JPS62197694A - 圧縮機の旋回失速防止装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮機の旋回失速を防止するための装置に関し
、特に圧力比が高いサージ限界付近で生じる旋回失速の
防止に好適な装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高圧力比の多段軸流圧縮機では翼列がらの流れの剥離に
伴ってセルと呼ばれる部分失速した部分が圧縮機回転数
の約半分の速度で回転するいわゆる旋回失速を起す場合
がある。

第３図に圧縮機の圧力−流量特性線図を示すように、旋
回失速には圧縮機の設計回転数以下の運転曲線上の部分
回転数で生じるもののほかに、圧力比が高いサージ限界
は付近で発生するものがある。前者は一般にセル数とセ
ルの伝播速度を乗じた翼加振周波数が翼の一次固有振動
数より低く、加振力も小さいために翼振動応力は問題に
なるほど大きくならない、一方、後者は圧力が高く加振
力が大きいとともに、セル数が−っであることが多いた
めに軸に対してもアンバランスになるため、翼だけでな
く軸にも多大な振動を励起し、場合によってはそれらの
破損につながる。したがって、圧力比が高いサージ限界
付近で生じる旋回失速の゛重油法や防止のための技術は
重要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

圧力比が高いサージ限界付近で生じる旋回失速は現象そ
のものの把握が困難であり、完全な防止方法、防止装置
が得られていないのが現状である。

在来の一般的な旋回失速の防止方法や装置は圧力比が比
較的低い領域での旋回失速を対象としたものである。そ
の基本的な方法は実験等ず予め求めた圧縮機の圧力−流
量特性に基づき、不安定作動域に入らないように回転数
や静翼角度を制御するものである１例えば、特開昭５３
−７７３０８　、実開昭５１−８７７０９号がある。し
かし、現来の方法では圧力比が高いサージ限界付近で発
生する旋回失速の防止には必ずしも十分とは言えないも
のである。

すなわち ｉ）サージ限界付近では圧縮機の圧力−流量特性を精度
よく求めることが困難である。

ｉｔ）高圧力比の領域では回転数や静翼角度を制御する
だけでは圧縮機の圧力−流量特性を改良するのは困難で
ある。

などの点で不十分である。

本発明は上述の問題を解消するためになされたもので、
圧力比が高いサージ限界付近において発生する旋回失速
を事前に確実に防止し、信頼性の高い圧縮機の旋回失速
防止装置を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点はケーシングの内側に配列された複数の静翼
列と、該静翼列間に配列されて回転する動翼列とからな
る圧縮機において、圧縮機からの空気圧力を導出する導
出手段と、この導出手段によって得られた空気圧力に時
間遅れを生じせしめる遅延素子と、圧縮機からの空気圧
力と遅延素子からの空気圧力が導かれ該空気圧力差によ
って駆動される複動両ロッドシリンダと、複動両ロンド
シリンダに納められるピストンと、ピストンによって作
動するアクチュエータと、圧縮機の吐出側に設けられア
クチュエータによって開閉する放風弁手段を配置するこ
とによって解決される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照し詳細に説明する。

先ず、圧力比が高いサージ限界付近において発生する旋
回失速現象について説明する。第１図は多段軸流圧縮機
において発生した旋回失速の測定結果で、圧縮機のケー
シングにおける壁圧、静翼歪（応力）、そして軸振動の
時刻歴波形図である。

これらの波形の特徴と時間的に次の３段階から構成され
ている。

第１段階・・・急激な圧力変化がほぼ同時刻に圧縮機の
全段で生じるその直後、静圧上昇に伴って翼に高い応力
が生起し、軸振動にも若干の変化が生じる。

第２段階・・・定常的な圧力は高いが、非定常変動成分
は小康状態を保ち、徐々に変動成分が大きくなる。翼振
動も定常成分が大きく、その上に若干変動成分が乗って
いるが、軸振動に大きな変化はない。

・　第３段階・・・周期的圧力変動がかなり大きくなる
。

それに伴って、翼や軸振動が大きくなる。

波形の特徴から判断すると、第１段階における圧力変化
は高圧力比での運転状況から考えて、−次元非定常流が
主でああるサージング発生時の特徴と同様のものである
。さらに、第３段階は変動周波数などから判断して、セ
ル数が１個で伝播速度が圧縮機回転数の約半分の旋回失
速である。すなわち、高圧力比で発生するセル数１個の
旋回失速の特徴とサージングが先行して起きるものであ
ることが判る。

以上のことから、高い圧力比で発生する旋回失速はサー
ジングのような急激な圧力変化に起因する可能が高いか
ら、その軸流方向の急激な圧力変化を検出して、その直
後に放風弁を開くなどして無負荷の状態にすれば、旋回
失速を未然に防止することができる。

第２図は本発明の圧縮機の旋回失速防止装置の実施例を
示す系統図である。

図において、圧縮機１は吸入配管２を介して空気を吸入
し、圧縮空気を吐出配管３に吐出す。ガスタービンの場
合においては圧縮機で生成された圧縮空気が焼焼鼎やタ
ービンへの空気源になるように構成されて′いる。吐出
配管３にはバイパス配管４が接続され、その吐出側には
放風弁５が設けられこの弁５を介して大気開放する。放
風弁５は圧縮機１の通常運転時には閉鎖されているが、
緊急時にはアクチュエータ６によって急開口し得るよう
になっている。圧縮機１には空気圧力を導出する導出手
段７が設れられており、リアルタイムの圧力変動をフィ
ルター８に導く。フィルター８では圧縮機１からの空気
の高周波成分を取り除き、一部は遅延素子９に導き時間
遅れを生じせしめて複動両ロンドシリンダ１０の一方に
導入し、その他の空気は複動両ロッドシリンダ１０の他
方に導入する。

複動両ロンドシリンダ１０のピストンロッド１１はアク
チュエータ６に接続されている。アクチュエータ６は放
風弁を開閉できるようになっており、シリンダ１０中の
空気圧力がバランスしている時には放風弁５が閉じた状
態になり、圧力がアンバランスの時は放風弁５が開口状
態になるセットしている。すなわち、急激な圧力変化が
圧縮機１内部で生じると、遅延素子９の作用によって複
動両ロンドシリンダ１０中のピストン１２の両側に圧力
差が生じ、その圧力によってピストンロッド１１が作動
し、アクチュエータ６を介して放風弁５を開口する。

放風弁５が開口すると、圧縮機１は圧力が降下して無負
荷の状態となるために旋回失速を回避することができる
。

本実施例によれば、電気的制御等を複雑な機構を利用し
ていないために、故障が少ない効果がある。

尚、放風弁５の代りにラプチャーディスクを用いても同
等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、圧縮機からの空
気圧力と遅延素子からの空気圧力が導かれその圧力差に
よって駆動される複動両ロンドシリンダにより放風弁を
開閉するようにしたので、圧力比が高いサージ限界付近
において発生する旋回失速を事前に確実に防止し、信頼
性の高い圧縮機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサージ限界付近で発生する旋回失速の時刻歴波
形ａ図、第２図は本発明の第１の実施例を示す系統図、
第３図は圧縮機の圧力−流量特性線図である。 １・・・圧縮機、２・・・吸入配管、３・・・吐出配管
、４・・・バイパス配管、５・・・放風弁、６・・・ア
クチュエータ、９・・・遅延素子、１０・・・複動両ロ
ッドシリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングの内側に配列された複数の静翼列と、該
   静翼列間に配列されて回転する動翼列とからなる圧縮機
   において、前記圧縮機からの空気圧力を導出する導出手
   段と、前記導出手段によつて得られた空気圧力に時間遅
   れを生じせしめる遅延素子と、前記圧縮機からの空気圧
   力と前記遅延素子からの空気圧力が導かれ該空気圧力差
   によつて駆動される複動両ロッドシリンダと、前記複動
   両ロッドシリンダに納められるピストンと、前記ピスト
   ンによつて作動するアクチュエータと、前記圧縮機の吐
   出側に設けられ前記アクチュエータによつて開閉する放
   風弁手段とからなることを特徴とする圧縮機の旋回失速
   防止装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記放風弁手段は
   前記圧縮機の吐出側にバイパス管を接続し、該バイパス
   管に取り付けたことを特徴とする圧縮機の旋回失速防止
   装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記放風弁手段は
   前記アクチュエータによつて破壊可能なラプチャーディ
   スクであることを特徴とする圧縮機の旋回失速防止装置
   。