近年、化石燃料に対する需要の増加と採掘技術の発展に伴い、在来型ガス田から非在来型ガス田へ開発がシフトしつつあり、例えば、大深水やガス田直下といった苛酷環境に圧縮機を設置する必要が生じてきた。
In recent years, with the increase in demand for fossil fuels and the development of mining technology, development is shifting from conventional gas fields to non-conventional gas fields. For example, compressors can be used in harsh environments such as deep water and gas fields. It has become necessary to install.
大深水においては、数百メートルの海底に圧縮機を設置し、地中の貯留層から天然ガスを圧送する方法(サブシー圧縮機)が検討されている。また、ガス田直下においては、地下数千メートルのガス井内部に圧縮機を投入し、井戸の底部でガスを圧縮して地上まで送り出す方法が提唱され、そのための圧縮機(ダウンホール圧縮機)の研究開発が行われている。
In large deep water, a method (sub-sea compressor) is being investigated in which a compressor is installed on the seabed of several hundred meters and natural gas is pumped from the underground reservoir. Also, just under the gas field, a method was proposed in which a compressor was introduced into a gas well that was several thousand meters underground, and the gas was compressed at the bottom of the well and sent to the ground. The compressor for that purpose (downhole compressor) R & D is underway.
開発当初は地下の圧力は高いが、ガスを採取するにつれて内部の圧力が下がっていく。ガス田の地下の圧力が高い間は、天然ガスを地上まで自噴させることができるが、圧力が限界以下に低下するとガスを自噴させることができなくなるため、従来は、圧力が下がったガス井は枯渇したものとされていた。
At the beginning of development, the underground pressure is high, but the internal pressure decreases as the gas is collected. Natural gas can be self-injected to the ground while the pressure in the underground of the gas field is high, but if the pressure drops below the limit, gas cannot be self-injected. It was supposed to be depleted.
しかし、地下の圧力がガスを自噴させるには不十分なレベルに低下した後でも、ガス田の内部にはまだ相当量の天然ガスが残っている。
However, even after the underground pressure has dropped to a level that is insufficient to cause gas to self-eject, there is still a substantial amount of natural gas inside the gas field.
そこで、ダウンホール圧縮機を適用しガス田直下の圧力をブーストすることで、ガス田の生産能力を回復することが可能であると考えられている。
Therefore, it is considered possible to recover the production capacity of the gas field by applying a downhole compressor and boosting the pressure directly under the gas field.
ところで、上記したサブシー圧縮機やダウンホール圧縮機は、ガス田の底部或いはガス田直下に設置されるため、作動環境が非常に厳しい。
By the way, since the above-mentioned subsea compressor and downhole compressor are installed at the bottom of the gas field or directly under the gas field, the operating environment is very severe.
一般的に、天然ガスを産出するガス田で使用される圧縮機の作動流体には、天然ガスだけでなく、水やコンデンセートと呼ばれる軽質液状炭化水素が含まれた液分があり、この液分が混入する動作環境下にあることが特徴として挙げられる。特に、先に述べた大深水やガス田直下においては、液分率が非常に高い環境下にある。
In general, the working fluids of compressors used in gas fields that produce natural gas include not only natural gas but also liquids containing light liquid hydrocarbons called water and condensate. It is mentioned that it is in the operating environment which mixes. In particular, in the deep water and gas field described above, the liquid fraction is very high.
そのような環境下において、圧縮機の内部に侵入した液分は、羽根車への衝突による効率の減少、ファウリングに起因する流路の閉塞による作動範囲の減少や不安定流体力の発生、壊食による羽根車の減肉をもたらすと考えられており、天然ガスを産出するガス田で使用される圧縮機には、液分が混入する動作環境下において性能低下させることなく圧縮機を運転する技術が必要となる。
Under such circumstances, the liquid component that has entered the inside of the compressor is reduced in efficiency due to collision with the impeller, reduced operating range due to blockage due to fouling, generation of unstable fluid force, The compressor used in the gas field that produces natural gas is thought to bring about thinning of the impeller due to erosion. Technology to do is necessary.
このような点に対処した圧縮機の先行技術文献として、特許文献1及び2を挙げることができる。
Patent Documents 1 and 2 can be cited as prior art documents of a compressor that copes with such a point.
上記特許文献1には、羽根車インペラの羽根部の表面に複数本の溝部を形成し、この溝部を利用して、回転軸方向から流入してきた粒体を径方向外側へ流すようにしたことが記載されている。
In the above-mentioned Patent Document 1, a plurality of grooves are formed on the surface of the blade portion of the impeller impeller, and the particles flowing in from the rotation axis direction are allowed to flow radially outward using the groove portion. Is described.
一方、特許文献2には、羽根車ディスクの回転に従って入口領域から半径方向の外側方向に流体が流れるように、入口領域から出口領域まで複数の溝を伸ばしたことが記載されている。
On the other hand, Patent Document 2 describes that a plurality of grooves are extended from the inlet region to the outlet region so that fluid flows from the inlet region in the radially outward direction according to the rotation of the impeller disk.
以下、図示した実施例に基づいて本発明の遠心圧縮機を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
Hereinafter, the centrifugal compressor of the present invention will be described based on the illustrated embodiment. In addition, in each Example, the same code | symbol is used for the same component.
図1及び図2に、本発明の遠心圧縮機1の実施例1を示す。
1 and 2 show a first embodiment of a centrifugal compressor 1 of the present invention.
該図に示すように、本実施例の遠心圧縮機1はターボ型遠心圧縮機が採用されており、回転駆動する回転軸11と、この回転軸11に固定されたハブ14に保持され周方向にほぼ等間隔(所定の間隔)で設けられた複数の羽根12を持つ羽根車10とを備えて構成され、更に、本実施例では、ハブ14に、羽根車10の表面側(図1の左側)から背面側(図1の左側)へと貫通する複数の貫通孔15が設けられている。しかも、この貫通孔15は、図3に示すように、ハブ14の外径Rhと羽根12のシュラウド13の外径Rshの間に設置されている。
As shown in the figure, the centrifugal compressor 1 of the present embodiment employs a turbo centrifugal compressor, and is held by a rotating shaft 11 that is rotationally driven and a hub 14 that is fixed to the rotating shaft 11 and is circumferentially driven. 1 and an impeller 10 having a plurality of blades 12 provided at substantially equal intervals (predetermined intervals). Further, in this embodiment, the hub 14 is connected to the surface side of the impeller 10 (in FIG. 1). A plurality of through holes 15 penetrating from the left side to the back side (left side in FIG. 1) are provided. In addition, as shown in FIG. 3, the through hole 15 is installed between the outer diameter R h of the hub 14 and the outer diameter R sh of the shroud 13 of the blade 12.
なお、上記貫通孔15は、図2に示すように、羽根12間の回転軸11側のハブ14に、羽根車10の表面側から背面側(図2の紙面手前側から奥側)へと貫通して設けられていることでもある。
As shown in FIG. 2, the through-hole 15 is formed on the hub 14 on the rotary shaft 11 side between the blades 12 from the front side of the impeller 10 to the back side (from the front side to the back side in FIG. 2). It is also provided through.
このような本実施例の構成において、羽根車10の回転により吸込口(図1の左側にある)から吸入した作動流体は、羽根車10の遠心作用により増速、昇圧され下流側へと導かれる。
In such a configuration of the present embodiment, the working fluid sucked from the suction port (on the left side in FIG. 1) by the rotation of the impeller 10 is accelerated and boosted by the centrifugal action of the impeller 10 and is guided downstream. It is burned.
通常、液分が混入する動作環境で稼動した場合、図8に示す従来の遠心圧縮機1においては、羽根車10へ混入した液分は一旦ハブ14へ付着する。更に、ハブ14を通じて羽根12に液分が付着すると、羽根車10の軸動力が増加するため、遠心圧縮機1の効率は低下する。また、羽根12並びにハブ14へ付着した液滴は、流路の閉塞させるため作動範囲の減少や不安定流体力の発生をもたらと共に、壊食による羽根車10の減肉をもたらしてしまう。
Normally, when operating in an operating environment in which liquid components are mixed, in the conventional centrifugal compressor 1 shown in FIG. 8, the liquid components mixed into the impeller 10 once adhere to the hub 14. Furthermore, if liquid components adhere to the blades 12 through the hub 14, the shaft power of the impeller 10 increases, and the efficiency of the centrifugal compressor 1 decreases. Further, the droplets adhering to the blades 12 and the hub 14 cause the flow path to be blocked, thereby reducing the operating range and generating unstable fluid force, and also causing the impeller 10 to be thinned by erosion.
これに対して、上述した本実施例の構成では、羽根車10内へ流入した液分が一旦ハブ14へ付着しようとするが、ほとんどの液滴は、ハブ14の外径Rhとシュラウド13の外径Rshの間に設置された貫通孔15を通じて羽根車10の背面側へ排出されるため、羽根12に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車10の軸動力が増加による効率の低下を抑制することが可能となる。また、羽根12並びにハブ14に対する液滴の付着が抑制されるため、流路の閉塞による作動範囲の減少や不安定流体力の発生を抑制することが可能となる。
In contrast, in the configuration of the present embodiment described above, the liquid component that has flowed into the impeller 10 tries to adhere to the hub 14 once, but most of the liquid droplets are the outer diameter R h of the hub 14 and the shroud 13. Since the liquid is discharged to the rear side of the impeller 10 through the through-hole 15 installed between the outer diameters R sh of the nozzles, the liquid component can be prevented from adhering to the vanes 12 and the shaft power of the impeller 10 can be increased. Can be suppressed. Further, since the adhesion of the droplets to the blades 12 and the hub 14 is suppressed, it is possible to suppress the reduction of the operation range and the generation of unstable fluid force due to the blockage of the flow path.
従って、本実施例のように、羽根車10の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴15を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車10に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車10の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。
Therefore, as in this embodiment, by installing a plurality of through holes 15 penetrating from the front surface side to the back surface side of the impeller 10, even if it operates in an operating environment in which liquid components are mixed, the blade It is possible to efficiently remove the droplets mixed in the wheel 10, and it is possible to operate without reducing the efficiency and the operating range of the impeller 10.
図4及び図5に、本発明の遠心圧縮機1の実施例2を示す。
4 and 5 show a second embodiment of the centrifugal compressor 1 of the present invention.
該図に示す本実施例の構成は、上述した実施例1と略同様な構成であるが、本実施例では、ハブ14の内面に沿って、回転軸11側から貫通孔15まで延びる溝17が複数個形成されている。しかも、この溝17と貫通孔15は、図6に示すように、ハブ14の外径Rhと羽根12のシュラウド13の外径Rshの間に設置されている。
The configuration of this embodiment shown in the figure is substantially the same as that of the first embodiment described above, but in this embodiment, the groove 17 extends from the rotary shaft 11 side to the through hole 15 along the inner surface of the hub 14. Are formed. Moreover, the groove 17 and the through hole 15, as shown in FIG. 6, is disposed between the outer diameter R sh of the shroud 13 of the outer diameter R h and blades 12 of the hub 14.
このような本実施例の構成とすることにより、羽根車10の回転により吸込口(図4の左側にある)から吸入した作動流体は、羽根車10の遠心作用により増速、昇圧され下流へと導かれ、羽根車10内へ流入した液分が一旦ハブ14へ付着しようとするが、ハブ14の外径Rhとシュラウド13の外径Rshの間に設置された溝17により貫通孔15へスムーズに液分が導かれ、貫通孔15を通じて羽根車10の背面側へ効率的に排出されるため、羽根12に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車10の軸動力が増加による効率の低下を抑制することが可能となる。
With such a configuration of the present embodiment, the working fluid sucked from the suction port (on the left side in FIG. 4) by the rotation of the impeller 10 is increased in speed and increased in pressure by the centrifugal action of the impeller 10, and is downstream. The liquid component that has flowed into the impeller 10 tries to adhere to the hub 14 once, but the through hole is formed by the groove 17 disposed between the outer diameter R h of the hub 14 and the outer diameter R sh of the shroud 13. Since the liquid component is smoothly guided to 15 and efficiently discharged to the back side of the impeller 10 through the through-hole 15, the liquid component can be prevented from adhering to the blade 12, and the shaft power of the impeller 10 is increased. It is possible to suppress a decrease in efficiency due to.
従って、本実施例のように、羽根車10の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴15と回転軸11側から貫通孔15まで延びる溝17を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車10に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車10の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。
Therefore, as in the present embodiment, by installing a plurality of through holes 15 penetrating from the front surface side to the back surface side of the impeller 10 and a groove 17 extending from the rotary shaft 11 side to the through hole 15, liquid components are mixed. Even in an operating environment, it is possible to efficiently remove droplets mixed in the impeller 10 and to enable operation without reducing the efficiency and operating range of the impeller 10. it can.
図7に、本発明の遠心圧縮機1の実施例3を示す。
FIG. 7 shows a third embodiment of the centrifugal compressor 1 of the present invention.
該図に示す本実施例の構成は、上述した実施例1と略同様な構成であるが、本実施例では、羽根車10の背面側に、羽根車10の出口から貫通孔15に逆流する漏れ流れを低減する漏れ低減手段16を備えている。なお、この漏れ低減手段16は、実施例2の構成に設けてもよい。
The configuration of the present embodiment shown in the figure is substantially the same as that of the first embodiment described above, but in this embodiment, the rear surface of the impeller 10 flows backward from the outlet of the impeller 10 to the through hole 15. Leakage reducing means 16 for reducing the leakage flow is provided. The leakage reducing means 16 may be provided in the configuration of the second embodiment.
上記した漏れ低減手段16は、ハブ14の背面側(図7の右側)から軸方向に突出する突出部14Aと、この突出部14Aと対向するようにケーシング18の一部に形成された凹凸部18Aとから成り、突出部14Aと凹凸部18Aでシール部を形成しているものである。
The leakage reducing means 16 includes a protruding portion 14A protruding in the axial direction from the back side of the hub 14 (the right side in FIG. 7), and an uneven portion formed in a part of the casing 18 so as to face the protruding portion 14A. The projecting portion 14A and the concavo-convex portion 18A form a seal portion.
このような本実施例の構成とすることにより、羽根車10内へ流入した液分が一旦ハブ14へ付着しようとするが、ほとんどの液滴は、ハブ14の外径Rhとシュラウド13の外径Rshの間に設置された貫通孔15を通じて羽根車10の背面側へ排出されるため、羽根12に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車10の軸動力が増加による効率の低下を抑制可能となる。また、羽根車10の背面側に設置した漏れ低減手段16により、羽根車10の出口から貫通孔15へ逆流する漏れ流れを低減することができるため、羽根車10の効率の低下を抑制することが可能となる。
With such a configuration of the present embodiment, the liquid component flowing into the impeller 10 is to adhere temporarily to the hub 14, most droplets of an outer diameter R h and shroud 13 of the hub 14 Since it is discharged to the back side of the impeller 10 through the through-hole 15 installed between the outer diameters R sh, the liquid component can be prevented from adhering to the blades 12, and the shaft power of the impeller 10 can be efficiently increased. The decrease can be suppressed. Moreover, since the leakage reduction means 16 installed on the back side of the impeller 10 can reduce the leakage flow that flows backward from the outlet of the impeller 10 to the through hole 15, the reduction in the efficiency of the impeller 10 is suppressed. Is possible.
従って、本実施例のように、羽根車10の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴15と羽根車10の出口から貫通孔15に逆流する漏れ流れを低減する漏れ低減手段16を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車10に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車10の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。
Therefore, as in the present embodiment, there are provided a plurality of through holes 15 penetrating from the front surface side to the rear surface side of the impeller 10 and leakage reducing means 16 for reducing the leakage flow flowing backward from the outlet of the impeller 10 to the through hole 15. By installing, even if it operates in an operating environment in which liquid components are mixed, it is possible to efficiently remove droplets mixed in the impeller 10 and reduce the efficiency and operating range of the impeller 10 It is possible to drive without making it happen.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…遠心圧縮機、10…羽根車、11…回転軸、12…羽根、13…シュラウド、14…ハブ、14A…突出部、15…貫通孔、16…漏れ低減手段、17…溝、18…ケーシング、18A…凹凸部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Centrifugal compressor, 10 ... Impeller, 11 ... Rotating shaft, 12 ... Blade, 13 ... Shroud, 14 ... Hub, 14A ... Protruding part, 15 ... Through-hole, 16 ... Leak reduction means, 17 ... Groove, 18 ... Casing, 18A ... Uneven portion.