JPH06249186A - 遠心圧縮機 - Google Patents
遠心圧縮機Info
- Publication number
- JPH06249186A JPH06249186A JP3517893A JP3517893A JPH06249186A JP H06249186 A JPH06249186 A JP H06249186A JP 3517893 A JP3517893 A JP 3517893A JP 3517893 A JP3517893 A JP 3517893A JP H06249186 A JPH06249186 A JP H06249186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- labyrinth
- stage
- fins
- impeller
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】一軸多段遠心圧縮機の羽根車段には、羽根車側
板とステータ間のシールを行うアイラビリンス６と、リ
ターンチャンネル１０の出口から羽根車１出口への漏れ
を防止するステージラビリンス７がある。ステージラビ
リンス７のフィン枚数を、アイラビリンス６のフィン枚
数よりも多くする。また、ステージラビリンス７のフィ
ン高さを、アイラビリンス６のフィン高さよりも低くす
る。 【効果】羽根車アイラビリンスシールはロータ振動を不
安定にするばね作用があり、ステージラビリンスは安定
にするばね作用がある。ロータ振動を安定化するばね作
用を大きくすることができ、遠心圧縮機を安定かつ安全
に運転することができる。
板とステータ間のシールを行うアイラビリンス６と、リ
ターンチャンネル１０の出口から羽根車１出口への漏れ
を防止するステージラビリンス７がある。ステージラビ
リンス７のフィン枚数を、アイラビリンス６のフィン枚
数よりも多くする。また、ステージラビリンス７のフィ
ン高さを、アイラビリンス６のフィン高さよりも低くす
る。 【効果】羽根車アイラビリンスシールはロータ振動を不
安定にするばね作用があり、ステージラビリンスは安定
にするばね作用がある。ロータ振動を安定化するばね作
用を大きくすることができ、遠心圧縮機を安定かつ安全
に運転することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロータの一次危険速度
を超えた回転数で運転される遠心圧縮機のロータ振動の
安定性に関する。
を超えた回転数で運転される遠心圧縮機のロータ振動の
安定性に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の遠心圧縮機の一例を図３により説
明する。図３は羽根車１を複数枚装着したロータが軸受
２で指示されている。ケーシング３には吸込ノズル４，
吐出しノズル５があり、吸込まれたガスは羽根車１で、
順次、圧縮され、吐出しノズルから吐出される。羽根車
で昇圧されたガスは、羽根車入口部のラビリンスシール
と（以下アイラビリンスシール６という）段間のラビリ
ンスシール（以下ステージラビリンスシール７とい
う）、および最終段に設けられたバランスピストンラビ
リンス８によってシールされている。アイラビリンス
は、羽根車出口のガスが羽根車側板とステージ壁面との
すきまを通って羽根車入口へ漏れることを防ぎ、ステー
ジラビリンスは、羽根車段出口（次段羽根車入口）のガ
スがステータとロタ間すきまを通って羽根車出口へ漏れ
ることを防ぎ、バランスピストンラビリンスは昇圧され
たガスが低圧部、例えば、吸込口へ漏れることを防いで
いる。
明する。図３は羽根車１を複数枚装着したロータが軸受
２で指示されている。ケーシング３には吸込ノズル４，
吐出しノズル５があり、吸込まれたガスは羽根車１で、
順次、圧縮され、吐出しノズルから吐出される。羽根車
で昇圧されたガスは、羽根車入口部のラビリンスシール
と（以下アイラビリンスシール６という）段間のラビリ
ンスシール（以下ステージラビリンスシール７とい
う）、および最終段に設けられたバランスピストンラビ
リンス８によってシールされている。アイラビリンス
は、羽根車出口のガスが羽根車側板とステージ壁面との
すきまを通って羽根車入口へ漏れることを防ぎ、ステー
ジラビリンスは、羽根車段出口（次段羽根車入口）のガ
スがステータとロタ間すきまを通って羽根車出口へ漏れ
ることを防ぎ、バランスピストンラビリンスは昇圧され
たガスが低圧部、例えば、吸込口へ漏れることを防いで
いる。
【０００３】ところで、遠心圧縮機の軸−軸受系の振動
の特性方程式は数１のようにあらわされる。
の特性方程式は数１のようにあらわされる。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、Ｍはロータ質量，Ｃはダンビン
グ，ｋはばね，Ｆは外力である。
グ，ｋはばね，Ｆは外力である。
【０００６】この微分方程式であらわされる振動が安定
的であるためには第２項は負でなければならない。軸受
がティルティングパッド軸受のように慣性力の影響を受
けない構造のものであれば図２は負である。しかし、高
速で高圧の遠心圧縮機のような場合にはロータ振動に及
ぼすラビリンスシール部の軸受効果を無視できなくな
る。ラビリンスシール部に生じるダンピングは殆んど影
響しないがほぼ効果はかなり影響する。ラビリンスシー
ル部の漏れ流れが回転方向の旋回成分を持っていると、
シール部のばねはロータが変位したときにロータが回転
している方向に使用する特性を持つ。これをｋｘｙとす
る。旋回流がなければこれとは逆に、ロータが変化した
ときロータが回転している方向と逆方向に作用するばね
特性を持つ。これを−ｋｘｙとする。アイラビリンス，
バランスピストンラビリンスは前者の特性を持ち、ステ
ージラビリンスは後者の特性を持つ。
的であるためには第２項は負でなければならない。軸受
がティルティングパッド軸受のように慣性力の影響を受
けない構造のものであれば図２は負である。しかし、高
速で高圧の遠心圧縮機のような場合にはロータ振動に及
ぼすラビリンスシール部の軸受効果を無視できなくな
る。ラビリンスシール部に生じるダンピングは殆んど影
響しないがほぼ効果はかなり影響する。ラビリンスシー
ル部の漏れ流れが回転方向の旋回成分を持っていると、
シール部のばねはロータが変位したときにロータが回転
している方向に使用する特性を持つ。これをｋｘｙとす
る。旋回流がなければこれとは逆に、ロータが変化した
ときロータが回転している方向と逆方向に作用するばね
特性を持つ。これを−ｋｘｙとする。アイラビリンス，
バランスピストンラビリンスは前者の特性を持ち、ステ
ージラビリンスは後者の特性を持つ。
【０００７】詳細はロータの振動安定不安定制御はモー
ドを考慮しなければならないので、数２のようにあらわ
される。
ドを考慮しなければならないので、数２のようにあらわ
される。
【０００８】
【数２】 Σ（φ・ω・Ｃxx＋φ・ｋxy）＜０ …（数２） 上述したように、アイラビリンスやバランスピストンラ
ビリンスは数２を正にする方向の効果を持ち、実際でも
ロータの自励振動を発生することがあった。
ビリンスは数２を正にする方向の効果を持ち、実際でも
ロータの自励振動を発生することがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、遠心
圧縮機の内部構造を大幅に変えることなく、数２ができ
るだけ負の値で大きくなるようにすることを提供する。
圧縮機の内部構造を大幅に変えることなく、数２ができ
るだけ負の値で大きくなるようにすることを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ステージラビリンスは、
差圧が小さいことや、漏れ流れが圧縮機動力に影響しな
いため、数枚のフィンを設けているにすぎない。しか
し、ステージラビリンスの漏れ流れは、次段羽根車入口
流れの予旋回をなくすように設けられたリターンベーン
出口から漏れ込むために旋回成分を持たない。従って、
上述したようにステージラビリンスシールのばね特性は
ロータ振動を安定させる効果を持っている。つまり、遠
心圧縮機ロータ振動の安定化のために、ステージラビリ
ンスの効果を大きくしようとするものである。
差圧が小さいことや、漏れ流れが圧縮機動力に影響しな
いため、数枚のフィンを設けているにすぎない。しか
し、ステージラビリンスの漏れ流れは、次段羽根車入口
流れの予旋回をなくすように設けられたリターンベーン
出口から漏れ込むために旋回成分を持たない。従って、
上述したようにステージラビリンスシールのばね特性は
ロータ振動を安定させる効果を持っている。つまり、遠
心圧縮機ロータ振動の安定化のために、ステージラビリ
ンスの効果を大きくしようとするものである。
【００１１】そこで、本課題解決のため、ステージラビ
リンスのフィン枚数をアイラビリンスより多くする。さ
らに、特性係数を大きくするため、ラビリンスフィン高
さをアイラビリンスの高さよりも低くしてもよい。
リンスのフィン枚数をアイラビリンスより多くする。さ
らに、特性係数を大きくするため、ラビリンスフィン高
さをアイラビリンスの高さよりも低くしてもよい。
【００１２】
【作用】ステージラビリンスのフィン枚数を多くするこ
とは次のような作用がある。ラビリンスシールのばね特
性は、主にフィンとフィンの間のラビリンス室のガス流
れとロータ表面の回転速度によって決まるので、ラビリ
ンス室の数とばね特性の大きさとはほぼ比例関係にあ
る。従って、ステージラビリンスのフィン枚数を多くす
ることによってロータ振動に対する安定側ばね力を大き
くすることができる。
とは次のような作用がある。ラビリンスシールのばね特
性は、主にフィンとフィンの間のラビリンス室のガス流
れとロータ表面の回転速度によって決まるので、ラビリ
ンス室の数とばね特性の大きさとはほぼ比例関係にあ
る。従って、ステージラビリンスのフィン枚数を多くす
ることによってロータ振動に対する安定側ばね力を大き
くすることができる。
【００１３】また、フィン高さを低くすることは、シー
ル部の軸受効果を強めることによる。従って、ステージ
ラビリンスのフィン高さをアイラビリンスのフィン高さ
よりも低くすることによって、相対的にロータ振動の安
定化力を強くすることができる。
ル部の軸受効果を強めることによる。従って、ステージ
ラビリンスのフィン高さをアイラビリンスのフィン高さ
よりも低くすることによって、相対的にロータ振動の安
定化力を強くすることができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図１，図２を用いて説明す
る。図１は遠心圧縮機の羽根車段の一モデルを示す。任
意段の羽根車１で圧縮されたガスが羽根車側板とステー
タとの間のすきまを通って入口側へ漏れることを防ぐた
めアイラビリンス６が設けてある。羽根車１で昇圧され
たガスはディフューザ９，リターンチャンネル１０で、
さらに静圧上昇して次段羽根車に吸込まれる。リターン
チャンネル１０内に設けられたリターンベーン１０ａ
は、羽根車１から出た流れが持っている旋回成分をリタ
ーンチャンネル内で徐々に減じ、チャンネル出口では旋
回成分が削減するようにしている。
る。図１は遠心圧縮機の羽根車段の一モデルを示す。任
意段の羽根車１で圧縮されたガスが羽根車側板とステー
タとの間のすきまを通って入口側へ漏れることを防ぐた
めアイラビリンス６が設けてある。羽根車１で昇圧され
たガスはディフューザ９，リターンチャンネル１０で、
さらに静圧上昇して次段羽根車に吸込まれる。リターン
チャンネル１０内に設けられたリターンベーン１０ａ
は、羽根車１から出た流れが持っている旋回成分をリタ
ーンチャンネル内で徐々に減じ、チャンネル出口では旋
回成分が削減するようにしている。
【００１５】リターンチャンネルから出た流れが再び羽
根車出口側へ漏れ込むことを防止するため、ステージラ
ビリンス２１が設けてある。本発明の一実施例では、ア
イラビリンス６のフィン枚数が４に対し、ステージラビ
リンスのフィン枚数を６にしている。
根車出口側へ漏れ込むことを防止するため、ステージラ
ビリンス２１が設けてある。本発明の一実施例では、ア
イラビリンス６のフィン枚数が４に対し、ステージラビ
リンスのフィン枚数を６にしている。
【００１６】次に本発明の作用について説明する。
【００１７】アイラビリンスから漏れる流れは、羽根車
出口のガス流れの回転方向の旋回成分を持っている。ア
イラビリンス入口の流れの旋回成分を定量的に求めるに
は、羽根車側板壁面，ステータ壁面の境界層流れ，すき
ま内流れの運動量方程式，連続の式を解く必要がある
が、いずれにしてもラビリンス漏れ流れが回転方向の旋
回成分を持つことにより、シール部に生じるばね効果は
ロータ振動を不安定にするように採用する。
出口のガス流れの回転方向の旋回成分を持っている。ア
イラビリンス入口の流れの旋回成分を定量的に求めるに
は、羽根車側板壁面，ステータ壁面の境界層流れ，すき
ま内流れの運動量方程式，連続の式を解く必要がある
が、いずれにしてもラビリンス漏れ流れが回転方向の旋
回成分を持つことにより、シール部に生じるばね効果は
ロータ振動を不安定にするように採用する。
【００１８】一方、ステージラビリンスの漏れ流れは、
リターンベーンで旋回成分をなくした流れが漏れ込むた
め、旋回成分がない。従って、シール部に生じるばね効
果はロータ振動を安定するように作用する。つまり、軸
受のダンピング効果を補助する効果がある。このばね力
はラビリンス部尾の数にほぼ比例するので、本発明のよ
うにアイラビリンスの部室数よりも多くすることによ
り、従来よりも安定化力を増加することができる。
リターンベーンで旋回成分をなくした流れが漏れ込むた
め、旋回成分がない。従って、シール部に生じるばね効
果はロータ振動を安定するように作用する。つまり、軸
受のダンピング効果を補助する効果がある。このばね力
はラビリンス部尾の数にほぼ比例するので、本発明のよ
うにアイラビリンスの部室数よりも多くすることによ
り、従来よりも安定化力を増加することができる。
【００１９】さらに、図２は本発明の他の実施例を示
す。本図は、ステージラビリンスのフィン高さＨｓを、
アイラビリンスのフィン高さＨE よりも低くしたもので
ある。フィン高さを低くするシール部の軸受効果が強く
なるので、アイラビリンスの不安定力に対し相対的にス
テージラビリンスの安定力を図ることができる。
す。本図は、ステージラビリンスのフィン高さＨｓを、
アイラビリンスのフィン高さＨE よりも低くしたもので
ある。フィン高さを低くするシール部の軸受効果が強く
なるので、アイラビリンスの不安定力に対し相対的にス
テージラビリンスの安定力を図ることができる。
【００２０】図１，図２のステージラビリンスは、単独
でも、組み合せでも用いることができる。
でも、組み合せでも用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、一軸多段遠心圧縮機
で、特に、高速，高圧の圧縮機のロータ振動をより安定
化することができ、ひいては安定で安全なプラント運転
を提供できる。
で、特に、高速，高圧の圧縮機のロータ振動をより安定
化することができ、ひいては安定で安全なプラント運転
を提供できる。
【図１】本発明の遠心圧縮機の任意の羽根車段の断面
図。
図。
【図２】本発明の他の実施例の断面図。
【図３】従来の遠心圧縮機の一例の断面図。
１…羽根車、２…軸受、３…ケーシング、４…吸込ノズ
ル、５…吐出しノズル、６…アイラビリンス、７…ステ
ージラビリンス、８…バランスピストンラビリンス、９
…ディフューザ、１０…リターンチャンネル、１０ａ…
リターンベーン、２１，２２…ステージラビリンス。
ル、５…吐出しノズル、６…アイラビリンス、７…ステ
ージラビリンス、８…バランスピストンラビリンス、９
…ディフューザ、１０…リターンチャンネル、１０ａ…
リターンベーン、２１，２２…ステージラビリンス。
Claims (2)
- 【請求項１】一軸に複数枚の羽根車を装着したロータを
有する遠心圧縮機において、前記羽根車のアイラビリン
スとステージラビリンスの関係を、前記ステージラビリ
ンスのフィン枚数が前記アイラビリンス枚数よりも多く
したことを特徴とする遠心圧縮機。 - 【請求項２】一軸に複数枚の羽根車を装着したロータを
有する遠心圧縮機において、前記羽根車のアイラビリン
スとステージラビリンスの関係を、前記ステージラビリ
ンスのフィン高さが前記アイラビリンスのフィン高さよ
りも低くしたことを特徴とする遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3517893A JPH06249186A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3517893A JPH06249186A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 遠心圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249186A true JPH06249186A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12434603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3517893A Pending JPH06249186A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 遠心圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249186A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2151583A2 (en) | 2008-08-07 | 2010-02-10 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Centrifugal compressor |
| EP2400161A2 (en) | 2010-06-23 | 2011-12-28 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Barrel-shaped centrifugal compressor |
| ITCO20110029A1 (it) * | 2011-07-26 | 2013-01-27 | Nuovo Pignone Spa | Girante centrifuga e turbomacchina |
| KR20230015662A (ko) * | 2021-07-23 | 2023-01-31 | 엘지전자 주식회사 | 터보 압축기 |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP3517893A patent/JPH06249186A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2151583A2 (en) | 2008-08-07 | 2010-02-10 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Centrifugal compressor |
| JP2010038114A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 遠心圧縮機 |
| EP2400161A2 (en) | 2010-06-23 | 2011-12-28 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Barrel-shaped centrifugal compressor |
| US9004857B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-04-14 | Hitachi, Ltd. | Barrel-shaped centrifugal compressor |
| ITCO20110029A1 (it) * | 2011-07-26 | 2013-01-27 | Nuovo Pignone Spa | Girante centrifuga e turbomacchina |
| WO2013014106A1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Nuovo Pignone S.P.A | Centrifugal impeller and turbomachine |
| US9567864B2 (en) | 2011-07-26 | 2017-02-14 | Nuovo Pignone Spa | Centrifugal impeller and turbomachine |
| KR20230015662A (ko) * | 2021-07-23 | 2023-01-31 | 엘지전자 주식회사 | 터보 압축기 |
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