JPH0336122B2 - - Google Patents
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- JPH0336122B2 JPH0336122B2 JP60231104A JP23110485A JPH0336122B2 JP H0336122 B2 JPH0336122 B2 JP H0336122B2 JP 60231104 A JP60231104 A JP 60231104A JP 23110485 A JP23110485 A JP 23110485A JP H0336122 B2 JPH0336122 B2 JP H0336122B2
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- turbine
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、回転軸の一端にタービン翼車を取付
け、他端にコンプレツサー翼車を取付けたタービ
ン・コンプレツサーに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a turbine compressor in which a turbine wheel is attached to one end of a rotating shaft and a compressor wheel is attached to the other end.
従来のタービン・コンプレツサーのスラスト制
御は、「MECHANICAL ENGINEERING、
VOL.100、No.９、September 1978」の
“Turboexpanders for Energy conservation”
と題する文献に記載のように、スラスト軸受面の
圧力を検出し、コンプレツサー吸込圧力を利用し
てコンプレツサー翼車背面圧力を調整することに
より制御されていた。
Conventional turbine compressor thrust control is based on “MECHANICAL ENGINEERING,”
“Turboexpanders for Energy conservation” in “VOL.100, No.9, September 1978”
As described in the document titled, the control was done by detecting the pressure on the thrust bearing surface and adjusting the back pressure of the compressor wheel using the compressor suction pressure.
しかしながら、この方法はスラスト軸受面の圧
力分布に大きなばらつきのあるテイルテイングパ
ツド型軸受や、テーパーランド型軸受に対して
は、圧力検出部分の位置により軸受面の圧力が変
化する点が配慮されていなかつた。また、コンプ
レツサー翼車背面圧の調整は、コンプレツサー翼
車吸込部とコンプレツサー翼車背面を連絡する配
管上に設けられた調整弁で行うため、コンプレツ
サー翼車背面圧力を下げる方向の調整のみ可能で
あり、これはスラストがタービン翼車方向へ作用
する場合のスラスト制御については配慮されてい
ない。 However, this method takes into account the fact that the pressure on the bearing surface changes depending on the position of the pressure detection part for tailing pad type bearings and tapered land type bearings, which have large variations in pressure distribution on the thrust bearing surface. I wasn't there. In addition, the pressure on the back of the compressor wheel is adjusted using a regulating valve installed on the piping that connects the suction part of the compressor wheel with the back of the compressor wheel, so adjustment is only possible in the direction of lowering the pressure on the back of the compressor wheel. , this does not take into account thrust control when thrust acts in the direction of the turbine wheel.
本発明の目的は、タービン・コンプレツサーの
スラスト制御の信頼性の高いタービン・コンプレ
ツサーを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a turbine compressor with high reliability in thrust control of the turbine compressor.
空気や窒素、Heなどの液化装置の寒冷発生用
として使用されるタービン・コンプレツサーは、
プラントの運転条件に応じて、タービン側の出入
口の温度が常温の状態から低温の状態まで変化す
ると共に、圧力、回転数も広い範囲にわたり変化
する。
Turbine compressors are used to generate cold air, nitrogen, He, etc. in liquefaction equipment.
Depending on the operating conditions of the plant, the temperature at the inlet and outlet on the turbine side changes from room temperature to low temperature, and the pressure and rotational speed also change over a wide range.
特に、タービン・コンプレツサーは、軸の一端
にタービン翼車、軸の他端にコンプレツサー翼車
を装着するため、これらの翼車に作用する圧力に
より、大きなスラスト力がスラスト軸受に作用す
る。 In particular, in a turbine compressor, the turbine wheel is attached to one end of the shaft, and the compressor wheel is attached to the other end of the shaft, so the pressure acting on these wheels causes a large thrust force to act on the thrust bearing.
一般に、タービン・コンプレツサーの回転体に
作用するスラスト力は、コンプレツサー翼車およ
びタービン翼車の圧力と、この圧力が作用する受
圧面積によつて計算することができる。 Generally, the thrust force acting on the rotating body of a turbine compressor can be calculated from the pressure of the compressor wheel and the turbine wheel, and the pressure receiving area on which this pressure acts.
この受圧面積は、タービン翼車とコンプレツサ
ー翼車の形状によつて決まるものであるが、作用
する圧力は運転条件によつて決まる。 This pressure-receiving area is determined by the shapes of the turbine wheel and compressor wheel, but the applied pressure is determined by the operating conditions.
特に、高圧力のプロセスガスを処理するタービ
ン・コンプレツサーでは、起動状態から定格状態
までの運転途中において、両者の翼車に作用する
圧力が大きく変動し、スラスト軸受に大きな荷重
が作用する。 In particular, in a turbine compressor that processes high-pressure process gas, the pressure acting on both impellers fluctuates greatly during operation from the startup state to the rated state, and a large load acts on the thrust bearing.
そこで、コンプレツサー翼車背面の圧力を制御
して、スラスト軸受に作用するスラスト力を調整
し、スラスト軸受温度が許容範囲に入るよう考慮
した。 Therefore, we controlled the pressure on the back of the compressor wheel to adjust the thrust force acting on the thrust bearing so that the thrust bearing temperature would be within the allowable range.
また、コンプレツサー翼車からの流出圧力は、
デイフユーザーにより速度エネルギーを圧力に効
率よく変換することができるため、デイフユーザ
ー出口圧力はコンプレツサー翼車出口より静圧が
大きい。したがつて、デイフユーザー出口圧力を
コンプレツサー翼車背面へ導くことにより、コン
プレツサー翼車背面圧力を上昇させることが可能
である。 In addition, the outflow pressure from the compressor wheel is
Since velocity energy can be efficiently converted into pressure by the differential user, the differential user outlet pressure has a higher static pressure than the compressor wheel outlet. Therefore, by guiding the differential user outlet pressure to the back surface of the compressor wheel, it is possible to increase the pressure on the back surface of the compressor wheel.
以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図面はタービン・コンプレツサーの断面図を
示す。プロセスガスは、まず、コンプレツサー吸
込口１を通り、コンプレツサー翼車２で圧縮さ
れ、コンプレツサー翼車２の出口に設けられたデ
イフユーザー３で速度エネルギーを圧力に効率よ
く変換される。さらに、コンプレツサー出口ノズ
ル４から出て熱交換器５で冷却された後、タービ
ンへ導かれ、ノズル６を通りタービン翼車７で断
熱膨張し、低温、低圧のプロセスガスとなつて流
出する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawing shows a sectional view of a turbine compressor. The process gas first passes through the compressor suction port 1, is compressed by the compressor wheel 2, and is efficiently converted from velocity energy into pressure by the differential user 3 provided at the outlet of the compressor wheel 2. Furthermore, after exiting from the compressor outlet nozzle 4 and being cooled by a heat exchanger 5, it is guided to a turbine, passes through a nozzle 6, is adiabatically expanded in a turbine wheel 7, and flows out as a low-temperature, low-pressure process gas.
また、コンプレツサー翼車２の背面には、外周
ラビリンス９と内周ラビリンス８を設け、このラ
ビリンスでせき止められた、コンプレツサー翼車
２の背面とデイフユーザー３の出口部分を連絡す
る連絡配管１０が設けられている。 Further, an outer circumferential labyrinth 9 and an inner circumferential labyrinth 8 are provided on the back surface of the compressor wheel 2, and a connecting pipe 10 connecting the back surface of the compressor wheel 2 and the outlet portion of the differential user 3, which is blocked by the labyrinth, is provided. It is provided.
タービン翼車７で断熱膨張時に発生した動力
は、シヤフト１２でコンプレツサー翼車２に伝達
され、プロセスガスを断熱圧縮する。このシヤフ
ト１２は、ジヤーナル軸受１３と、ジヤーナル軸
受付両面スラスト軸受１４によつて支承される。 The power generated in the turbine wheel 7 during adiabatic expansion is transmitted to the compressor wheel 2 via the shaft 12, and adiabatically compresses the process gas. This shaft 12 is supported by a journal bearing 13 and a journal bearing double-sided thrust bearing 14.
スラスト軸受１４には、軸受メタル温度を測定
するための温度計１５を設け、この温度計１５の
検出信号により連絡配管１０のライン上に設けた
調整弁１１を作動するようになつている。 The thrust bearing 14 is provided with a thermometer 15 for measuring the bearing metal temperature, and a detection signal from the thermometer 15 operates a regulating valve 11 provided on the line of the connecting pipe 10.
次に、上記した構成要素から成るタービン・コ
ンプレツサーの具体的動作について説明する。 Next, the specific operation of the turbine compressor made up of the above-mentioned components will be explained.
いま、運転中にタービン・コンプレツサーの両
翼車２，７に作用する圧力のバランスから、ター
ビン側の回転体がスラスト力をうけているとする
と、この場合、コンプレツサー側のスラスト軸受
１４面温度が、スラスト負荷に比例して上昇す
る。スラスト軸受１４温度の上限は、構造および
軸受メタル材質によつて最適値を選定するとし
て、この上限温度になると温度計１５により調整
弁１１を閉から開へ作動し、デイフユーザー３の
出口ガスをコンプレツサー翼車２の背面に連絡管
１０を介して導く、これによりコンプレツサー翼
車２背面の圧力は上昇し、回転体に作用していた
タービン方向へのスラスト力を減少することがで
きる。 Now, suppose that the rotating body on the turbine side is receiving thrust force due to the balance of pressures acting on both impellers 2 and 7 of the turbine compressor during operation. In this case, the temperature on the surface of the thrust bearing 14 on the compressor side is as follows. It increases in proportion to the thrust load. The upper limit of the thrust bearing 14 temperature is selected to be the optimum value depending on the structure and bearing metal material. When this upper limit temperature is reached, the thermometer 15 operates the regulating valve 11 from close to open, and the outlet gas of the differential user 3 is introduced to the back surface of the compressor wheel 2 via the connecting pipe 10, thereby increasing the pressure on the back surface of the compressor wheel 2 and reducing the thrust force acting on the rotating body toward the turbine.
スラスト力の作用方向は、調整弁１１を作動し
ない状態では常にタービン側へ作用するか、ある
いは、コンプレツサー側へ作用するスラスト力が
常にスラスト軸受１４の負荷容量より小さくなる
よう選定されている。 The direction in which the thrust force acts is selected so that when the regulating valve 11 is not operated, the thrust force always acts on the turbine side or the thrust force that acts on the compressor side is always smaller than the load capacity of the thrust bearing 14.
以上述べたように、本発明の実施例によれば、
スラスト軸受部の温度が常に規定値内に入るよう
制御することができる。また、回転数の上昇と共
に軸受温度は上昇して行くが、同時にデイフユー
ザー３の出口圧力も上昇するので、スラスト力に
よる軸受温度上昇を制限する能力は高まつてい
く。 As described above, according to the embodiments of the present invention,
It is possible to control the temperature of the thrust bearing part so that it is always within a specified value. Further, as the rotational speed increases, the bearing temperature increases, but at the same time, the outlet pressure of the differential user 3 also increases, so the ability to limit the bearing temperature increase due to thrust force increases.
本発明によれば、タービン・コンプレツサーに
おけるスラスト力増大による軸受温度の異常上昇
を防止することができ、タービン・コンプレツサ
ーのスラスト制御の信頼性向上に大きな効果があ
る。
According to the present invention, it is possible to prevent an abnormal rise in bearing temperature due to an increase in thrust force in a turbine compressor, and it is highly effective in improving the reliability of thrust control of a turbine compressor.
図面は本発明によるタービン・コンプレツサー
の一実施例を示す断面図である。
１……コンプレツサー吸込口、２……コンプレ
ツサー翼車、３……デイフユーザー、４……コン
プレツサー出口ノズル、５……熱交換器、６……
ノズル、７……タービン翼車、８……内周ラビリ
ンス、９……外周ラビリンス、１０……連絡管、
１１……調整弁、１２……シヤフト、１３……ジ
ヤーナル軸受、１４……ジヤーナル軸受付両面ス
ラスト軸受、１５……温度計。
The drawing is a sectional view showing an embodiment of a turbine compressor according to the present invention. 1... Compressor suction port, 2... Compressor impeller, 3... Diff user, 4... Compressor outlet nozzle, 5... Heat exchanger, 6...
Nozzle, 7... Turbine wheel, 8... Inner labyrinth, 9... Outer labyrinth, 10... Connecting pipe,
11... Regulating valve, 12... Shaft, 13... Journal bearing, 14... Journal bearing double-sided thrust bearing, 15... Thermometer.
Claims (1)
車を取付け、他端にタービン翼車で発生した動力
によりガスを断熱圧縮するコンプレツサー翼車を
取付けたシヤフトをジヤーナル軸受およびスラス
ト軸受で支承したタービン・コンプレツサーにお
いて、 前記スラスト軸受へ作用するスラスト力が常時
タービン側へ作用する構造であつて、前記コンプ
レツサー翼車背面とコンプレツサー翼車の出口に
設けられたデイフユーザ出口とを連絡した連絡管
に調節弁を設け、前記スラスト軸受の温度を検出
して上記調節弁を作動する温度計を設けたことを
特徴とするタービン・コンプレツサー。[Claims] 1. A shaft with a turbine wheel that adiabatically expands high-pressure gas is attached to one end, and a compressor wheel that adiabatically compresses gas using the power generated by the turbine wheel is attached to the other end. In a turbine compressor supported by a turbine compressor, the thrust force acting on the thrust bearing is always applied to the turbine side, and there is a connection between the back surface of the compressor wheel and a differential user outlet provided at the outlet of the compressor wheel. A turbine compressor, characterized in that a control valve is provided in the pipe, and a thermometer is provided for detecting the temperature of the thrust bearing and operating the control valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23110485A JPS6293404A (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Turbine compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23110485A JPS6293404A (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Turbine compressor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6293404A JPS6293404A (en) | 1987-04-28 |
| JPH0336122B2 true JPH0336122B2 (en) | 1991-05-30 |
Family
ID=16918359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23110485A Granted JPS6293404A (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Turbine compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6293404A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100414110B1 (en) * | 2001-09-25 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Structure for cooling bearing in turbo compressor |
| DE102006049516B3 (en) * | 2006-10-20 | 2008-01-03 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbo-engine, e.g. for operating as turbo-compressor, has a rotor with radial and axial bearings in a casing with a shaft and a rotor disk fastened on the shaft |
| JP6672827B2 (en) * | 2015-06-01 | 2020-03-25 | 株式会社Ihi | Rotating machinery |
| GB2555070B (en) * | 2016-05-18 | 2022-07-13 | Paunovic Predrag | Propulsion Machine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60162020A (en) * | 1984-02-03 | 1985-08-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Thrust controller for exhaust turbine supercharger |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP23110485A patent/JPS6293404A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60162020A (en) * | 1984-02-03 | 1985-08-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Thrust controller for exhaust turbine supercharger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6293404A (en) | 1987-04-28 |
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