For this reason, in a single-shaft multi-stage compressor, there may be cases where an open impeller is used only for the first stage or only for the first and second stages due to strength reasons. There is no case of applying.

《シュラウド付き羽根車の構造》
以下、本実施例の一軸多段形遠心圧縮機に適用されるシュラウド付き羽根車の構造を図2、図3により説明する。なお、詳細は後述するが、少なくとも、図1にしめした一軸多段形遠心圧縮機の羽根車20−5が以下の構造を有している。
図2は、シュラウド付きの羽根車20の子午面断面形状をしめす図である。また、図3は、羽根形状を見やすくするためにシュラウドを省いた状態の羽根車20の3次元斜視図(ワイヤーフレーム)である。
<Structure of shroud with shroud>
Hereinafter, the structure of the impeller with shroud applied to the single-shaft multistage centrifugal compressor of this embodiment will be described with reference to FIGS. Although details will be described later, at least the impeller 20-5 of the single-shaft multi-stage centrifugal compressor shown in FIG. 1 has the following structure.
FIG. 2 is a diagram showing a meridional cross-sectional shape of the impeller 20 with the shroud. FIG. 3 is a three-dimensional perspective view (wire frame) of the impeller 20 with the shroud omitted in order to make the blade shape easy to see.

図2にしめした羽根車20は、符号11にしめされる方向に回転する回転軸10(図示せず)と一体回転するとともに、フランジ状に形成された羽根車ハブ20a上に、主羽根20cと中間羽根20dが交互に形成され、さらに、主羽根20cと中間羽根20dを羽根車ハブ20aで挟むように羽根車シュラウド20bが形成されている。符号20fは、中間羽根20dを主羽根20aと同じ形状にしたときの、羽根のスロート位置をしめしている。   The impeller 20 shown in FIG. 2 rotates integrally with a rotary shaft 10 (not shown) that rotates in a direction shown by reference numeral 11, and a main blade 20 c on an impeller hub 20 a formed in a flange shape. The intermediate blades 20d are alternately formed, and the impeller shroud 20b is formed so that the main blade 20c and the intermediate blade 20d are sandwiched between the impeller hubs 20a. Reference numeral 20f indicates the blade throat position when the intermediate blade 20d has the same shape as the main blade 20a.

《チョークマージの拡大》
そして、実施例の中間羽根20dは、前記スロート位置20fより下流に、中間羽根20dの前縁が位置するように形成さている。また、中間羽根20dの後縁は、主羽根20aの後縁と同じ、符号20eの羽根後縁に位置するように形成されている。
《Expanding chalk merging》
The intermediate blade 20d of the embodiment is formed such that the front edge of the intermediate blade 20d is located downstream of the throat position 20f. Further, the trailing edge of the intermediate blade 20d is formed so as to be located at the trailing edge of the blade 20e, which is the same as the trailing edge of the main blade 20a.

図3の羽根車20の3次元斜視図からも明らかなように、主羽根20aと中間羽根20dの前縁の位置を、上述の位置にすることで、スロート位置20fでの羽根枚数が半分になり、羽根の厚み分のスロート面積を広くすることができる。
なお、中間羽根前縁より下流側において、その中間羽根のスロート(中間羽根と主羽根の間の最小面積)も当然存在するが、このスロートは主羽根のスロートよりも半径が大きい位置に形成されるので、スロート位置20fのスロート面積よりも大きくなり、作動範囲への影響はない。
As is clear from the three-dimensional perspective view of the impeller 20 in FIG. 3, the number of blades at the throat position 20f is halved by setting the positions of the front edges of the main blade 20a and the intermediate blade 20d to the above-described positions. Thus, the throat area corresponding to the thickness of the blade can be widened.
Of course, there is also a throat of the intermediate blade (minimum area between the intermediate blade and the main blade) on the downstream side of the leading edge of the intermediate blade, but this throat is formed at a position having a larger radius than the throat of the main blade. Therefore, it becomes larger than the throat area at the throat position 20f, and there is no influence on the operating range.

本実施例では、詳細を後述する製造方法により、上述の主羽根20aと中間羽根20dをもつシュラウド付きの羽根車20を形成することで、チョークマージンを拡大できる。   In this embodiment, the choke margin can be increased by forming the above-described impeller 20 with the shroud having the main blade 20a and the intermediate blade 20d by the manufacturing method described in detail later.

《サージマージの拡大》
つぎに、サージマージの拡大方法について説明する。
実施例の羽根車20は、羽根車の主羽根20aと中間羽根20dの負荷が、羽根の前縁で最小値になるとともに、前記最小値からキャンバー線に沿って増大して最大値になり、前記最大値からキャンバー線に沿って前記後縁向かって減少するように、かつ前記羽根の負荷の最小値が、前記前縁における前記圧縮流体の逆流を抑える大きさになるように、前記主羽根20aと中間羽根20dの翼角度を分布させている。
《Expansion of surge merge》
Next, a method for enlarging surge merge will be described.
In the impeller 20 of the embodiment, the load of the main blade 20a and the intermediate blade 20d of the impeller becomes a minimum value at the leading edge of the blade, and increases from the minimum value along the camber line to a maximum value. The main blades so that the maximum value decreases from the maximum value along the camber line toward the trailing edge, and the minimum value of the load of the blades is large enough to suppress the backflow of the compressed fluid at the leading edge. The blade angles of 20a and 20d are distributed.

図4は、実施例の羽根の負荷分布をしめす図である。図4の横軸は、キャンバー線長さをシュラウド曲線の長さ(全長)で除した無次元数であらわしている。
詳細には、羽根の負荷は、羽根の両側を流れる圧縮流体の流速差や圧力差を示す指標であり、羽根の負荷が大きいほど、羽根車の内部を流れる圧縮流体の減速率が増加する。このため、サージの発生を遅らせるためには、羽根の前縁部での相対速度の減速を緩和し、逆流を抑えることが好適である。
FIG. 4 is a diagram showing the load distribution of the blades of the embodiment. The horizontal axis in FIG. 4 represents a dimensionless number obtained by dividing the camber line length by the length (full length) of the shroud curve.
Specifically, the blade load is an index indicating the flow velocity difference or pressure difference of the compressed fluid flowing on both sides of the blade. The greater the blade load, the higher the deceleration rate of the compressed fluid flowing inside the impeller. For this reason, in order to delay the occurrence of the surge, it is preferable to moderate the deceleration of the relative speed at the front edge of the blade and suppress the backflow.

そこで、本実施例では、図4にしめすように、羽根の負荷分布の屈曲点P1を、羽根のスロート位置の近傍に設けるようにした。すなわち、スロート位置より前縁部側で羽根の負荷を小さく抑え、スロート位置よりも後縁部側で羽根の負荷を急激に増加させる分布とする翼角度をもつ羽根とした。このような構成によってサージ発生に関与する、羽根車における主羽根の流入口での圧縮流体の減速を抑え、スロート位置より下流では、急激圧縮流体を減速させる理想的な相対速度分布を得ることができる。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the bending point P1 of the blade load distribution is provided in the vicinity of the blade throat position. In other words, the blade has a blade angle with a distribution in which the blade load is suppressed to be smaller on the front edge side than the throat position and the blade load is rapidly increased on the rear edge side from the throat position. With such a configuration, it is possible to suppress the deceleration of the compressed fluid at the inlet of the main blade in the impeller, which is involved in the occurrence of surge, and to obtain an ideal relative velocity distribution that decelerates the sudden compressed fluid downstream from the throat position. it can.

図2や図3にしめすように、中間羽根20dの前縁部は、チョークマージンの拡大のため、スロート位置20fよりも下流に位置しており、中間羽根20dの負荷分布は、図4の屈曲点P1より下流の羽根の負荷分布をもつようにする。   As shown in FIGS. 2 and 3, the leading edge of the intermediate blade 20d is positioned downstream of the throat position 20f in order to increase the choke margin, and the load distribution of the intermediate blade 20d is the bending of FIG. The blade has a load distribution downstream from the point P1.

本実施例の主羽根20cと中間羽根20dは、図4にしめしたシュラウド曲線に沿った羽根の負荷分布を満足するように、逆解法の手法によって、シュラウド曲線の形状を決定する。
この逆解法は、例えば、所望する羽根負荷の分布を先に求め、その分布に基づいて羽根の形状を決定する手法であり、羽根の形状を先に決定する順解法より、所望する羽根負荷の分布を実現しやすい。
The main blade 20c and the intermediate blade 20d of this embodiment determine the shape of the shroud curve by the inverse solution method so as to satisfy the blade load distribution along the shroud curve shown in FIG.
This inverse solution is, for example, a method of obtaining a desired blade load distribution first and determining the shape of the blade based on the distribution. The forward solution method of determining the blade shape first determines the desired blade load distribution. Easy to realize distribution.

キャンバー線方向の負荷分布は、羽根のどの位置で羽根に仕事をさせるか、つまり、ヘッドをあげるかを示す分布となり、次式(数式1)で表すことができる。(数式1)は、半径がr、圧縮流体の周方向平均絶対速度がCθ、キャンバー線長さがxのとき、羽根負荷λは、キャンバー線長さxの変化量に対する、周方向平均絶対速度Cθと半径rの積「r・Cθ」の変化量となる。   The load distribution in the camber line direction is a distribution indicating at which position of the blade the blade is to work, that is, the head is raised, and can be expressed by the following equation (Equation 1). (Equation 1) is that when the radius is r, the circumferential average absolute velocity of the compressed fluid is Cθ, and the camber wire length is x, the blade load λ is the circumferential average absolute velocity with respect to the change amount of the camber wire length x. This is the amount of change in the product “r · Cθ” of Cθ and the radius r.

したがって、羽根負荷が決定すると、圧縮流体の周方向平均絶対速度Cθに対応した、キャンバー線長さxと半径rの関係を算出することができる。そして、例えば、つぎの(数式2)に基づいて翼角度βを設定できる。すなわち、羽根負荷が決定すると、逆解法によって翼角度βを設定することができ、さらにシュラウド曲線に沿って連続的に翼角度βを設定することで、シュラウド曲線の形状を決定できる。   Therefore, when the blade load is determined, the relationship between the camber line length x and the radius r corresponding to the circumferential average absolute velocity Cθ of the compressed fluid can be calculated. For example, the blade angle β can be set based on the following (Formula 2). That is, when the blade load is determined, the blade angle β can be set by an inverse solution, and the shape of the shroud curve can be determined by setting the blade angle β continuously along the shroud curve.

(数式2)は、シュラウド曲線の任意の点と軸中心5aの距離を半径r、半径rが水平方向となす角度を周方向位置θ、シュラウド曲線の前縁部から点までを子午面に投影したときの長さをmとしたときの、翼角度βをしめしている。 (Equation 2) is a projection of the distance between an arbitrary point on the shroud curve and the axis center 5a to the meridian plane from the radius r, the angle between the radius r and the horizontal direction θ, and the leading edge of the shroud curve to the point. The blade angle β is shown when the length of m is m.

羽根のシュラウド曲線の形状は、前縁部から後縁部までのシュラウド曲線側の翼角度βを連続的に設定して決定される。同様に、ハブ曲線の形状は、前縁部から後縁部までのハブ曲線の翼角度βを連続的に設定して決定される。
そして、シュラウド曲線とハブ曲線を滑らかに、例えば直線的に接続して、羽根が形成される。
The shape of the blade shroud curve is determined by continuously setting the blade angle β on the shroud curve side from the leading edge to the trailing edge. Similarly, the shape of the hub curve is determined by continuously setting the blade angle β of the hub curve from the leading edge to the trailing edge.
Then, the shroud curve and the hub curve are smoothly connected, for example, linearly, to form a blade.

上述により羽根の形状が決定された主羽根20cは、その羽根前縁からスロート部までの負荷を小さくして、入口部軽負荷にしたので、羽根車の流量が小さくなった時、この部分での流れの失速や剥離が抑えられ、サージマージンを大きくすることができる。   The main blade 20c having the blade shape determined as described above has a small load from the leading edge of the blade to the throat portion and a light load at the inlet portion. Therefore, when the flow rate of the impeller decreases, this portion This prevents the stall and separation of the flow, and increases the surge margin.

そして本実施例では、シュラウド付きの羽根車20において、中間羽根を採用したので、スロート面積を大きくすることができ、それによりチョークマージンを増加でき、全体の作動範囲が拡大する。主羽根の入口軽負荷は、特許文献1の開示内容と同様であるが、この特許文献1との違いは、中間羽根を有する構成にすることによりサージマージンだけでなくチョークマージンを増加させたことにある。   In this embodiment, since the intermediate blade is employed in the impeller 20 with the shroud, the throat area can be increased, thereby increasing the choke margin and expanding the entire operation range. The light load at the inlet of the main blade is the same as that disclosed in Patent Document 1, but the difference from Patent Document 1 is that not only the surge margin but also the choke margin is increased by adopting a configuration having an intermediate blade. It is in.

また、上述の主羽根20cと中間羽根20dの構成・形状の特徴は、羽根車回転の遠心方向に圧縮流体の流れをもつ斜流羽根車にも適用することができる。   In addition, the configuration and shape features of the main blade 20c and the intermediate blade 20d described above can also be applied to a mixed flow impeller having a flow of compressed fluid in the centrifugal direction of the impeller rotation.

ところで、シュラウド付きの羽根車に中間羽根を適用しようとすると、その前縁付近の溶接ビードの仕上げが難しいなどの製作上の問題があるが、つぎにその解決方法を説明する。   By the way, when an intermediate blade is applied to an impeller with a shroud, there is a manufacturing problem such as difficulty in finishing the weld bead in the vicinity of the front edge. Next, a solution will be described.

《羽根車の製造方法》
図5の主羽根20cと中間羽根20dの接合構造の一例をしめす図により、シュラウド付き羽根車20の製造方法を説明する。
最初に、羽根車ハブ20aを切削加工により、上述のように決定した形状に、主羽根20cと中間羽根20dを削りだす。
次に、別途製作した羽根車シュラウド20bを溶接により接合する。このとき、接合するのは主羽根20cのみとし、中間羽根20dは溶接しないようにする。
<Production method of impeller>
A manufacturing method of the shroud-equipped impeller 20 will be described with reference to an example of a joining structure of the main blade 20c and the intermediate blade 20d in FIG.
First, the main blade 20c and the intermediate blade 20d are cut into the shape determined as described above by cutting the impeller hub 20a.
Next, a separately manufactured impeller shroud 20b is joined by welding. At this time, only the main blade 20c is joined, and the intermediate blade 20d is not welded.

詳しくは、主羽根20cに対して、中間羽根20dの高さをδだけ低くしている。これは主羽根20cを溶接し冷却される際に羽根が縮むため、その縮み代を考慮して、溶接前は若干の隙間を設けている。溶接終了後は、この隙間はほぼ0になるように、予め主羽根20cと中間羽根20dの間に隙間δを与えることにより、溶接後の主羽根20cの縮みによる残留応力を緩和する。   Specifically, the height of the intermediate blade 20d is set lower by δ than the main blade 20c. This is because, when the main blade 20c is welded and cooled, the blade contracts, so that a slight gap is provided before welding in consideration of the contraction allowance. After the welding is completed, the residual stress due to the shrinkage of the main blade 20c after welding is relieved by providing a gap δ between the main blade 20c and the intermediate blade 20d in advance so that the gap becomes substantially zero.

これにより次のようなメリットが生じる。
まず1つは、半数の羽根(中間羽根20d)を溶接しないので、溶接作業および溶接後のビードの仕上げ作業時間が大幅に短縮される。
次に、羽根車入口部分は主羽根20cのみとなるので、羽根が全部主羽根20cの場合に比べて、空間が広く主羽根20cの前縁の溶接及び溶接ビード仕上げの作業性が向上する。
This produces the following merit.
First, since half of the blades (intermediate blade 20d) are not welded, the welding work and the finishing work time of the bead after welding are greatly shortened.
Next, since the impeller entrance portion is only the main blade 20c, the space is wide and the workability of the welding of the front edge of the main blade 20c and the weld bead finish is improved as compared with the case where all the blades are the main blade 20c.

またこの例では、溶接方法は出入口からの溶接でも、あるいはシュラウド20bの外側からのスロット溶接でも構わない。さらにこの例では、羽根車ハブ20aに主羽根20cと中間羽根20dを削りだし、シュラウド20bを溶接しているが、逆にシュラウド20b側に主羽根20cと中間羽根20dを削りだして、あるいはシュラウド側に先に溶接で主羽根20cおよび中間羽根20dを接合した後、主羽根20cのみを羽根車ハブハブ20aに接合する方法でも構わない。   In this example, the welding method may be welding from the doorway or slot welding from the outside of the shroud 20b. Further, in this example, the main blade 20c and the intermediate blade 20d are cut out on the impeller hub 20a, and the shroud 20b is welded. Conversely, the main blade 20c and the intermediate blade 20d are cut out on the shroud 20b side, Alternatively, the main blade 20c and the intermediate blade 20d may be joined to the side first by welding, and then only the main blade 20c may be joined to the impeller hub hub 20a.

また、羽根車ハブ側に主羽根を削りだし、シュラウド側に中間羽根を削りだして、主羽根とシュラウドを溶接接合してもよい。この場合、羽根車ハブ側に中間羽根を削りだし、シュラウド側に主羽根を削りだしもよい。いずれの場合も、主羽根を溶接接合することにより、羽根車ハブとシュラウドを一体化する。   Alternatively, the main blade may be cut off on the impeller hub side, the intermediate blade may be cut off on the shroud side, and the main blade and the shroud may be welded. In this case, the intermediate blade may be cut off on the impeller hub side, and the main blade may be cut off on the shroud side. In either case, the impeller hub and the shroud are integrated by welding the main blade.

上記のとおり、中間羽根を接合しないので、中間羽根を採用する際の問題であった中間羽根前縁付近の溶接および溶接ビードの仕上げは不要となり、容易に羽根車を製作することができ、高い強度信頼性を確保できると同時に製作コストも低減できる。   As mentioned above, since the intermediate blade is not joined, welding near the leading edge of the intermediate blade and the finishing of the weld bead, which was a problem when adopting the intermediate blade, are unnecessary, and the impeller can be easily manufactured. Strength reliability can be ensured and production cost can be reduced.

《羽根の厚み》
つぎに、図6により、実施例の羽根車20の羽根の厚さを説明する。
図6は、実施例の羽根車の羽根厚さをしめす3次元斜視図(ワイヤーフレーム)である。シュラウド20bは省略しているが、上述のとおり、主羽根20cがシュラウド20bへ接合される。
<Thickness of the blade>
Next, the thickness of the blades of the impeller 20 of the embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a three-dimensional perspective view (wire frame) showing the blade thickness of the impeller of the embodiment. Although the shroud 20b is omitted, the main blade 20c is joined to the shroud 20b as described above.

本実施例では主羽根20c、中間羽根20dともその羽根厚さを下流(後縁)に向かって厚くしている。
このようにすることにより、羽根に生じる応力を緩和し、主羽根20cだけの接合で、羽根一枚あたりにかかる力が大きくても、羽根の強度を十分確保することが可能になる。
In this embodiment, the main blade 20c and the intermediate blade 20d are thickened toward the downstream (rear edge).
By doing so, it is possible to relieve the stress generated in the blades and to ensure sufficient strength of the blades even when the force applied to each blade is large by joining only the main blade 20c.

また、特に取り扱い流量の小さい低比速度段では、羽根の厚さを厚くすることにより、同一流量を流す流路において、流路の高さと幅の比、すなわちアスペクト比を1に近づけることができる。低比速度段では、摩擦損失が支配的になるので、これにより摩擦損失の低減が可能になり、効率が向上する。つまり羽根応力の緩和と摩擦損失の低減を同時に満足し、信頼性が高く、かつ高効率で、従来に比べて作動範囲の広い羽根車を提供することが出来る。   In particular, in a low specific speed stage with a small handling flow rate, by increasing the thickness of the blade, the ratio of the height and width of the flow channel, that is, the aspect ratio, can be made close to 1 in the flow channel that flows the same flow rate. . Since the friction loss becomes dominant at the low specific speed stage, this makes it possible to reduce the friction loss and improve the efficiency. That is, it is possible to provide an impeller that satisfies the relaxation of the blade stress and the reduction of the friction loss at the same time, is highly reliable, has high efficiency, and has a wider operation range than the conventional one.

つぎに、図7と図8により、主羽根20cと中間羽根20dの羽根厚さの分布をしめす。
図7にしめす例では、主羽根20cは、その前縁からスロート位置20fまでは羽根厚さ一定(羽根厚さ小)とし、スロート位置20f以降では後縁に向かって直線的に羽根厚さを増している。
中間羽根20dは、上述のとおり、その前縁がスロート位置20fより下流に位置するように形成され、後縁で主羽根20cと同じ厚みになるように、後縁に向かって直線的に羽根を厚くしている。
このようにすることにより、スロート面積をより広く確保し、チョーク流量を大きくすることができる。
Next, the distribution of the blade thickness of the main blade 20c and the intermediate blade 20d is shown in FIG. 7 and FIG.
In the example shown in FIG. 7, the main blade 20c has a constant blade thickness (small blade thickness) from the leading edge to the throat position 20f, and the blade thickness linearly toward the trailing edge after the throat position 20f. It is increasing.
As described above, the intermediate blade 20d is formed so that the front edge thereof is located downstream of the throat position 20f, and the blade is linearly directed toward the rear edge so that the rear edge has the same thickness as the main blade 20c. It is thick.
By doing so, it is possible to secure a wider throat area and to increase the choke flow rate.

図8にしめす例では、主羽根20cは、図7と同様に、その前縁からスロート位置20fまでは羽根厚さ一定(羽根厚さ小)とするが、スロート位置20f以降では、図7に比べて、主羽根の厚さを上流側でより厚くしている。
中間羽根20dは、図7と同様に、その前縁がスロート位置20fより下流に、前縁が位置するように形成され、後縁で主羽根20cと同じ厚みになるように、後縁に向かって直線的に羽根厚さを増している。
In the example shown in FIG. 8, the main blade 20c has a constant blade thickness (small blade thickness) from the leading edge to the throat position 20f, as in FIG. In comparison, the thickness of the main blade is increased on the upstream side.
As in FIG. 7, the intermediate blade 20d is formed so that the front edge is located downstream of the throat position 20f and the front edge is located, and the rear blade has the same thickness as the main blade 20c. The blade thickness is increased linearly.

これは羽根の応力低減を狙ったもので、回転速度が高く、強度的に厳しい場合、図8にしめす羽根厚さ分布にすることにより、半径の大きい部分の羽根の応力を低減できるので、より高速小型の設計をすることができ、圧縮機の性能向上・コスト低減に寄与することができる。   This is aimed at reducing the stress of the blades. If the rotational speed is high and the strength is severe, the blade thickness distribution shown in FIG. High-speed and compact design can be achieved, which can contribute to improvement in compressor performance and cost reduction.

また、主羽根20cのみの接合とした場合、シュラウド20bを支える羽根の強度的負担が増加する点については、従来よりも主羽根20cの羽根厚さを下流に向けて厚くすることにより、羽根応力を緩和し、またこれにより、取り扱い流量の小さい羽根車20、すなわち低比速度羽根車については、羽根車流路の濡れぶち面積を小さくし、摩擦損失を低減できるので、流体性能も向上する。   Further, when only the main blade 20c is joined, the stress load on the blade supporting the shroud 20b is increased. By increasing the blade thickness of the main blade 20c toward the downstream as compared with the conventional case, the blade stress is increased. As a result, for the impeller 20 with a small handling flow rate, that is, a low specific speed impeller, the wet blotting area of the impeller passage can be reduced and the friction loss can be reduced, so that the fluid performance is also improved.

《多段構成》
つぎに、本実施例の一軸多段形遠心圧縮機に上述の羽根車20を適用する場合に有効な適用段数について説明する。図1には、4段目と5段目の羽根車20−4、20−5に上述の羽根車20を適用した一軸多段形遠心圧縮機をしめした。詳細は後述するが、実施例の一軸多段形遠心圧縮機では、少なくとも、最後段の羽根車20−5に上述の羽根車20を適用する。以下、その理由を説明する。
《Multi-stage configuration》
Next, the number of application stages effective when the above-described impeller 20 is applied to the single-shaft multistage centrifugal compressor of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a single-shaft multi-stage centrifugal compressor in which the above-described impeller 20 is applied to the fourth and fifth impellers 20-4 and 20-5. Although details will be described later, in the single-shaft multistage centrifugal compressor of the embodiment, the above-described impeller 20 is applied to at least the impeller 20-5 of the last stage. The reason will be described below.

一軸多段形遠心圧縮機には所定の作動範囲が要求されるが,仕様点流量で設計した各段は,流量が仕様点から離れた点で運転する場合,各段の流れのマッチングにずれが生じる。このマッチングのずれについて、図9Aの初段圧縮機の特性線図と図9Bの最終段圧縮機の特性線図を用いて説明する。   A single-shaft multistage centrifugal compressor is required to have a specified operating range, but each stage designed with the specified point flow rate will not match the flow matching of each stage when operating at a point where the flow rate is far from the specified point. Arise. This matching shift will be described with reference to the characteristic diagram of the first stage compressor in FIG. 9A and the characteristic diagram of the last stage compressor in FIG. 9B.

上述のとおり、圧縮機の小流量側の運転限界は、サージングの発生により決定される。一方、大流量側の運転限界は、チョークの発生で決定される。   As described above, the operation limit on the small flow rate side of the compressor is determined by the occurrence of surging. On the other hand, the operation limit on the large flow rate side is determined by the generation of choke.

サージングを発生する点をサージ点Ps、そのときの流量をQs、チョークを発生する点をチョーク点Pc、そのときの流量をQcとしたときに、このQsからQcまでの流量範囲を作動範囲として、圧縮機は運転をおこなう。
この作動範囲の中間には、設計点でもある仕様点PDesがある。この仕様点PDesの流量QDesを境に、サージ流量Qsから仕様点流量QDesまでの流量範囲をサージマージン、チョーク流量Qcから仕様点流量QDesまでの流量範囲をチョークマージンと呼んでいる。
この作動範囲の中間に設計点でもある仕様点PDesがあり、初段圧縮機を、仕様点流量QDes(体積流量比=1.0)で運転している場合は、最終段圧縮機も仕様点流量QDesで運転される。
When the surging point is the surge point Ps, the flow rate at that time is Qs, the choke point is the choke point Pc, and the flow rate at that time is Qc, the flow range from Qs to Qc is the operating range. The compressor is in operation.
In the middle of this operating range, there is a specification point P Des which is also a design point. The boundary of the flow rate Q Des of this specification point P Des, is called surge margin the flow rate range from the surge flow rate Qs to the specification point flow rate Q Des, the flow rate range from choke flow rate Qc to the specification point flow rate Q Des choke margin .
When there is a specification point P Des that is also a design point in the middle of this operating range, and the first stage compressor is operated at the specification point flow rate Q Des (volume flow rate ratio = 1.0), the final stage compressor is also specified. It is operated at a point flow rate Q Des .

これに対して、図9Aで、流量を増やすために初段圧縮機の流量を大流量側運転点Aの流量まで増加させると、初段圧縮機のヘッドHはHAとなり、仕様点PDesのヘッドHDesに比べて低くなる。つまり仕様点PDesでの運転時に比べて圧縮流体が圧縮されないので、下流段の羽根車にとっては、より体積流量比の大きいところで運転することになる。
その結果、最終段圧縮機は、図9Bに示すように初段圧縮機よりも体積流量比では大流量側の運転点A’で運転することになる。つまり、仕様点流量QDesからのずれが大きいところでの運転となる。
On the other hand, in FIG. 9A, when the flow rate of the first stage compressor is increased to the flow rate at the large flow side operating point A in order to increase the flow rate, the head H of the first stage compressor becomes HA, and the head H at the specification point P Des Lower than Des . That is, since the compressed fluid is not compressed as compared with the operation at the specification point P Des , the downstream impeller operates at a larger volume flow rate ratio.
As a result, as shown in FIG. 9B, the final stage compressor is operated at the operating point A ′ on the large flow rate side in the volume flow rate ratio than the first stage compressor. That is, the operation is performed at a position where the deviation from the specification point flow rate Q Des is large.

これとは逆に、図9Aで、初段圧縮機が仕様点PDesよりも小流量側の運転点Bで運転されると、仕様点PDesのヘッドHDesよりもヘッドHが高くなる(HB)のでガスはより圧縮され、次段以降の圧縮機では体積流量比がより小さい運転点で運転される。例えば最終段では、サージ点Psに近い小流量側の運転点B’で運転されることになる。   On the contrary, in FIG. 9A, when the first stage compressor is operated at the operation point B on the smaller flow rate side than the specification point PDes, the head H becomes higher (HB) than the head HDes at the specification point PDes, so that the gas Are more compressed, and the compressors in the subsequent stages are operated at an operating point with a smaller volume flow rate ratio. For example, in the final stage, the operation is performed at the operation point B 'on the small flow rate side close to the surge point Ps.

以上説明したように、一軸多段形圧縮機の作動範囲は、構成する圧縮機のうちの下流段の圧縮機、特に最終段の圧縮機の作動範囲に大きく依存する。したがって作動範囲の広い一軸多段圧縮機を得るには、圧縮機の下流段側ほど作動範囲を広くすることが必要である。   As described above, the operating range of the single-shaft multi-stage compressor greatly depends on the operating range of the downstream compressor, particularly the final compressor, of the constituting compressors. Therefore, in order to obtain a single-shaft multistage compressor with a wide operating range, it is necessary to increase the operating range toward the downstream side of the compressor.

図1の一軸多段圧縮機は,後段側(このケースでは4段目と5段目)に本発明の作動範囲の広い羽根車を適用する。これによって,圧縮機全体として作動範囲を拡大することが可能になる。   The single-shaft multi-stage compressor in FIG. 1 uses the impeller having a wide operating range of the present invention on the rear side (in this case, the fourth and fifth stages). As a result, the operating range of the compressor as a whole can be expanded.

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明で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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. The above-described embodiments have been described in detail for easy understanding in the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

8 流れの方向
20(20−1、20−2、20−3、20−4、20−5) 羽根車
20a 羽根車ハブ
20b 羽根車シュラウド
20c 主羽根
20d 中間羽根
20e 羽根後縁
20f スロート位置
8 Direction of flow 20 (20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) Impeller 20a Impeller hub 20b Impeller shroud 20c Main blade 20d Intermediate blade 20e Blade trailing edge 20f Throat position

Claims (4)

複数の羽根の回転により遠心方向に流体を流出する遠心羽根車であって、前記複数の羽根は、
その前縁からスロート位置までの羽根厚さを一定とし、前記スロート位置から後縁までの羽根厚さを後縁に向かって厚みを増した主羽根と、
前記主羽根と交互に設けられ、その前縁が前記スロート位置より下流に設けられ、前記主羽根より長さが短い中間羽根と、
から成り、
前記主羽根と前記中間羽根は、羽根車ハブと前記羽根車ハブに対向するシュラウドとの間に、周方向に配置され、
前記主羽根は、前記羽根車ハブと前記シュラウドに一体接合し、
前記中間羽根は、前記羽根車ハブと前記シュラウドのいずれか一方に一体接合している
ことを特徴とする遠心羽根車。
A centrifugal impeller that discharges fluid in a centrifugal direction by rotation of a plurality of blades, wherein the plurality of blades are
A main blade having a constant blade thickness from the leading edge to the throat position, and increasing the blade thickness from the throat position to the trailing edge toward the trailing edge ;
An intermediate blade provided alternately with the main blade, a leading edge thereof provided downstream from the throat position, and a length shorter than the main blade,
Ri consists of,
The main blade and the intermediate blade are disposed in a circumferential direction between an impeller hub and a shroud facing the impeller hub,
The main blade is integrally joined to the impeller hub and the shroud,
The centrifugal impeller , wherein the intermediate blade is integrally joined to one of the impeller hub and the shroud .
請求項に記載の遠心羽根車において、
前記中間羽根の高さは、前記主羽根の高さより所定量低い
ことを特徴とする遠心羽根車。
The centrifugal impeller according to claim 1 ,
The centrifugal impeller characterized in that the height of the intermediate blade is a predetermined amount lower than the height of the main blade.
ひとつの回転軸に複数の遠心羽根車を直列に配置し、流体を順次昇圧する一軸多段形遠心圧縮機において、
請求項1または2に記載の遠心羽根車が、少なくとも最下流段に配置されている
ことを特徴とする一軸多段形遠心圧縮機。
In a single-shaft multistage centrifugal compressor in which a plurality of centrifugal impellers are arranged in series on one rotating shaft and the fluid is boosted in sequence,
The centrifugal impeller according to claim 1 or 2 is arranged at least at the most downstream stage, and is a single-shaft multistage centrifugal compressor.
請求項1に記載の遠心羽根車の製造方法であって、
羽根車ハブを切削加工して、前記主羽根と前記中間羽根を削りだすステップと、
羽根車シュラウドに、前記主羽根のみを溶接により接合するステップと、
を有することを特徴とする遠心羽根車の製造方法。
It is a manufacturing method of the centrifugal impeller of Claim 1,
Cutting the impeller hub and cutting out the main blade and the intermediate blade;
Joining only the main blade to the impeller shroud by welding;
A method of manufacturing a centrifugal impeller characterized by comprising:
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