JPH0681605A - 膨張タービン - Google Patents
膨張タービンInfo
- Publication number
- JPH0681605A JPH0681605A JP23086992A JP23086992A JPH0681605A JP H0681605 A JPH0681605 A JP H0681605A JP 23086992 A JP23086992 A JP 23086992A JP 23086992 A JP23086992 A JP 23086992A JP H0681605 A JPH0681605 A JP H0681605A
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- JP
- Japan
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- turbine
- expansion turbine
- main shaft
- valve
- process gas
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、主として低温発生装置において、寒
冷発生のために使用される膨張タービンの制動方式に関
するもので、膨張タービンの取扱の簡素化を図り、ひい
ては製造コストが低減できる膨張タービンを提供するこ
とにある。 【構成】回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具備
した周波数変換器８により作動される電動機ステータ７
の電気エネルギを，けい素鋼等の磁性体からなるロータ
６’に伝達し、機械エネルギに変換することでロータ
６’を取り付けた主軸６によりタービン羽根車１に回転
力を与える。さらに、プロセスガスによりタービン羽根
車１が受ける運動エネルギを回生制動ユニット及び外部
抵抗ユニットにより制動エネルギに変換する。
冷発生のために使用される膨張タービンの制動方式に関
するもので、膨張タービンの取扱の簡素化を図り、ひい
ては製造コストが低減できる膨張タービンを提供するこ
とにある。 【構成】回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具備
した周波数変換器８により作動される電動機ステータ７
の電気エネルギを，けい素鋼等の磁性体からなるロータ
６’に伝達し、機械エネルギに変換することでロータ
６’を取り付けた主軸６によりタービン羽根車１に回転
力を与える。さらに、プロセスガスによりタービン羽根
車１が受ける運動エネルギを回生制動ユニット及び外部
抵抗ユニットにより制動エネルギに変換する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として低温発生装置
における寒冷発生のために使用される膨張タービンの構
造及びその起動方法、または膨張タービンを具備した装
置に関するものである。
における寒冷発生のために使用される膨張タービンの構
造及びその起動方法、または膨張タービンを具備した装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の膨張タービンは、特公昭６０−４
４４８３号公報に記載のように、プロセスガスをタービ
ン羽根車に導入し、該タービン羽根車を回転させる際の
回転部の機械エネルギをタービンの主軸に取り付けた永
久磁石と発電機ステータにて電気エネルギに変換し、外
部に取り付けた負荷部で、電気エネルギを熱エネルギと
して消費させる発電制動方式をとっていた。
４４８３号公報に記載のように、プロセスガスをタービ
ン羽根車に導入し、該タービン羽根車を回転させる際の
回転部の機械エネルギをタービンの主軸に取り付けた永
久磁石と発電機ステータにて電気エネルギに変換し、外
部に取り付けた負荷部で、電気エネルギを熱エネルギと
して消費させる発電制動方式をとっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ター
ビンの主軸に永久磁石を取り付けるため、次のような問
題点があった。(1)永久磁石を主軸に取り付けタービン
を組み立てる際、主軸外の磁性体と永久磁石に吸引作用
が働き、タービンのバランスを取るのが難しい。(2)永
久磁石を主軸に取り付ける際、又は取付け後、永久磁石
及び磁化した主軸に鉄粉等が付着する恐れがあるため、
タービン運転時に発電機ステータと接触したり、鉄粉の
付着状態により回転体にアンバランスが生じる。(3)永
久磁石の経時的変化(劣化)及び強度上の制約による制動
特性の低下などが懸念される。
ビンの主軸に永久磁石を取り付けるため、次のような問
題点があった。(1)永久磁石を主軸に取り付けタービン
を組み立てる際、主軸外の磁性体と永久磁石に吸引作用
が働き、タービンのバランスを取るのが難しい。(2)永
久磁石を主軸に取り付ける際、又は取付け後、永久磁石
及び磁化した主軸に鉄粉等が付着する恐れがあるため、
タービン運転時に発電機ステータと接触したり、鉄粉の
付着状態により回転体にアンバランスが生じる。(3)永
久磁石の経時的変化(劣化)及び強度上の制約による制動
特性の低下などが懸念される。
【０００４】本発明の目的は、膨張タービンの取扱の簡
素化を図り、ひいては製造コストが低減できる膨張ター
ビンを提供することにある。
素化を図り、ひいては製造コストが低減できる膨張ター
ビンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、主軸にけい
素鋼等の磁性体を複数積層してなるロータを取り付け、
該ロータに相対する位置に回生制動ユニット及び外部抵
抗ユニットを具備した周波数変換器により作動される電
動機ステータを取り付けることにより達成される。
素鋼等の磁性体を複数積層してなるロータを取り付け、
該ロータに相対する位置に回生制動ユニット及び外部抵
抗ユニットを具備した周波数変換器により作動される電
動機ステータを取り付けることにより達成される。
【０００６】
【作用】回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具備
した周波数変換器により作動される電動機ステータの電
気エネルギを，けい素鋼等の磁性体からなるロータに伝
達し、機械エネルギに変換することでロータを取り付け
た主軸によりタービン羽根車に回転力を与える。さら
に、プロセスガスによりタービン羽根車が受ける運動エ
ネルギを回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットにより
制動エネルギに変換する。
した周波数変換器により作動される電動機ステータの電
気エネルギを，けい素鋼等の磁性体からなるロータに伝
達し、機械エネルギに変換することでロータを取り付け
た主軸によりタービン羽根車に回転力を与える。さら
に、プロセスガスによりタービン羽根車が受ける運動エ
ネルギを回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットにより
制動エネルギに変換する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は、けい素鋼等の磁性体を複数積層したロータ
６’を取り付けた主軸６の一端にタービン羽根車１を取
り付ける。タービン羽根車１の周囲にはノズル２が設置
されている。一方、主軸６とタービン羽根車１からなる
回転体は、２つのガス潤滑ジャーナル軸受３と、１つの
ガス潤滑スラスト軸受４により支持され、主軸６に取り
付けたロータ６’が回生制動ユニット及び外部抵抗ユニ
ットを具備した周波数変換器８により作動する電動機ス
テータ７の中央に位置している。これら回転体、各軸受
３、４、電動機ステータ７は本体５に格納されていて、
軸受室９と大気とは圧力的にシールされている。本体５
のタービン側と電動機側の間には、タービン室と軸受室
９とを隔てる隔壁が設けられている。この隔壁には、主
軸６が貫通する穴があけられている。この貫通部は、主
軸６の径よりも大きな穴となっており、空隙を有する。
る。図１は、けい素鋼等の磁性体を複数積層したロータ
６’を取り付けた主軸６の一端にタービン羽根車１を取
り付ける。タービン羽根車１の周囲にはノズル２が設置
されている。一方、主軸６とタービン羽根車１からなる
回転体は、２つのガス潤滑ジャーナル軸受３と、１つの
ガス潤滑スラスト軸受４により支持され、主軸６に取り
付けたロータ６’が回生制動ユニット及び外部抵抗ユニ
ットを具備した周波数変換器８により作動する電動機ス
テータ７の中央に位置している。これら回転体、各軸受
３、４、電動機ステータ７は本体５に格納されていて、
軸受室９と大気とは圧力的にシールされている。本体５
のタービン側と電動機側の間には、タービン室と軸受室
９とを隔てる隔壁が設けられている。この隔壁には、主
軸６が貫通する穴があけられている。この貫通部は、主
軸６の径よりも大きな穴となっており、空隙を有する。
【０００８】以下、本実施例の動作を説明する。まず、
回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具備した周波
数変換器８により所定の周波数を持つ電力が電動機ステ
ータ７に供給される。このことにより、けい素鋼等の磁
性体を複数積層したロータ６’に電動機ステータ７から
磁力が与えられ、所定方向に所定の回転数ほど主軸６を
軸としたタービン羽根車１が回転する。一方、ノズル２
により断熱噴流となったプロセスガスは、タービン羽根
車１に流入し、タービン羽根車１を回転させようとする
ため運動エネルギが発生する。この時、電動機ステータ
７に対しては制動エネルギが働くため、回生制動ユニッ
ト及び外部抵抗ユニットにより制動エネルギを吸収す
る。また、前記プロセスガスの一部は、タービン羽根車
１の背面を通って、更に、隔壁の主軸貫通部の空隙を通
って軸受室９内に侵入する。軸受室９内が本体５によっ
て密閉になっているため、侵入したプロセスガスはこの
中に保持され、やがてタービンのノズル出口圧力とバラ
ンスすることになる。軸受３及び４と主軸６との間は、
この侵入したプロセスガスによって潤滑状態が維持され
るので、回転体を浮上させて支持することになる。
回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具備した周波
数変換器８により所定の周波数を持つ電力が電動機ステ
ータ７に供給される。このことにより、けい素鋼等の磁
性体を複数積層したロータ６’に電動機ステータ７から
磁力が与えられ、所定方向に所定の回転数ほど主軸６を
軸としたタービン羽根車１が回転する。一方、ノズル２
により断熱噴流となったプロセスガスは、タービン羽根
車１に流入し、タービン羽根車１を回転させようとする
ため運動エネルギが発生する。この時、電動機ステータ
７に対しては制動エネルギが働くため、回生制動ユニッ
ト及び外部抵抗ユニットにより制動エネルギを吸収す
る。また、前記プロセスガスの一部は、タービン羽根車
１の背面を通って、更に、隔壁の主軸貫通部の空隙を通
って軸受室９内に侵入する。軸受室９内が本体５によっ
て密閉になっているため、侵入したプロセスガスはこの
中に保持され、やがてタービンのノズル出口圧力とバラ
ンスすることになる。軸受３及び４と主軸６との間は、
この侵入したプロセスガスによって潤滑状態が維持され
るので、回転体を浮上させて支持することになる。
【０００９】本実施例によれば、発電制動方式に対し
て、永久磁石が不要であるため取扱が簡便であり、ひい
ては製造コストの低減が可能な膨張タービンが提供でき
る。
て、永久磁石が不要であるため取扱が簡便であり、ひい
ては製造コストの低減が可能な膨張タービンが提供でき
る。
【００１０】次に、図２に本発明の他の実施例であるタ
ービンラインフローを示す。図２において、膨張タービ
ン本体５へプロセスガスを供給するバルブ１０と並列
で、かつ該バルブ１０より上流から分岐するバイパスラ
イン１１及びバイパス用バルブ１２を有する。
ービンラインフローを示す。図２において、膨張タービ
ン本体５へプロセスガスを供給するバルブ１０と並列
で、かつ該バルブ１０より上流から分岐するバイパスラ
イン１１及びバイパス用バルブ１２を有する。
【００１１】以下、本実施例の起動方法を説明する。ま
ず、圧縮機（図示せず）より吐出されたプロセスガスを
バルブ１２を全開にしてバイパスライン１１に流す。次
に、本体５を所定の回転数により起動させると共に、バ
ルブ１０を微開し、本体５の回生制動が可能な範囲でバ
ルブ１０を徐々に開き、最終的に全開する。その後、上
記と同様に本体５の回生制動が可能な範囲にてバルブ１
２を徐閉し、バルブ１２が全閉することにより定常運転
となる。
ず、圧縮機（図示せず）より吐出されたプロセスガスを
バルブ１２を全開にしてバイパスライン１１に流す。次
に、本体５を所定の回転数により起動させると共に、バ
ルブ１０を微開し、本体５の回生制動が可能な範囲でバ
ルブ１０を徐々に開き、最終的に全開する。その後、上
記と同様に本体５の回生制動が可能な範囲にてバルブ１
２を徐閉し、バルブ１２が全閉することにより定常運転
となる。
【００１２】本実施例の起動方法を適用することで、タ
ービン本体５に異常な負荷を与えることなく運転が可能
となり、タービンの信頼性向上に効果がある。
ービン本体５に異常な負荷を与えることなく運転が可能
となり、タービンの信頼性向上に効果がある。
【００１３】次に、図３に本発明のその他の実施例であ
るタービンラインフローを示す。図３において、膨張タ
ービン本体５へプロセスガスを供給するバルブ１０と直
列で、かつ該バルブ１０と膨張タービン本体５の間に可
変ノズル２’を有する。以下、本実施例の起動方法を説
明する。まず、ノズル２’の開度を微開にし、本体５を
所定の回転数により起動させる。次に、圧縮機（図示せ
ず）より吐出されたプロセスガスをバルブ１０を微開に
して本体５に供給し、本体５の回生制動が可能な範囲に
てバルブ１０を徐々に開き、最終的に全開する。その
後、ノズル２’の開度を所定値に設定する。
るタービンラインフローを示す。図３において、膨張タ
ービン本体５へプロセスガスを供給するバルブ１０と直
列で、かつ該バルブ１０と膨張タービン本体５の間に可
変ノズル２’を有する。以下、本実施例の起動方法を説
明する。まず、ノズル２’の開度を微開にし、本体５を
所定の回転数により起動させる。次に、圧縮機（図示せ
ず）より吐出されたプロセスガスをバルブ１０を微開に
して本体５に供給し、本体５の回生制動が可能な範囲に
てバルブ１０を徐々に開き、最終的に全開する。その
後、ノズル２’の開度を所定値に設定する。
【００１４】本実施例の起動方法を適用することで、図
２と同様の効果が得られる。
２と同様の効果が得られる。
【００１５】次に、図４に本発明のその他の実施例であ
るタービンラインフローを示す。図４において、寒冷発
生量の大きい１段目の膨張タービン５から得られる制動
エネルギを回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具
備した周波数変換器８で吸収せず、寒冷発生量の小さい
２段目の膨張タービン５’の回生制動ユニット及び外部
抵抗ユニットを具備した周波数変換器８’の入力として
用い、該膨張タービン５’の駆動及び制動エネルギの吸
収を行なう。
るタービンラインフローを示す。図４において、寒冷発
生量の大きい１段目の膨張タービン５から得られる制動
エネルギを回生制動ユニット及び外部抵抗ユニットを具
備した周波数変換器８で吸収せず、寒冷発生量の小さい
２段目の膨張タービン５’の回生制動ユニット及び外部
抵抗ユニットを具備した周波数変換器８’の入力として
用い、該膨張タービン５’の駆動及び制動エネルギの吸
収を行なう。
【００１６】本実施例によれば、供給電力を効率良く活
用できるため、運転コストの低減に効果がある。
用できるため、運転コストの低減に効果がある。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、発電制動方式に対し
て、永久磁石が不要であるため取扱が簡便であり、ひい
ては製造コストが低減できる。さらに、タービン本体の
信頼性の向上及び複数段の膨張タービンを運転する際の
運転コストの低減にも効果がある。
て、永久磁石が不要であるため取扱が簡便であり、ひい
ては製造コストが低減できる。さらに、タービン本体の
信頼性の向上及び複数段の膨張タービンを運転する際の
運転コストの低減にも効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す回生制動方式膨張ター
ビンの断面図である。
ビンの断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すタービンラインフロ
ー図である。
ー図である。
【図３】本発明のその他の実施例を示すタービンライン
フロー図である。
フロー図である。
【図４】本発明のその他の実施例を示すタービンライン
フロー図である。
フロー図である。
１…タービン羽根車、２…ノズル、２’…可変ノズル、
３…ガス潤滑ジャーナル軸受、４…ガス潤滑スラスト軸
受、５，５’…本体、６…主軸、６’…ロータ、７…電
動機ステータ、８，８’…周波数変換器、９…軸受室、
１０…プロセスガス供給用バルブ、１１…バイパスライ
ン、１２…バイパス用バルブ。
３…ガス潤滑ジャーナル軸受、４…ガス潤滑スラスト軸
受、５，５’…本体、６…主軸、６’…ロータ、７…電
動機ステータ、８，８’…周波数変換器、９…軸受室、
１０…プロセスガス供給用バルブ、１１…バイパスライ
ン、１２…バイパス用バルブ。
Claims (4)
- 【請求項１】高温のプロセスガスが所定の回転数で回転
しているタービン羽根車で断熱膨張し、低温のプロセス
ガスを得る膨張タービンにおいて、回生制動ユニット及
び外部抵抗ユニットを具備した周波数変換器により作動
する電動機ステータと、該タービン羽根車と該電動機ス
テータに相対する位置にあるロータとを直結する主軸を
備え、該主軸のタービン羽根車と反対側の端部にスラス
ト軸受及び該主軸の両端部にジャーナル軸受を設けて該
主軸を支持し、該タービン羽根車、該主軸、該電動機ス
テータ、該スラスト軸受及び該ジャーナル軸受を大気か
ら密閉して同一の本体内に格納すると共に、該本体のタ
ービン側とタービン側にある該ジャーナル軸受との間に
隔壁が設けられ、該隔壁の該主軸の貫通部には、該プロ
セスガスの侵入可能な空隙が設けられていることを特徴
とする膨張タービン。 - 【請求項２】前記膨張タービンにプロセスガスを供給す
るバルブと並列で、かつ該バルブより上流から分岐する
バイパスライン及びバルブを具備したことを特徴とする
請求項１記載の膨張タービン。 - 【請求項３】前記膨張タービンにプロセスガスを供給す
るバルブと直列で、かつ該バルブと膨張タービンの間に
可変ノズルを具備したことを特徴とする請求項１記載の
膨張タービン。 - 【請求項４】前記膨張タービンは、寒冷発生量の大きい
１段目の膨張タービンから得られる制動エネルギを寒冷
発生量の小さい２段目の膨張タービンの電動機の入力と
して用いることを特徴とする低温発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23086992A JPH0681605A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 膨張タービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23086992A JPH0681605A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 膨張タービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681605A true JPH0681605A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=16914586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23086992A Pending JPH0681605A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 膨張タービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681605A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101101344B1 (ko) * | 2009-09-17 | 2012-01-02 | 한국에너지기술연구원 | 작동유체 침투 방지용 유기랭킨사이클용 터보발전기 |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23086992A patent/JPH0681605A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101101344B1 (ko) * | 2009-09-17 | 2012-01-02 | 한국에너지기술연구원 | 작동유체 침투 방지용 유기랭킨사이클용 터보발전기 |
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