JPS6293404A - タ−ビン・コンプレツサ− - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、回転軸の一端にタービン翼車を取付け、他端
にコンプレッサー翼車を取付けたタービン・コンプレッ
サーに関するものである。

〔発明の背景〕

従来のタービン・コンプレッサーのスラスト制御は、［
ＭＥｃＨＡＮＩｃＡＬ　　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ、　
ＶＯＬ、　１００．４９．８ｅｐｔｅｍｈｅｒ　１９７
８　Ｊの”　Ｔｕｒｂｏｅｘｐａｎｄｅｒｓ　ｆｏｒ　
Ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　’と題する
文献に記載のように、スラスト軸受面の圧力を検出し、
コンプレッサー吸込圧力を利用してコンプレッサー翼車
背面圧力を調整することにより制御されていた。

しかしながら、この方法はスラスト軸受面の圧力分布に
大きなばらつきのあるティルティングパッド型軸受や、
テーパーランド型軸受に対しては、圧力検出部分の位置
により軸受面の圧力が変化する点が配慮されていなかっ
た。また、コンプレッサー翼車背面圧の調整は、コンプ
レッサー翼車吸込部とコンプレッサー翼車背面を連絡す
る配管上に投けられた調整弁で行うため、コンプレッサ
ー翼車背面圧力を下げる方向のｗ！４整のみ可能であり
、これはスラストがタービン翼車方向へ作用する場合の
スラスト制御については配慮されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、タービ〉・コンプレッサーのスラスト
制御の信頼性の高いタービン・コンプレッサーを提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

空気や窒素、　Ｈｅなどの液化装置の寒冷発生用として
使用されるタービン・コンプレッサーは、プラントの運
転条件に応じて、タービン側の出入口の温度が常温の状
態から低温の状態まで変化すると共に、圧力１回転数も
広い範囲にわたり変化する。

特に、タービン−コンプレッサーは、軸の一端にタービ
ン翼車、軸の他端にコンプレッサー翼車を装着するため
、これらの翼車に作用する圧力により、大きなスラスト
力がスラスト軸受に作用する。

一般に、タービン・コンプレッサーの回転体に作用する
スラスト力は、コンプレッサー翼車およびタービン翼車
の圧力と、この圧力が作用する受圧面積によって計算す
ることができる。

二〇受圧面積は、タービン翼車とコンプレッサ翼車の形
状によって決まるものであるが、作用する圧力は運転条
件によって決まる。

特に、高圧力のプロセスガスを処理するタービン・コン
プレッサーでは、起動状態から定格状態までの運転途中
において、両者の翼車に作用する圧力が大きく変動し、
スラスト軸受に大きな荷重が作用する。

そこで、コンプレッサー翼車背面の圧力を制御して、ス
ラスト軸受に作用するスラスト力を調整し、スラスト軸
受温度が許容範囲に入るよう考慮した。

また、コンプレッサー翼車からの流出圧力は、ディフュ
ーザーにより速度エネルギーを圧力に効率よ（変換する
ことができるため、ディフューザー出口圧力はコンプレ
ッサー翼車出口より静圧が大きい。したがって、ディフ
ューザー出口圧力をコンプレッサー翼車背面へ導引こと
により、コンプレッサー翼車背面圧力を上昇させること
が可能である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

図面はタービン・コンプレッサーの断面図を示す。

プロセスガスは、まス、コンプレッサー吸込口１を通り
、コンプレッサー翼車２で圧縮され、コンプレッサー翼
車２の出口に設けられたテ′イフユーザー３で速度エネ
ルギーを圧力に効率よく変換される。さらに、コンプレ
ッサー出ロノズル４から出て熱交換器５で冷却された後
、タービンへ導かれ、ノズル６を通りタービン翼車７で
断熱膨張し、低温、低圧のプロセスガスとなって流出す
る。

また、コンプレッサー翼車２の背面には、外周ラビリン
ス９と内周ラビリンス８を設け、このラビリンスでせき
止められた、コンプレッサー翼車２の背面とディフュー
ザー３の出口部分を連絡する連絡配管１０が設けられて
いる。

タービン翼車７で断熱膨張時に発生した動力は、シャフ
ト［でコンプレッサー翼車２に伝達され、プロセスガス
な断熱圧縮する。このシャフト１２は。

ジャーナル軸受１３と、ジャーナル軸受付両面スラスト
軸受１４１こよって支承される。

スラスト軸受１４には、軸受メタル温度を測定するため
の温度計１５を設け、この温度計１５の検出信号により
連絡配管ｌＯのライン上に設けた調整弁１１を作動する
ようになっている。

次に、上記した構成要素から成るタービン・コンプレッ
サーの具体的動作について説明する。

いま、運転中にタービン−コンプレッサーの両翼車２，
７に作用する圧力のバランスから、タービン側の回転体
がスラスト力をうけているとすると、この場合、コンプ
レッサー側のスラスト軸受１４面温度が、スラスト負荷
に比例して上昇する。

スラスト軸受１４温度の上限は、構造および軸受メタル
材質によって最適値を選定するとして、この上限温度に
なると温度計１５により調整弁１１を閉から開へ作動し
、ディフューザー３の出口ガスをコンプレッサー翼車２
の背面に連絡管１０を介して導く、これによりコンプレ
ッサー翼車２背而の圧力は上昇し、回転体に作用してい
たタービン方向へのスラスト力を減少する二とができる
。

スラスト力の作用方向は、調整弁１１を作動しない状態
では常にタービン側へ作用するか、あるいは、コンプレ
ッサー側へ作用するスラスト力が常にスラスト軸受１４
の負荷容量より小さくなるよう選定されている。

以上述べたように、本発明の実施例によれば、スラスト
軸受部の温度が常に規定値内に入るよう制御することが
できる。また、回転数の上昇と共に軸受温度は上昇して
行くが、同時にディフューザー３の出口圧力も上昇する
ので、スラスト力による軸受温度上昇を制限する能力は
高まっていく。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービン・コンプレッサーにおけるス
ラスト力増大による軸受温度の異常上昇を防止すること
ができ、タービン・コンプレッサーの信頼性向上に大き
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるタービン・コンプレッサーの一実施
例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一端に高圧ガスを断熱膨張させるタービン翼車を取
   付け、他端にタービン翼車で発生した動力によりガスを
   断熱圧縮するコンプレッサー翼車を取付けたシャフトを
   ジャーナル軸受およびスラスト軸受で支承したタービン
   ・コンプレッサーにおいて、コンプレッサー翼車背面と
   ディフューザー出口とを連絡した連絡管に調節弁を設け
   、スラスト軸受温度を検出して上記調節弁を作動する温
   度計を設けたことを特徴とするタービン・コンプレッサ
   ー。