JPH04246299A - Multistage compressor - Google Patents

Multistage compressor

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JPH04246299A
JPH04246299A JP1092491A JP1092491A JPH04246299A JP H04246299 A JPH04246299 A JP H04246299A JP 1092491 A JP1092491 A JP 1092491A JP 1092491 A JP1092491 A JP 1092491A JP H04246299 A JPH04246299 A JP H04246299A
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JP
Japan
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rotor
compressor
stage compressor
pressure
bearing
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Application number
JP1092491A
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Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Sakanashi
坂梨 尚文
Yasuo Fukushima
康雄 福島
Kazuo Takeda
和夫 武田
Susumu Kimura
進 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obviate the need of a step-up gear and reduce the dimension by reducing the number of couplings by supporting the rotor of each compressor by an electromagnetic bearing, and increasing the revolution speed of the rotor of a low pressure stage to the revolution speed of the rotor of a high pressure stage. CONSTITUTION:Each of high pressure stage compressor and low pressure stage compressor is constituted of a casing 5, rotor 6, multistage vane wheel 7, thrust collar 15, radial direction electromagnetic bearing 18, auxiliary bearing 23, and a sleeve 24. The bearing of a rotor is used as electromagnetic bearing, and the revolution speed is increased, and an impeller is made small-sized, and since the number of revolution of the low pressure stage is increased to the number of revolution of the high pressure stage, the need of a step-up gear is obviated, and the compression ratio is increased by increasing the number of impellers, and the number of couplings is reduced, and the reduction of dimension is achieved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、多段圧縮機に係り、と
くに、小形化に好適な多段圧縮機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multistage compressor, and more particularly to a multistage compressor suitable for downsizing.

【0002】0002

【従来の技術】従来の多段圧縮機は、たとえば、図5お
よび図6に、アンモニアと二酸化炭素とを反応させて肥
料として用いられる尿素を製造する遠心二酸化炭素ガス
圧縮機(以下、CO2 ガス遠心圧縮機という)を示す
ように、通常、一軸多段遠心圧縮機単体で使用されるこ
とが少なく、2個のケーシング5からなる高圧段圧縮機
1,2と、1個のケーシング5からなる低圧段圧縮機3
とを、増速機4、カップリング11,12,13,14
を介して直結に連結し、タンデム型として使用される場
合が多い。前記高圧段圧縮機1,2および低圧段圧縮機
3はいずれも、ケーシング5内にロータ6と、該ロータ
6に多段に装着された羽根車7と設けている。前記低圧
段圧縮機3の前記ロータ6は、カップリング11を介し
て駆動機10に連結している。また前記低圧段圧縮機3
の前記ロータ6は、増速機4とカップリング12を介し
て連結している。該増速機4は、前記高圧段圧縮機1,
2の前記ロータ6とカップリングを介して連結し、該増
速機4により、前記高圧段圧縮機1,2の前記ロータ6
の回転数を前記低圧段圧縮機3の前記ロータ6の回転数
よりも高くしている。また前記高圧段圧縮機3の前記ロ
ータ6は、カップリング14を介して連結している。さ
らに前記高圧段圧縮機1,2の前記ロータ6および前記
低圧段圧縮機3の前記ロータ6は、それぞれラジアル軸
受8と、スラスト軸受9とにより回転自在に支持されて
いる。該ラジアル軸受8は、前記各ロータ6の両端部に
設置されている。また該スラスト軸受9は、前記各ロー
タ6の一端部に前記ラジアル軸受8をはさんでその両側
に設置されている。そして、前記ラジアル軸受8と、前
記スラスト軸受9は、いずれもティルテイング型軸受が
用いられている。
5 and 6, a conventional multi-stage compressor is, for example, a centrifugal carbon dioxide gas compressor (hereinafter referred to as a CO2 gas centrifugal compressor) that produces urea used as fertilizer by reacting ammonia and carbon dioxide. As shown in the figure, a single-shaft multi-stage centrifugal compressor is usually rarely used alone, and consists of a high-pressure stage compressor 1, 2 consisting of two casings 5, and a low-pressure stage consisting of one casing 5. Compressor 3
, speed increaser 4, couplings 11, 12, 13, 14
It is often used as a tandem type, directly connected through a . The high-pressure stage compressors 1, 2 and the low-pressure stage compressor 3 are each provided with a rotor 6 within a casing 5, and impellers 7 mounted on the rotor 6 in multiple stages. The rotor 6 of the low-pressure compressor 3 is connected to a drive machine 10 via a coupling 11. In addition, the low pressure stage compressor 3
The rotor 6 is connected to the speed increaser 4 via a coupling 12. The speed increaser 4 includes the high pressure stage compressor 1,
2 via a coupling, and the speed increaser 4 connects the rotor 6 of the high pressure stage compressor 1, 2 to the rotor 6 of the high pressure stage compressor 1, 2.
The rotational speed of the rotor 6 of the low-pressure compressor 3 is set higher than that of the rotor 6 of the low-pressure compressor 3. Further, the rotor 6 of the high-pressure stage compressor 3 is connected via a coupling 14. Further, the rotors 6 of the high-pressure compressors 1 and 2 and the rotor 6 of the low-pressure compressor 3 are rotatably supported by a radial bearing 8 and a thrust bearing 9, respectively. The radial bearings 8 are installed at both ends of each rotor 6. The thrust bearings 9 are installed at one end of each rotor 6 on both sides of the radial bearing 8, sandwiching the radial bearing 8 therebetween. The radial bearing 8 and the thrust bearing 9 are both tilting type bearings.

【0003】なお、この種の多段圧縮機に関するものと
しては、たとえば1973年3月発行の「日立評論、V
oL.60、NO.3、P183乃至P188)が挙げ
られる。
[0003] Regarding this type of multi-stage compressor, for example, ``Hitachi Hyoron, V
oL. 60, NO. 3, P183 to P188).

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の尿素合
成用のCO2 ガス圧縮機においては、大気圧から反応
圧力である150乃至250気圧まで昇圧するために用
いられる。そして図5に示す構成の場合には、低圧段圧
縮機3で大気圧から約25気圧まで圧縮し、一方の高圧
段圧縮機1で25気圧から100気圧まで圧縮したのち
、さらに他方の高圧段圧縮機で100気圧から最終圧力
250気圧まで圧縮している。
The above-mentioned conventional CO2 gas compressor for urea synthesis is used to increase the pressure from atmospheric pressure to 150 to 250 atmospheres, which is the reaction pressure. In the case of the configuration shown in FIG. 5, the low-pressure stage compressor 3 compresses from atmospheric pressure to approximately 25 atm, one high-pressure stage compressor 1 compresses from 25 atm to 100 atm, and then the other high-pressure stage compressor 1 compresses from 25 atm to 100 atm. A compressor compresses from 100 atm to a final pressure of 250 atm.

【0005】上記尿素合成用のCO2 ガス圧縮機につ
いて、構造を小形化し、占有容積を小さくしようとする
場合には、当然のことながら各圧縮機1,2,3のロー
タ6の回転数をより高速化することが考えられる。たと
えば、低圧段圧縮機3のロータ6の回転数をより高速化
して高圧段圧縮機1,2のロータ6の回転数と同一にす
ることによって増速機4、カップリング12が不要とな
り、さらに低圧段圧縮機3の構造を小形化することがで
きる。また各ロータ6に装着された羽根車7の数を増加
し、1ケーシング5当りの圧縮機を上げれば、高圧段圧
縮機2およびカップリング14が不要になる。
[0005] When trying to downsize the structure and reduce the occupied volume of the CO2 gas compressor for urea synthesis, it goes without saying that the rotational speed of the rotor 6 of each compressor 1, 2, and 3 should be increased. It is possible to increase the speed. For example, by increasing the rotational speed of the rotor 6 of the low-pressure stage compressor 3 to be the same as the rotational speed of the rotor 6 of the high-pressure stage compressors 1 and 2, the speed increaser 4 and the coupling 12 are no longer necessary. The structure of the low-pressure stage compressor 3 can be downsized. Furthermore, by increasing the number of impellers 7 attached to each rotor 6 and increasing the number of compressors per casing 5, the high-pressure stage compressor 2 and the coupling 14 become unnecessary.

【0006】しかるに、ロータ6の回転数を高くしてい
くことによってロータ6を支持する軸受8,9には、目
的の回転数に達するまでに発生するロータ6の固有振動
数を通過できるのに充分な剛性力および減衰能力が要求
される。これに対して、従来の多段圧縮機に多く使用さ
れているティルテイング・パット型軸受8,9は、ロー
タ6の3次危険速度(1次曲げモード)を通過できるだ
けの軸受能力がなく、そのため、従来の多段圧縮機の高
速化には、3次危険速度以下までといった制限があった
。また、3次危険速度以下においてロータ6を設計する
場合には、ロータ6に装着できる羽根車7の枚数にも制
限が生じてくる。その結果、前記従来技術では、低圧段
圧縮機3を高速かつ小形化することができないのみでな
く、高圧段圧縮機1,2のケーシング機構とし、かつ増
速機4、カップリング12,13,14を低減すること
ができないという問題があった。
However, by increasing the rotational speed of the rotor 6, the bearings 8 and 9 that support the rotor 6 can pass through the natural frequency of the rotor 6, which occurs until the target rotational speed is reached. Sufficient stiffness and damping capacity are required. On the other hand, tilting pad type bearings 8 and 9, which are often used in conventional multi-stage compressors, do not have enough bearing capacity to pass through the third critical speed (first bending mode) of the rotor 6. However, there was a limit to the speed increase of conventional multi-stage compressors, which was limited to below the tertiary critical speed. Furthermore, when designing the rotor 6 at a speed below the tertiary critical speed, the number of impellers 7 that can be attached to the rotor 6 is also limited. As a result, in the conventional technology, not only cannot the low-pressure stage compressor 3 be made high-speed and compact, but also the casing mechanism of the high-pressure stage compressors 1, 2, the speed increaser 4, the couplings 12, 13, There was a problem that it was not possible to reduce 14.

【0007】本発明の第1の目的は、ロータの3次危険
速度を安定に通過しうる多段圧縮機を提供することにあ
る。
A first object of the present invention is to provide a multistage compressor that can stably pass through the tertiary critical speed of the rotor.

【0008】本発明の第2の目的は、増速機を削除し、
カップリングの数を減少し、全体の構成の小形化を可能
とする多段圧縮機を提供することにある。
A second object of the present invention is to eliminate the speed increaser,
It is an object of the present invention to provide a multistage compressor that can reduce the number of couplings and downsize the entire configuration.

【0009】本発明の第3の目的は、高圧段圧縮機のケ
ーシング数を減少し、全体の構成の小形化を可能とする
多段圧縮機を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a multi-stage compressor that can reduce the number of casings in the high-pressure stage compressor and downsize the entire configuration.

【0010】本発明の第4の目的は、電磁軸受が消磁し
ても、該電磁軸受の電磁石にロータが落下してロータの
外表面および多段圧縮機が損傷するのを防止可能とする
多段圧縮機を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a multi-stage compression system that can prevent the rotor from falling onto the electromagnet of the electromagnetic bearing and damaging the outer surface of the rotor and the multi-stage compressor even if the electromagnetic bearing is demagnetized. The aim is to provide the opportunity.

【0011】なお、この種の電磁軸受に関連するものと
しては、たとえば、JMB社カタログ(能動型磁気軸受
  工業用回転機への応用)、JMB社シンポジュウム
資料(能動型磁気軸受)が挙げられる。
[0011] Examples of materials related to this type of electromagnetic bearing include the JMB Company Catalog (Active Magnetic Bearings: Application to Industrial Rotating Machines) and the JMB Company Symposium Materials (Active Magnetic Bearings).

【0012】0012

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るために、第1の発明は、駆動機と、低圧段圧縮機と、
該低圧段圧縮機のロータの回転速度を調整する増速機と
、高圧段圧縮機とから構成された多段圧縮機において、
上記各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構
成したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the first object, the first invention includes a drive machine, a low pressure stage compressor,
A multi-stage compressor comprising a speed increaser that adjusts the rotational speed of a rotor of the low-pressure compressor and a high-pressure compressor,
The bearings that support the rotors of each of the compressors mentioned above are constituted by electromagnetic bearings.

【0013】前記第2の目的を達成するために、第2の
発明は、駆動機と、低圧段圧縮機と、該低圧段圧縮機の
ロータの回転速度を調整する増速機と、高圧段圧縮機と
、該高圧段圧縮機、上記増速機および上記低圧段圧縮機
を連結するカップリングとから構成された多段圧縮機に
おいて、上記各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸
受にて構成し、上記低圧段圧縮機の回転速度を上記高圧
段圧縮機のロータの回転速度を上昇させるものである。
In order to achieve the second object, the second invention includes a drive machine, a low-pressure stage compressor, a speed increaser for adjusting the rotational speed of a rotor of the low-pressure stage compressor, and a high-pressure stage compressor. In a multi-stage compressor comprising a compressor, a coupling connecting the high-pressure stage compressor, the speed increaser, and the low-pressure stage compressor, a bearing supporting the rotor of each compressor is provided with an electromagnetic bearing. The rotational speed of the rotor of the high-pressure compressor is increased by increasing the rotational speed of the low-pressure compressor.

【0014】前記第3の目的を達成するために、第3の
発明は、駆動機と、1つのケーシングを有する低圧段圧
縮機と、該低圧段圧縮機のロータの回転速度を調整する
増速機と、複数のケーシングを有する高圧段圧縮機と、
該高圧段圧縮機、上記増速機および上記低圧段圧縮機を
連結するカップリングとから構成された多段圧縮機にお
いて、上記各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受
にて構成し、かつ上記各ケーシング内に設置された羽根
車の枚数を増加し、圧縮比を高めるものである。
In order to achieve the third object, the third invention includes a drive machine, a low-pressure compressor having one casing, and a speed increaser for adjusting the rotational speed of the rotor of the low-pressure compressor. a high pressure stage compressor having a plurality of casings;
A multi-stage compressor comprising the high-pressure stage compressor, the speed increaser, and a coupling connecting the low-pressure stage compressor, wherein the bearings supporting the rotors of each of the compressors are constituted by electromagnetic bearings, and The number of impellers installed in each of the casings is increased to increase the compression ratio.

【0015】前記第1乃至第3の目的をより確実に達成
するために、第4の発明は、電磁軸受を、ロータの周囲
に少なくとも2個配置され、磁力で上記ロータを浮上さ
せて非接触で移動させる電磁石と、上記ロータの周囲に
配置され、上記電磁石に対する上記ロータの変位量を検
出する変位センサと、該変位センサの検出結果に基いて
上記電磁石への電流を制御する制御手段とから構成され
たものである。
[0015] In order to more reliably achieve the first to third objects, a fourth invention provides a fourth invention, in which at least two electromagnetic bearings are arranged around the rotor, and the rotor is levitated by magnetic force so as to be non-contact. an electromagnet that is moved by the rotor, a displacement sensor that is arranged around the rotor and detects the amount of displacement of the rotor with respect to the electromagnet, and a control means that controls the current to the electromagnet based on the detection result of the displacement sensor. It is constructed.

【0016】前記第4の目的を達成するために、第5の
発明は、電磁軸受に、該電磁軸受と、ロータとのギャッ
プよりも小さいギャップを有する補助軸受を備えている
ものである。
[0016] In order to achieve the fourth object, a fifth invention is such that the electromagnetic bearing is provided with an auxiliary bearing having a gap smaller than the gap between the electromagnetic bearing and the rotor.

【0017】[0017]

【作用】第1の発明は、多段圧縮機において、各圧縮機
のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構成したもので
ある。電磁軸受は、従来のテイルティング・パット軸受
とは異なり、本質的には潤滑油を必要とせず、電磁石の
磁力によりロータを浮上させ、ロータを非接触が移動可
能に支持している。したがって、ロータをできるだけ正
確な位置に保持することができ、かつロータの3次危険
速度上においては、高い軸受減衰力を得ることができる
。その結果、各圧縮機のロータの回転速度を高速化でき
るとともに、ロータに装着された羽根車の形状を小形化
できるので、多段圧縮機全体を小形化することができる
[Operation] The first invention is a multi-stage compressor in which the bearings that support the rotors of each compressor are constituted by electromagnetic bearings. Unlike conventional tailing pad bearings, electromagnetic bearings essentially do not require lubricating oil, and use the magnetic force of electromagnets to levitate the rotor and support the rotor in a non-contact movable manner. Therefore, the rotor can be held in as accurate a position as possible, and a high bearing damping force can be obtained at the rotor's third critical speed. As a result, the rotational speed of the rotor of each compressor can be increased, and the shape of the impeller attached to the rotor can be made smaller, so that the entire multistage compressor can be made smaller.

【0018】第2の発明は、前記第1の発明によって各
圧縮機のロータの回転速度を高速化できるので、低圧段
圧縮機のロータの回転速度を高圧段圧縮機のロータの回
転速度まで高めるものである。したがって、増速機を不
要にし、かつカップリングの数を減少することができ、
これにより、多段圧縮機全体の軸方向の長さをさらに小
形化することができる。
[0018] In a second invention, since the rotational speed of the rotor of each compressor can be increased according to the first invention, the rotational speed of the rotor of the low-pressure stage compressor is increased to the rotational speed of the rotor of the high-pressure stage compressor. It is something. Therefore, it is possible to eliminate the need for a speed increaser and reduce the number of couplings.
Thereby, the axial length of the entire multistage compressor can be further reduced.

【0019】第3の発明は、前記第1の発明によって高
圧段圧縮機のロータに装着された羽根車の形状を小形化
でき、これによってロータの支持重量を低減できるので
、高圧段圧縮機の1ケーシング内に設置される羽根車の
数を増加し、圧縮比を高めるものである。したがって、
高圧段圧縮機のケーシングおよびカップリングの数を減
少することができ、これによって多段圧縮機全体をさら
に小形化することができる。
[0019] The third invention is that the shape of the impeller attached to the rotor of the high-pressure stage compressor can be reduced in size according to the first invention, and the supporting weight of the rotor can thereby be reduced. The number of impellers installed in one casing is increased to increase the compression ratio. therefore,
The number of casings and couplings of the high-pressure stage compressor can be reduced, which allows the overall multi-stage compressor to be further miniaturized.

【0020】第4の発明は、電磁石に対するロータの変
位量を変位センサによって検出し、検出結果に基いて電
磁石への電流を制御手段により制御するものである。し
たがって、軸受の剛性と、ロータの3次危険速度上にお
ける高い軸受減衰力をさらに向上することができる。
[0020] In a fourth aspect of the invention, the amount of displacement of the rotor with respect to the electromagnet is detected by a displacement sensor, and the current to the electromagnet is controlled by a control means based on the detection result. Therefore, the rigidity of the bearing and the high bearing damping force at the tertiary critical speed of the rotor can be further improved.

【0021】第5の発明は、電磁軸受に、該電磁軸受と
、ロータとのギャップよりも小さいギャップを有する補
助軸受を設けたものである。したがって、電磁軸受が故
障したり、電流の供給が停止したりしてロータが自力で
電磁軸受に落下し、ロータの外表面、各圧縮機に損傷を
与えるのを防止することができる。
In a fifth aspect of the invention, the electromagnetic bearing is provided with an auxiliary bearing having a gap smaller than the gap between the electromagnetic bearing and the rotor. Therefore, it is possible to prevent damage to the outer surface of the rotor and each compressor caused by the rotor falling onto the electromagnetic bearing by itself due to failure of the electromagnetic bearing or interruption of current supply.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を示す図面について説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Below, drawings showing embodiments of the present invention will be described.

【0023】図1および図2は本発明の一実施例を示す
概念図、図3は図1に示す実施例で使用している一軸多
段遠心圧縮機の拡大縦断面図、図4は図1および図2に
示す実施例で使用する電磁軸受の模式図である。
1 and 2 are conceptual diagrams showing one embodiment of the present invention, FIG. 3 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of a single-shaft multistage centrifugal compressor used in the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram of an electromagnetic bearing used in the embodiment shown in FIG. 2. FIG.

【0024】その図1に示す実施例の流体機械では、高
圧段圧縮機1と低圧段圧縮機3、および駆動機10とが
、カップリング11,12を介して直列に連結されてい
る。また図2に示すように両軸駆動機22を使用すれば
、高圧段圧縮機1と低圧段圧縮機3を両軸駆動機22の
両側に、カップリング11,12を介して直列に連結す
ることもできる。
In the fluid machine of the embodiment shown in FIG. 1, a high-pressure stage compressor 1, a low-pressure stage compressor 3, and a drive unit 10 are connected in series via couplings 11 and 12. Furthermore, if a double-shaft drive machine 22 is used as shown in FIG. You can also do that.

【0025】前記高圧段圧縮機1および低圧段圧縮機3
とも、図3に示すように、ケーシング5と、ロータ6と
、このロータ6には図6に示す従来機よりも多く多段に
装着された羽根車7と、スラストカラー15、およびロ
ータ6のラジアル方向を支持する電磁軸受17と、ロー
タ6のスラスト方向を支持する電磁軸受18、さらに補
助軸受23と、スリーブ24とを有して構成されている
[0025] The high pressure stage compressor 1 and the low pressure stage compressor 3
As shown in FIG. 3, the rotor 6 includes a casing 5, a rotor 6, an impeller 7 mounted on the rotor 6 in more stages than the conventional machine shown in FIG. It includes an electromagnetic bearing 17 that supports the rotor 6 in the thrust direction, an electromagnetic bearing 18 that supports the thrust direction of the rotor 6, an auxiliary bearing 23, and a sleeve 24.

【0026】前記低圧段圧縮機3のロータ6と駆動機1
0とは、カップリング11により互いに連結されている
The rotor 6 and drive unit 1 of the low-pressure stage compressor 3
0 are connected to each other by a coupling 11.

【0027】前記低圧段圧縮機3のロータ6と高圧段圧
縮機1のロータ6とは、カップリング12により互いに
連結されている。
The rotor 6 of the low-pressure compressor 3 and the rotor 6 of the high-pressure compressor 1 are connected to each other by a coupling 12.

【0028】前記両軸駆動機22と低圧段圧縮機3のロ
ータ6とは、カップリング11により互いに連結されて
いる。
The double-shaft drive machine 22 and the rotor 6 of the low-pressure stage compressor 3 are connected to each other by a coupling 11.

【0029】前記両軸駆動機22と高圧段圧縮機1のロ
ータ6とは、カップリング12により互いに連結されて
いる。
The double-shaft drive machine 22 and the rotor 6 of the high-pressure stage compressor 1 are connected to each other by a coupling 12.

【0030】前記高圧段圧縮機1および低圧段圧縮機3
のロータ6は、それぞれ電磁式ラジアル軸受17あるい
は、電磁軸受が消磁した場合には補助軸受23により支
持される。この電磁式ラジアル軸受17と、補助軸受2
3は、当該ロータ6の両端部に設けられている。
[0030] The high pressure stage compressor 1 and the low pressure stage compressor 3
The rotors 6 are each supported by an electromagnetic radial bearing 17 or an auxiliary bearing 23 when the electromagnetic bearing is demagnetized. This electromagnetic radial bearing 17 and the auxiliary bearing 2
3 are provided at both ends of the rotor 6.

【0031】前記高圧段圧縮機1および低圧段圧縮機3
のロータ6には、それぞれロータ6の一端部にスラスト
カラー15が装着されており、電磁式スラスト軸受18
はこのスラストカラー15をはさんで、その両側に設け
られている。
[0031] The high pressure stage compressor 1 and the low pressure stage compressor 3
A thrust collar 15 is attached to one end of the rotor 6, and an electromagnetic thrust bearing 18 is attached to the rotor 6.
are provided on both sides of the thrust collar 15.

【0032】前記電磁式ラジアル軸受が設置されている
位置のロータ6の外周部には、けい素鋼板をロータ6の
軸方向に積層して作られたスリーブが、ロータ6の両端
部に設けられている。
Sleeves made of silicon steel plates laminated in the axial direction of the rotor 6 are provided on both ends of the rotor 6 on the outer periphery of the rotor 6 at the position where the electromagnetic radial bearing is installed. ing.

【0033】前記電磁軸受17,18は図3に模式的に
示すように、コイル20aを持った電磁石20で構成さ
れている。前記コイル20aは、制御手段19に接続さ
れており、電源としては、直流電流が用いられている。
As schematically shown in FIG. 3, the electromagnetic bearings 17 and 18 are composed of electromagnets 20 having coils 20a. The coil 20a is connected to the control means 19, and uses direct current as a power source.

【0034】前記各電磁軸受17,18の近傍には、位
置センサ21が配置されている。この位置センサ21は
、前記制御手段19に接続されており、制御手段19は
位置センサ21で検出されたロータ6のラジアル方向、
あるいは、スラスト方向の変位置で各電磁軸受17,1
8の電磁石20をPID制御するように構成されている
A position sensor 21 is arranged near each of the electromagnetic bearings 17 and 18. This position sensor 21 is connected to the control means 19, and the control means 19 controls the radial direction of the rotor 6 detected by the position sensor 21,
Alternatively, each electromagnetic bearing 17, 1 may be displaced in the thrust direction.
8 electromagnets 20 are PID-controlled.

【0035】前記補助軸受23は図3に示すように、ラ
ジアル軸受けである電磁軸受17の近傍に設けられてい
る。各補助軸受23は、当該電磁軸受17,18の電磁
石20が消磁され、ロータ6が自重で落下したとき、そ
のロータ6を受け止めるようになっている。
As shown in FIG. 3, the auxiliary bearing 23 is provided near the electromagnetic bearing 17, which is a radial bearing. Each auxiliary bearing 23 is configured to receive the rotor 6 when the electromagnet 20 of the electromagnetic bearings 17 and 18 is demagnetized and the rotor 6 falls due to its own weight.

【0036】この実用例の流体機械では、駆動機10、
あるいは両軸駆動機22によりカップリング11,12
とロータ6を回転させることによって、高圧段圧縮機1
と低圧段圧縮機3を駆動する。
[0036] In the fluid machine of this practical example, the drive machine 10,
Alternatively, the couplings 11 and 12 can be
By rotating the rotor 6, the high pressure stage compressor 1
and drives the low pressure stage compressor 3.

【0037】前記ロータ6の回転時に、電磁軸受17,
18は電磁石20の吸引力により、ロータ6を無潤滑、
非接触で浮上させて支持する。この電磁軸受17,18
によるロータ6の支持中、位置センサ21によりロータ
6のラジアル方向、スラスト方向の変位置を検出し、そ
の検出結果を制御手段19に送り、制御手段19は電磁
石20のコイル20aへの供給電流を調整し、前記ロー
タ6のラジアル方向、スラスト方向の変位量に基づくP
ID制御によりロータ6を安定に支持する。
When the rotor 6 rotates, the electromagnetic bearing 17,
18, the rotor 6 is not lubricated by the attraction force of the electromagnet 20;
Float and support without contact. These electromagnetic bearings 17, 18
While supporting the rotor 6, the position sensor 21 detects displacement of the rotor 6 in the radial and thrust directions, and sends the detection results to the control means 19, which controls the current supplied to the coil 20a of the electromagnet 20. P based on the amount of displacement of the rotor 6 in the radial direction and the thrust direction.
The rotor 6 is stably supported by ID control.

【0038】前記制御手段19におけるPID制御では
、ロータ6の3次危険速度は安定に通過できるように調
整されている。これによりロータ6は3次危険速度より
高い周波数域まで回転速度を上げることができるため、
図5,図6に示す従来機より羽根車7の外径、内径を小
さくすることができ、羽根車7の外径、内径を小さくす
ることによってロータ6にかかる重量が小さくなる。そ
の結果図3に示すように羽根車7の枚数を増やすことが
でき、また図1に示すように高圧段圧縮機2、増速機4
、カップリング13,14を不要とすることができる。
In the PID control in the control means 19, the tertiary critical speed of the rotor 6 is adjusted so that it can pass stably. This allows the rotor 6 to increase its rotational speed to a frequency range higher than the tertiary critical speed.
The outer diameter and inner diameter of the impeller 7 can be made smaller than the conventional machines shown in FIGS. 5 and 6, and by making the outer diameter and inner diameter of the impeller 7 smaller, the weight applied to the rotor 6 is reduced. As a result, as shown in FIG. 3, the number of impellers 7 can be increased, and as shown in FIG.
, the couplings 13 and 14 can be made unnecessary.

【0039】また、この実施例ではロータ6の軸受とし
て電磁軸受け17,18を採用している。したがって、
電磁軸受17,18の電磁石20を消磁すると、ロータ
6が自重で落下する。このとき、この実施例では各電磁
軸受17の近傍に、電磁軸受17,18とロータ6間の
ギャップよりも小さいギャップの補助軸受23によりロ
ータ6を受け止めるようにしている。その結果、ロータ
6の落下によるロータ6自体の外表面、高圧段圧縮機1
および低圧段圧縮機3の損傷を防止することが可能とな
る。
Further, in this embodiment, electromagnetic bearings 17 and 18 are used as bearings for the rotor 6. therefore,
When the electromagnets 20 of the electromagnetic bearings 17 and 18 are demagnetized, the rotor 6 falls under its own weight. At this time, in this embodiment, the rotor 6 is received near each electromagnetic bearing 17 by an auxiliary bearing 23 having a gap smaller than the gap between the electromagnetic bearings 17, 18 and the rotor 6. As a result, the outer surface of the rotor 6 itself due to the fall of the rotor 6, the high pressure stage compressor 1
Also, damage to the low pressure stage compressor 3 can be prevented.

【0040】[0040]

【発明の効果】第1の発明によれば、多段圧縮機におい
て、各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構
成したので、ロータをできるだけ正確な位置に保持する
ことができ、かつロータの3次危険速度上において高い
軸受減衰力を得ることができ、その結果、各圧縮機のロ
ータの回転速度を高速化できる。したがって、ロータに
装着された羽根車の形状を小形化できるので、多段圧縮
機全体を小形化することができる。
[Effects of the Invention] According to the first invention, in a multi-stage compressor, the bearings that support the rotor of each compressor are constituted by electromagnetic bearings, so that the rotor can be held in as accurate a position as possible, and A high bearing damping force can be obtained above the tertiary critical speed of the rotor, and as a result, the rotational speed of the rotor of each compressor can be increased. Therefore, since the shape of the impeller attached to the rotor can be made smaller, the entire multistage compressor can be made smaller.

【0041】第2の発明によれば、多段圧縮機において
、各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構成
し、低圧段圧縮機のロータの回転速度を高圧段圧縮機の
ロータの回転速度まで高めたので、増速機を不要にし、
かつカップリングの数を減少することができ、これによ
り、多段圧縮機全体の軸方向の長さをさらに小形化する
ことができる。
According to the second invention, in the multi-stage compressor, the bearing supporting the rotor of each compressor is constituted by an electromagnetic bearing, and the rotational speed of the rotor of the low-pressure stage compressor is controlled by the rotor of the high-pressure stage compressor. Since the rotation speed has been increased, a speed increaser is no longer required.
In addition, the number of couplings can be reduced, thereby making it possible to further reduce the axial length of the entire multistage compressor.

【0042】第3の発明によれば、多段圧縮機において
、各圧縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構成
し、かつ高圧段圧縮機の1ケーシング内に設置される羽
根車の数を増加し、圧縮比を高めるので、高圧段圧縮機
のケーシングおよびカップリングの数を減少することが
でき、これによって多段圧縮機全体をさらに小形化する
ことができる。
According to the third invention, in the multi-stage compressor, the bearings that support the rotor of each compressor are constituted by electromagnetic bearings, and the number of impellers installed in one casing of the high-pressure stage compressor is As the compression ratio is increased, the number of casings and couplings of the high-pressure stage compressor can be reduced, thereby making it possible to further downsize the entire multi-stage compressor.

【0043】第4の発明によれば、電磁軸受は、ロータ
の周囲に少なくとも2個配置され、磁力で上記ロータを
浮上させて非接触で移動させる電磁石と、上記ロータの
周囲に配置され、上記電磁石に対する上記ロータの変位
量を検出する変位センサと、外変位センサの検出結果に
基いて上記電磁石への電流を制御する制御手段とから構
成されているので、軸受の剛性と、ロータの3次危険速
度上における軸受減衰力をさらに向上することができる
According to the fourth invention, at least two electromagnetic bearings are arranged around the rotor, and include an electromagnet that levitates the rotor using magnetic force and moves it without contact; It is composed of a displacement sensor that detects the amount of displacement of the rotor with respect to the electromagnet, and a control means that controls the current to the electromagnet based on the detection result of the external displacement sensor. Bearing damping force at critical speeds can be further improved.

【0044】第5の発明によれば、電磁軸受に、該電磁
軸受と、ロータとのギャップよりも小さいギャップを有
する補助軸受を設けたので、電磁軸受が故障したり、電
流の供給が停止したりしてロータが自力で電磁軸受に落
下し、ロータの外表面、各圧縮機に損傷を与えるのを防
止することができる。
According to the fifth invention, since the electromagnetic bearing is provided with an auxiliary bearing having a gap smaller than the gap between the electromagnetic bearing and the rotor, there is no possibility that the electromagnetic bearing will malfunction or the current supply will stop. This prevents the rotor from falling onto the electromagnetic bearing by itself and damaging the outer surface of the rotor and each compressor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention.

【図3】図1に示す実施例で使用している一軸多段遠心
圧縮機の拡大縦断面図。
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of the single-shaft multistage centrifugal compressor used in the embodiment shown in FIG. 1.

【図4】図1および図3に示す実施例で使用している電
磁軸受の模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram of an electromagnetic bearing used in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3.

【図5】従来技術を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a prior art.

【図6】図5で使用している一軸多段遠心圧縮機の従来
技術を示す拡大縦断面図。
FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view showing a conventional single-shaft multistage centrifugal compressor used in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  高圧段圧縮機 2  高圧段圧縮機 3  低圧段圧縮機 4  増速機 5  ケーシング 6  ロータ 7  羽根車 8  ラジアル軸受 9  スラスト軸受 10  駆動機 11  カップリング 12  カップリング 13  カップリング 14  カップリング 15  スラストカラー 17  電磁式ラジアル軸受 18  電磁式スラスト軸受 19  制御手段 20  電磁石 20a  コイル 21  位置センサ 22  両軸駆動機 23  補助軸受 1 High pressure stage compressor 2 High pressure stage compressor 3. Low pressure stage compressor 4 Speed increaser 5 Casing 6 Rotor 7 Impeller 8 Radial bearing 9 Thrust bearing 10 Drive machine 11 Coupling 12 Coupling 13 Coupling 14 Coupling 15 Thrust collar 17 Electromagnetic radial bearing 18 Electromagnetic thrust bearing 19 Control means 20 Electromagnet 20a coil 21 Position sensor 22 Double shaft drive machine 23 Auxiliary bearing

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  駆動機と、低圧段圧縮機と、該低圧段
圧縮機のロータの回転速度を調整する増速機と、高圧段
圧縮機とから構成された多段圧縮機において、上記各圧
縮機のロータを支持する軸受を電磁軸受にて構成したこ
とを特徴とする多段圧縮機。
Claim 1. A multi-stage compressor comprising a drive machine, a low-pressure stage compressor, a speed increaser for adjusting the rotational speed of a rotor of the low-pressure stage compressor, and a high-pressure stage compressor, in which each compression A multi-stage compressor characterized in that the bearing that supports the rotor of the machine is composed of an electromagnetic bearing.
【請求項2】  駆動機と、低圧段圧縮機と、該低圧段
圧縮機のロータの回転速度を調整する増速機と、高圧段
圧縮機と、該高圧段圧縮機、上記増速機および上記低圧
段圧縮機と連結するカップリングとから構成された多段
圧縮機において、上記各圧縮機のロータを支持する軸受
を電磁軸受にて構成し、上記低圧段圧縮機のロータの回
転速度を上記高圧段圧縮機のロータの回転速度まで上昇
させることを特徴とする多段圧縮機。
2. A drive machine, a low-pressure compressor, a speed increaser for adjusting the rotational speed of a rotor of the low-pressure compressor, a high-pressure compressor, the high-pressure compressor, the speed increaser, and In a multi-stage compressor comprising the above-mentioned low-pressure stage compressor and a connecting coupling, the bearing supporting the rotor of each of the above-mentioned compressors is constituted by an electromagnetic bearing, and the rotational speed of the rotor of the above-mentioned low-pressure stage compressor is controlled as above. A multi-stage compressor characterized by increasing the rotational speed to the rotor speed of a high-pressure stage compressor.
【請求項3】  駆動機と、1つのケーシングを有する
低圧段圧縮機と、該低圧段圧縮機のロータの回転速度を
調整する増速機と、複数のケーシングを有する高圧段圧
縮機と、該高圧段圧縮機、上記増速機および上記低圧段
圧縮機を連結するカップリングとから構成された多段圧
縮機において、上記各圧縮機のロータを支持する軸受を
電磁軸受にて構成し、かつ上記各ケーシング内に設置さ
れた羽根車の枚数を増加し、圧縮比を高めることを特徴
とする多段圧縮機。
3. A drive machine, a low-pressure compressor having one casing, a speed increaser for adjusting the rotation speed of a rotor of the low-pressure compressor, a high-pressure compressor having a plurality of casings, and a high-pressure compressor having a plurality of casings. A multi-stage compressor comprising a high-pressure compressor, a speed increaser, and a coupling connecting the low-pressure compressor, wherein a bearing supporting a rotor of each compressor is an electromagnetic bearing; A multi-stage compressor characterized by increasing the number of impellers installed in each casing to increase the compression ratio.
【請求項4】  前記電磁軸受は、ロータの周囲に少な
くとも2個配置され、磁力で上記ロータを浮上させて非
接触で移動させる電磁石と、上記ロータの周囲に配置さ
れ、上記電磁石に対する上記ロータの変位量を検出する
変位センサと、該変位センサの検出結果に基いて上記電
磁石への電流を制御する制御手段とから構成されたこと
を特徴とする請求項1もしくは2もしくは3記載の多段
圧縮機。
4. At least two of the electromagnetic bearings are arranged around the rotor, and include an electromagnet that levitates the rotor using magnetic force and moves it without contact; The multi-stage compressor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is comprised of a displacement sensor that detects the amount of displacement, and a control means that controls the current to the electromagnet based on the detection result of the displacement sensor. .
【請求項5】  前記電磁軸受は、該電磁軸受と、前記
ロータとのギヤップよりも小さいギャップを有する補助
軸受を備えていることを特徴とする請求項1もしくは2
もしくは3記載の多段圧縮機。
5. The electromagnetic bearing includes an auxiliary bearing having a gap smaller than a gap between the electromagnetic bearing and the rotor.
Or the multistage compressor described in 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016042639A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 三菱重工コンプレッサ株式会社 Compressor system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016042639A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 三菱重工コンプレッサ株式会社 Compressor system
JPWO2016042639A1 (en) * 2014-09-18 2017-04-27 三菱重工コンプレッサ株式会社 Compressor system

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