JPS58155206A - タ−ボ形流体機械における可変静翼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は軸流圧縮１衰、軸流タービン等のターボ形流
庫１女械におけるｉＪ度静翼市１」１卸装酋１Ｃ］力す
るものである。 ＩＩＩＩｌｌ流圧紬１女、細流タービン寺の動翼をＭす
るターボ形流座域械は、虐に設計状態で運転されている
わけではない。起動から設４回頼に至る筐での低回転数
運転状態では、流れは設計状態から大きくけずれ、Ｋｈ
翼が失速を起こしたり、サージングに入ったりする。こ
うした場合、ターホ形流不愼械の作動は不女足となり、
真に強いｆ動力が作用して、翼が破損する事故を起こす
事が多い。これを防ぐ手段としては、口ｆ変靜翼制御と
抽気の２橿の方法が匠米から広く用いられている。 第１図により便米の代表的な目ｆ変静痙制御法を軸流圧
締機の場合をレリにとり説明する。図にあ・いて、犬、
脈は軸流圧締機の流址圧力符性をボす曲線、ｆｆ−は起
動から設計４転点までの作動勿示す曲線、一点破Ｍはそ
の左上方領域では翼の失速あるいはサージングｆ：発生
する限界を示す曲線である。したがって谷回転ａ　ｎ　
ｖｃおいて、翼の失速あるいはサージングが発生しない
ようＶＣ靜ＪＲ取付角度ξを決足しなければならな”ｏ
　Ｌかし、従来のｌ：ＩＴ変静Ｎ　ｍｌＪ御法では、こ
の静翼取付角度ξを軸流圧縮候の本運転に先たち、あら
かじめ実験によって谷回転叔ｎ二ｎ１．ｎ２．・・・・
・・における靜ｇ取付角度を求めておく必要があるので
、余分な開兄時間を必要としていた。また、回転数ｎを
一短直で運転していても、吸込空気

【ｄ度お・工び吸込
仝気圧力が変化すると貞置流鎗は変化するので空気の流
れは増速および減速状態となる。したがって、１１１Ｊ
′支靜漉直区のＩｘｉＪ翼に対する流れの入射角度は設
計点（Ｄ、Ｐ、　）からはずれてし筐い、性能が低−［
するという欠点があった。 この発明は、上記の点に鑑み、動翼に対する流れの入射
角を常に自動的にかつ破過に但］呻できるようにしたタ
ーボ形流陣域砿における可変静翼制御ｌｌ４Ｉ装置を得
ることを目的とするものである。 この発明の時機は、ケーシングにより、購成される壌状
流命内のケーソング内囲ｖｃ取付けらｎた靜−と、この
靜ｌｉｔ間に配置される動翼を備えるａ　−タとを有す
るターボ形流坏４浅械において、前記静翼の最前段のも
のを回転自在な目」゛震静翼とすると共に、この静翼に
全圧検出土段を設け、かつこの静翼の前面付近のケーノ
ング内＠には静圧検出手段を設け、前記全圧検出手段に
エリ検知された圧力と静圧構出手段ｌこより検知された
圧力をイス１ｇ号に麦侠する圧力変換器と、吸込仝気温
度を検出する温度検出器と、吸込空気圧力を検出する圧
力検出器と、前記ロータの回転数を検出する回転数検出
器と、こ几らによって検出されたデータＩｒ：基に前日
ピｏＪ変靜繭直後の動画′＼の流れの入射角度が最適に
なる工うな前記可変静翼の取付は角１屍を求める■琳装
置と、該演算装置からの信号により一工変静買の取付角
度をｆｆするための１ｈ竹を口ｆ変静翼哉１再に与える
制御装置ｄと全備えた点にある。 次ＶＣ、ト述した奈発明装置によって、動翼への入射角
度が最適になるような静翼収Ｕ角匿を求める原理を説明
する。谷手取または谷検出益により検知さ７したデータ
のうら全圧をＰ　Ｔ　、静圧ｆ：Ｐ　ｓ吸込空気圧力ｋ
　Ｔ　ｏとすると、動Ｒ直前における軸ガ向速）ｇ−Ｃ
、ｉｄ次式で表わさｎる。 −−で− ここに、γ：空気の比熱比 Ｒ：梁成の気不足数 Ｔｏ：吸込空気圧力 また、１エメ静＠　ｔｉｔ、出角Ｊ蔓αは次式で衣わさ
れる。 γ：動翼の半径 β：動翼に対する流れの破過流入角度 式（１）、（２）式から得られる結果と、即知であるこ
のｌ＝Ｔ変靜翼静翼形状とからり変靜真の取付角度を求
めることができる。前６己の式（１）、（２）の眞昇は
演葬装置で行ない、その演算結果の信号により制御装置
をＲＬ、てｏＪ変静翼磯溝を駆動する。したがって、−
１随圧縮愼の杢Ｊ４転に先たち、静翼取付は角度ｋｈら
かしめ求める試験は不必要で、圧縮１幾の開発時１…の
ｆｆｌ縮化が図れる。また、吸込生気状態が変化しても
、動静に対する流れの入射角度を常に自動的にかつＭ迩
に保てるため性能同上が達成できるという効果がある。 以Ｆ１　この発明の一実施例を＠流圧−模の場合を例に
とり第２図２よび第３図により具体的に説明する。第２
図において、１はケーシング、２はケーシングＩｖＣ工
り慣成される環状流路内のケーシング内１ｆｌｌＶ′Ｃ
取付けられた静翼で、この静翼２は圧紬愼の段数に応じ
て復数段設直される。３は静翼２１１５に自己−されて
しるＩｄＪ翼、４は動翼３を取付けているロータである
。靜Ｊｉ（２のうち最前段の靜Ｉｔ２ａは回転自在なｒ
＝Ｊ変静翼となっており、その前縁部には全圧検出手段
である小孔５が設けられている。この小孔５で検知した
全圧は、静翼２ａに設けた導孔６、および導管７を介し
てケーシング３外に設けられた圧力変換器８へと導ひか
れるように構成されている。また、この圧力変換器８に
は、前記可変静翼２ａの前面付近のケーンング内面に設
けられた静圧検出手段で必る壁圧孔９で検知された静圧
が導管１０を介して導かれ、ここでその圧力全電気１ｇ
号に変換する。１１は吸込仝気温度を検出する温度検出
器、１２は吸込空気状態を検出する圧力検出器、１３け
ロータの回転数を検出する回転数検出器で、これによっ
て検出されたデータＶｉ演算装置１４に入力される。演
算装置１４では、これらのデータを基に前記可変静翼２
ａ直恢のｄ翼３ａに対する流れの入射角度が最適となる
静翼２ａの取付は角度を算出し、この信号を制御装置１
５を介して指令を出し、可変静翼磯傳１６を駆動して、
静翼２ａの取付角度を制御する。 次に第３図により、ロータの回転数が変化した場合にお
ける静ｇ２ａの取付角度の１ｔＴＩＪ御量についてＩ説
明する。前述したように、谷検出手段または谷検出器か
らのデータにより流れの軸方同速度Ｃ４、動翼３ａのＪ
１８ｉ１速度ｌが求まる。また、動翼３ａに対する流れ
の相対入射内置βは、動翼３ａの形状工す既知の値であ
る。したがって、第３（ｂ）図に示すように速度三角形
ＡＢＣが幾何学的に定まり、静翼２ａからの流れの絶対
流出内反αが算出できる。また同１未の考えガから、ロ
ータ回転数がＬ】′（動翼３ａの周速度二〇′）に変化
した時の速度三角形ＡＢ’Ｃ’が求まり、静翼２ａから
の絶対流出角度α′がｎ出できる。すなわち、回転数が
ｎからｎ′に変化した時の静翼２ａの市ＩＨＩＩ４１１
Δαは次式により求めることができる。 Δα＝α′−α　　　　　　　　　・・・（３）本実施
例によれば、あらかじめ谷回私数における静翼の取付角
ｌ屍を求めて訃かｌ〈ても、自動的に静翼取付角祇を制
御することができ、吸込空気状態が変化しても動ｍｌ／
こ対する流れの入射角を常に自動的にかつ破−に保つこ
とができる。さらに本実施的によれば、全圧取出手段を
小孔５より構成しているので、全圧収出棒などを壌状流
昂内に挿入する必要がなく、シたがって性能に悪形書を
及ばずことなく静翼取付角度を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の代表的な可変靜ＩＩＬ＋ｆｉｌＪ御法を
説明する図で、軸流圧締機における回転数と静翼取付角
ｔＬとの関係を示す線図、第２図は本発明装置の一実施
例を一部断面にて示す慣成図、第３図は第２図に示す一
実施例の動作を説明する図で、（ａ）図は１段目の静翼
と動翼のみを示す平面図、（ｂ）図は動翼の入口におけ
る遠戚三角形を示す図である。 １・・・ケーゾング、２・・・静翼、２ａ・・・可変静
翼、３・・・動翼、３ａ・・・ｃｉ（変静翼直後の動翼
、４・・・ロータ、５・・・小孔（全圧検出手段）、訃
・・圧力変換器、９・・・壁圧孔（静圧検出手段）、１
１・・・温度検出器、１２・・・圧力検出器、１３・・
・回転数検出器、１４・・・演算装置、１５・・・制御
装置、１６・・・口’Ｊ変靜静翼惧。 不　　１　　国 凰ｌ ｆＪ３ （丈ジ 承 ＼ 匣ｌ昧方向 Ｃｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシングにより構成される環状流路内のケーシング内
   面に４！呵けられた静４と、前記静翼間に配置される動
   翼を備えるロータとを有するターボ形流体域械において
   、前記静翼の厳前収のものを回転目在ｆｚａＴ変靜翼と
   すると共に、この静翼に全圧検出手段を設け、かつこの
   静翼の前面付近のケーシング内面には静圧検出手段を設
   け、前記全圧検出手段にエリ検知された圧力と静圧検出
   手段により検知された圧力を電気信号に変換する圧力変
   換器と、吸込空気温度を検出する温度検出器と、吸込空
   気圧力を検出する圧力検出器と、前記ロータの回転数を
   検出する回転数検出器と、これらによって検出されたデ
   ータを基に前記可変静翼直後の動翼への流れの入射角１
   式が最適になるような前記０Ｔ夏静翼の取付は角度を求
   める演算装置と、該演算装置からの信号によりａＴ変静
   翼の取付角度を変更するための指情を町変静翼截構に与
   える制御装置とを備えたことを特徴とするターボ形流体
   愼を戒に２ける＝ｒ戻静翼市ＩＪ御装置ｄ０