JPH11101196A - 圧縮機ストールの事前検知方法 - Google Patents
圧縮機ストールの事前検知方法Info
- Publication number
- JPH11101196A JPH11101196A JP26171697A JP26171697A JPH11101196A JP H11101196 A JPH11101196 A JP H11101196A JP 26171697 A JP26171697 A JP 26171697A JP 26171697 A JP26171697 A JP 26171697A JP H11101196 A JPH11101196 A JP H11101196A
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- JP
- Japan
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- stall
- sensor
- rotor blade
- flow velocity
- detecting
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- Pending
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮機のストールを回避すべく、パートスパ
ンストールの発生を事前に検知できる圧縮機ストールの
事前検知方法を提供する。 【解決手段】 圧縮機１０で発生するストールを検知す
る方法において、動翼１５の直後に流速或いは全圧を検
知するセンサ１６を設け、そのセンサ出力の波形よりス
トール限界を検知するようにしたものである。
ンストールの発生を事前に検知できる圧縮機ストールの
事前検知方法を提供する。 【解決手段】 圧縮機１０で発生するストールを検知す
る方法において、動翼１５の直後に流速或いは全圧を検
知するセンサ１６を設け、そのセンサ出力の波形よりス
トール限界を検知するようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン
等の圧縮機で発生するストールを事前に検知するための
圧縮機ストールの事前検知方法に関するものである。
等の圧縮機で発生するストールを事前に検知するための
圧縮機ストールの事前検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジン、ガスタービン等の圧
縮機は、空気流量を絞っていくと圧力上昇のピーク近傍
で圧縮機全体がストール（以下全体ストールという）と
いう非定常現象を起こし、著しい作動効率の低下を起こ
す。
縮機は、空気流量を絞っていくと圧力上昇のピーク近傍
で圧縮機全体がストール（以下全体ストールという）と
いう非定常現象を起こし、著しい作動効率の低下を起こ
す。
【０００３】このため、従来の圧縮機は全体ストール発
生点から十分離れた点で運転し、性能を十分生かしきれ
ていない。
生点から十分離れた点で運転し、性能を十分生かしきれ
ていない。
【０００４】全体ストールの前にロータ翼端より発生、
進展するパートスパン・ローティングストール（以下パ
ートスパンストールという）が先行することが知られて
おり、これを観測して何らかのアクションにより全体ス
トールを回避することは困難である。
進展するパートスパン・ローティングストール（以下パ
ートスパンストールという）が先行することが知られて
おり、これを観測して何らかのアクションにより全体ス
トールを回避することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、この部位
に、高速ジェットを吹き付けて、パートスパンストール
の萌芽を吹き飛ばし、パートスパンストールの発生を遅
らせて全体スパンストールを抑制することは、可能であ
るが、パートスパンストールが発生しても圧縮機全体か
ら見れば正常に稼動しており、パートスパンストールを
観測することは困難であり、仮にパートスパンストール
を観測しても、パートスパンストールは、非常に短時間
に、圧縮機全体ストールに発展するので、これらが実際
に現れ、これを観測してから回避動作を始めたのでは遅
すぎるため、全体ストールを回避することは理論的に困
難である。
に、高速ジェットを吹き付けて、パートスパンストール
の萌芽を吹き飛ばし、パートスパンストールの発生を遅
らせて全体スパンストールを抑制することは、可能であ
るが、パートスパンストールが発生しても圧縮機全体か
ら見れば正常に稼動しており、パートスパンストールを
観測することは困難であり、仮にパートスパンストール
を観測しても、パートスパンストールは、非常に短時間
に、圧縮機全体ストールに発展するので、これらが実際
に現れ、これを観測してから回避動作を始めたのでは遅
すぎるため、全体ストールを回避することは理論的に困
難である。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、圧縮機のストールを回避すべく、パートスパンスト
ールの発生を事前に検知できる圧縮機ストールの事前検
知方法を提供することにある。
し、圧縮機のストールを回避すべく、パートスパンスト
ールの発生を事前に検知できる圧縮機ストールの事前検
知方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、圧縮機で発生するストールを検知
する方法において、動翼の直後に流速或いは全圧を検知
するセンサを設け、そのセンサ出力の波形よりストール
限界を検知するようにしたものである。
に請求項１の発明は、圧縮機で発生するストールを検知
する方法において、動翼の直後に流速或いは全圧を検知
するセンサを設け、そのセンサ出力の波形よりストール
限界を検知するようにしたものである。
【０００８】請求項２の発明は、センサ出力を高速フー
リエ変換でスペクトル分析し、そのスペクトル強度より
ストール限界を検知する請求項１記載の圧縮機ストール
の事前検知方法である。
リエ変換でスペクトル分析し、そのスペクトル強度より
ストール限界を検知する請求項１記載の圧縮機ストール
の事前検知方法である。
【０００９】請求項３の発明は、センサ出力データを単
位時間毎に積分し、その積分値よりストール限界を検知
する請求項１記載の圧縮機ストールの事前検知方法であ
る。
位時間毎に積分し、その積分値よりストール限界を検知
する請求項１記載の圧縮機ストールの事前検知方法であ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】図１は、圧縮機１０の吸込側の部分断面図
を示し、ケーシング１１内には回転軸１２が支承され、
かつ空気通路１３が設けられ、その空気通路１３には入
口１３ａ側から順に、動翼１５、静翼１４が多段に設け
られる。
を示し、ケーシング１１内には回転軸１２が支承され、
かつ空気通路１３が設けられ、その空気通路１３には入
口１３ａ側から順に、動翼１５、静翼１４が多段に設け
られる。
【００１２】このケーシング１１には、動翼１５の直後
に位置して流速或いは圧力を検出するセンサ１６が設け
られ、また、動翼１５の入口１３ａ側で、かつ動翼１５
に近接した位置で、その動翼１５に空気を吹き込む空気
吹出ノズル１７が設けられる。
に位置して流速或いは圧力を検出するセンサ１６が設け
られ、また、動翼１５の入口１３ａ側で、かつ動翼１５
に近接した位置で、その動翼１５に空気を吹き込む空気
吹出ノズル１７が設けられる。
【００１３】この空気吹出ノズル１７には、ノズル１７
を開閉する電磁弁１８は設けられる。
を開閉する電磁弁１８は設けられる。
【００１４】センサ１６は、動翼１５で圧縮された空気
の流速或いは圧力を検出し、そのセンサ１６の出力波形
よりストール限界を検出し、パートスパンストールが発
生する前に、例えば電磁弁１８を開いて空気吹出ノズル
１７から動翼１５に向けて空気を吹き出すようになって
いる。
の流速或いは圧力を検出し、そのセンサ１６の出力波形
よりストール限界を検出し、パートスパンストールが発
生する前に、例えば電磁弁１８を開いて空気吹出ノズル
１７から動翼１５に向けて空気を吹き出すようになって
いる。
【００１５】このセンサ１６によるストールの事前検知
方法を図２により説明する。
方法を図２により説明する。
【００１６】先ず、動翼１５は、複数枚の羽根からな
り、動翼１５の出口空気は、動翼１５の一回転で、羽根
毎に周期的な流速乃至圧力変化を伴い、センサ１６は、
この流速或いは全圧変化を経時的に検出し、その波形変
化からストール限界を事前に検知できるようになってい
る。
り、動翼１５の出口空気は、動翼１５の一回転で、羽根
毎に周期的な流速乃至圧力変化を伴い、センサ１６は、
この流速或いは全圧変化を経時的に検出し、その波形変
化からストール限界を事前に検知できるようになってい
る。
【００１７】このセンサ１６で直接的に計測されるの
は、動圧と静圧を合わせた全圧であり、動圧は、全圧か
ら静圧を差し引いた圧力となり、厳密には動圧変化で計
測するのがよいが、静圧変化は、動圧変化より緩やかで
あり、センサ１６の変化分を動圧変化として扱っても支
障はない。
は、動圧と静圧を合わせた全圧であり、動圧は、全圧か
ら静圧を差し引いた圧力となり、厳密には動圧変化で計
測するのがよいが、静圧変化は、動圧変化より緩やかで
あり、センサ１６の変化分を動圧変化として扱っても支
障はない。
【００１８】さて、図２は、センサ１６の全圧（動圧）
変化をＦＦＴ（高速フーリエ変換）にてスペクトル分析
した結果を示したものである。
変化をＦＦＴ（高速フーリエ変換）にてスペクトル分析
した結果を示したものである。
【００１９】アイドル運転の時には、回転数が低く、そ
のスペクトルピーク２０の強度は低く、ストール発生の
問題は生じない。
のスペクトルピーク２０の強度は低く、ストール発生の
問題は生じない。
【００２０】一方、定格運転の時には、回転数は高く、
最高効率で運転中のスペクトルピーク２１の強度は高
く、その全圧（動圧）の経時変化の波形２２は、羽根１
９位置で低下した波形２２ｂとなるものの、羽根１９間
で、フラットで全圧（動圧）の高い波形２２ａを維持し
た変化となる。
最高効率で運転中のスペクトルピーク２１の強度は高
く、その全圧（動圧）の経時変化の波形２２は、羽根１
９位置で低下した波形２２ｂとなるものの、羽根１９間
で、フラットで全圧（動圧）の高い波形２２ａを維持し
た変化となる。
【００２１】この定格運転のとき、空気流量が絞られて
下がってくると、そのスペクトルピーク２１ｃは、点線
２３で示したストール限界近くまで下がるため、そのス
ペクトルピーク２１ｃのピーク値で、ストール限界を事
前に検知する。
下がってくると、そのスペクトルピーク２１ｃは、点線
２３で示したストール限界近くまで下がるため、そのス
ペクトルピーク２１ｃのピーク値で、ストール限界を事
前に検知する。
【００２２】このＦＦＴ解析の速度は、実際の回転速度
が速く解析が間に合わない場合には、その圧力変化の波
形２４から検知する。
が速く解析が間に合わない場合には、その圧力変化の波
形２４から検知する。
【００２３】パートスパンストールが発生する際には、
図２の右上に示すように羽根１９の表面から空気流２５
が剥離し、パートスパンストールの前兆となるランド２
６が発生する。この直前の全圧（動圧）変化の波形２４
は、全圧（動圧）の高い部分２４ａは短く、羽根１９位
置まで漸次低下した波形２４ｂとなる変化となるため、
この波形２４を単位時間当たりで積分することで、その
積分値は、最高効率の波形２２の積分値と比べて十分に
少なくなるため、事前にその値を設定しておけば、スト
ール限界を事前に検知することができる。
図２の右上に示すように羽根１９の表面から空気流２５
が剥離し、パートスパンストールの前兆となるランド２
６が発生する。この直前の全圧（動圧）変化の波形２４
は、全圧（動圧）の高い部分２４ａは短く、羽根１９位
置まで漸次低下した波形２４ｂとなる変化となるため、
この波形２４を単位時間当たりで積分することで、その
積分値は、最高効率の波形２２の積分値と比べて十分に
少なくなるため、事前にその値を設定しておけば、スト
ール限界を事前に検知することができる。
【００２４】ストール限界を検知した後は、ストール回
避のために、図１に示した空気吹込ノズル１７より動翼
１５に向けて空気を吹き込むことで、圧縮機のアクティ
ブ・ストール・コントロールが行える。
避のために、図１に示した空気吹込ノズル１７より動翼
１５に向けて空気を吹き込むことで、圧縮機のアクティ
ブ・ストール・コントロールが行える。
【００２５】ストール限界を事前に検知することで、圧
縮機のアクティブ・ストール・コントロールが行え、圧
縮機の性能を大幅に向上させ、ジェットエンジンやガス
タービンの性能を大幅に向上することができる。
縮機のアクティブ・ストール・コントロールが行え、圧
縮機の性能を大幅に向上させ、ジェットエンジンやガス
タービンの性能を大幅に向上することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、動翼の出
口の流速或いは全圧（動圧）変化をみることでストール
限界を事前に検知することができる。
口の流速或いは全圧（動圧）変化をみることでストール
限界を事前に検知することができる。
【図１】本発明における圧縮機の部分断面図である。
【図２】本発明において、ストールを事前に検知するた
めの説明図である。
めの説明図である。
１１ ケーシング １５ 動翼 １６ センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機で発生するストールを検知する方
法において、動翼の直後に流速或いは全圧を検知するセ
ンサを設け、そのセンサ出力の波形よりストール限界を
検知することを特徴とする圧縮機ストールの事前検知方
法。 - 【請求項２】 センサ出力を高速フーリエ変換でスペク
トル分析し、そのスペクトル強度よりストール限界を検
知する請求項１記載の圧縮機ストールの事前検知方法。 - 【請求項３】 センサ出力データを単位時間毎に積分
し、その積分値よりストール限界を検知する請求項１記
載の圧縮機ストールの事前検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26171697A JPH11101196A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 圧縮機ストールの事前検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26171697A JPH11101196A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 圧縮機ストールの事前検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101196A true JPH11101196A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17365722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26171697A Pending JPH11101196A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 圧縮機ストールの事前検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101196A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10662959B2 (en) | 2017-03-30 | 2020-05-26 | General Electric Company | Systems and methods for compressor anomaly prediction |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP26171697A patent/JPH11101196A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10662959B2 (en) | 2017-03-30 | 2020-05-26 | General Electric Company | Systems and methods for compressor anomaly prediction |
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