WO2017094161A1 - ロータのバランス調整方法 - Google Patents

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隆紀 前田
伸一郎 得山
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/662—Balancing of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F04D29/286—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors multi-stage rotors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30—Compensating imbalance
    • G01M1/32—Compensating imbalance by adding material to the body to be tested, e.g. by correcting-weights

Definitions

  • This invention relates to a rotor balance adjustment method.
  • a desired output is generated by rotating the rotor at a high speed.
  • the vibration of the rotor during operation increases due to the eccentric weight and eccentricity of the rotor.
  • balance adjustment is performed so as to suppress unbalance as a rotor to which an impeller or the like is fixed.
  • Patent Document 1 describes a method of performing balance adjustment in a state where a pair of impellers are assembled to a rotating shaft that is a rotor of a centrifugal compressor. In this method, each time a set of impellers is attached, the balance of the rotating shaft is adjusted by cutting two different surfaces of the impeller orthogonal to the rotating shaft.
  • Patent Document 2 by calculating and using the amount of inclination of the impeller with respect to the rotation axis, only one surface orthogonal to the rotation axis is shaved to adjust the balance of the rotation axis. Thereby, in the balance adjustment method described in Patent Document 2, the surface to be processed is reduced as compared with the balance adjustment method described in Patent Document 1, and the work time required for balance adjustment is shortened.
  • some of the impellers may be large impellers that are heavier than other impellers.
  • the influence of the large impellers on the rotor is greater than other impellers. That is, there is a possibility that the balance of the rotor is greatly lost due to a slight change in the center of gravity and inclination of the large impeller.
  • This invention provides a rotor balance adjustment method capable of performing rotor balance adjustment with high accuracy even when a large impeller is used.
  • a rotor balance adjustment method is a rotor balance adjustment method including a rotor body extending in the axial direction and a plurality of impellers fixed to the rotor body.
  • the center of gravity of the rotor is adjusted by adjusting the balance with respect to the impeller other than the large impeller.
  • the gravity center position of a rotor can be adjusted, without changing the weight of a large impeller. That is, the center of gravity of the rotor can be adjusted without changing the weight of the large impeller that has been adjusted once. Therefore, it is possible to suppress the large impeller from being tilted with respect to the rotor body due to the displacement of the center of gravity of the large impeller itself after adjusting the center of gravity of the rotor.
  • the rotor adjustment step is a surface facing the one side in the axial direction of the first impeller which is another impeller other than the large impeller. And a surface of the second impeller different from the first impeller facing the other side in the axial direction may be processed.
  • the fixing step includes a first fixing step of fixing the two impellers to the rotor body, and the first fixing.
  • the bias of the center of gravity of the rotor can be eliminated once before the large impeller is attached. Therefore, when the large impeller is attached to the rotor body, the influence of impellers other than the large impeller can be suppressed. Therefore, the balance of the rotor can be adjusted so as to efficiently remove the influence of the large impeller.
  • the second fixing step includes two positions relative to a position where the large impeller is fixed.
  • Another impeller may be fixed on the opposite side in the axial direction so as to sandwich the impeller.
  • the rotor balance adjustment method of the present invention even when a large impeller is used, the rotor balance can be adjusted with high accuracy.
  • the rotary machine including the rotor 2 adjusted by the rotor balance adjustment method S ⁇ b> 1 in the present embodiment is a multistage centrifugal compressor 1 including a plurality of impellers 4.
  • the centrifugal compressor 1 compresses the working fluid.
  • the centrifugal compressor 1 includes a rotor 2, a bearing 6, and a casing 7.
  • the rotor 2 is rotatable with respect to the casing 7.
  • the rotor 2 includes a rotor body 3 and a plurality of impellers 4.
  • the rotor body 3 is supported by the bearing 6 so as to be rotatable around the axis O with respect to the casing 7.
  • the rotor body 3 has a cylindrical shape with the axis O as the center.
  • the rotor body 3 extends in the axial direction Da, which is the direction in which the axis O extends.
  • the impeller 4 is attached and fixed to the rotor body 3.
  • the impeller 4 compresses the process gas (working fluid) using the centrifugal force generated by the rotation of the rotor body 3.
  • the impeller 4 of this embodiment includes a disk 4a, a blade 4b, and a cover 4c. That is, the impeller 4 of the present embodiment is a so-called closed type impeller.
  • the disks 4a are each formed in a disk shape that gradually increases in diameter toward the outside in the radial direction Dr of the axis O as it goes in the axial direction Da of the rotor body 3.
  • the blade 4b is formed so as to protrude in the axial direction Da from the disk 4a.
  • a plurality of blades 4b are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the axis O.
  • the cover 4c covers the plurality of blades 4b from the side opposite to the side where the disk 4a in the axial direction Da is disposed.
  • the cover 4c is formed in a disk shape facing the disk 4a.
  • the cover 4c defines a flow path through which process gas flows by a surface facing the disk 4a and the blade 4b.
  • a plurality of impellers 4 are attached to the rotor body 3 between the bearings 6 arranged on both sides of the axial direction Da. These impellers 4 constitute two sets of impeller groups in which the blades 4b face in opposite directions in the axial direction Da.
  • the first impeller group 51 is arranged on one side (first side, left side of FIG. 1) which is one end side of the rotor body 3 in the axial direction Da.
  • the second impeller group 52 is arranged on the other side (second side, right side in FIG. 1) that is the end side in the axial direction Da direction opposite to one side in the rotor body 3. Has been.
  • the cover 4c of each impeller 4 is disposed on one side in the axial direction Da with respect to the disk 4a.
  • the cover 4c of each impeller 4 is disposed on the other side in the axial direction Da with respect to the disk 4a.
  • the pressure of the process gas gradually increases toward the center position in the axial direction Da. That is, the process gas flows while being compressed stepwise through the first impeller group 51 and the second impeller group 52 toward the center position in the axial direction Da.
  • the plurality of impellers 4 includes a plurality of standard impellers 40 and a single large impeller 44.
  • the standard impeller 40 is arranged in the largest number among the plurality of impellers 4.
  • the large impeller 44 of the present embodiment is formed longer in the axial direction Da than the standard impeller 40. Accordingly, the large impeller 44 can circulate more process gas than the standard impeller 40.
  • the large impeller 44 is heavier than the standard impeller 40.
  • the large impeller 44 of this embodiment is the heaviest among the plurality of impellers 4 attached to the rotor body 3.
  • the large impeller 44 is disposed on the most one side in the axial direction Da among the plurality of impellers 4. That is, the large impeller 44 constitutes a part of the first impeller group 51.
  • the plurality of impellers 4 of the first impeller group 51 in FIG. 1 are referred to as a large impeller 44 and a first impeller 41 in order from one side in the axial direction Da.
  • the plurality of impellers 4 of the second impeller group 52 in FIG. 1 are referred to as a second impeller 42 and a third impeller 43 in order from the other side in the axial direction Da.
  • the first impeller 41 to the third impeller 43 are standard impellers 40.
  • the bearing 6 supports the rotor body 3 so as to be rotatable around the axis O.
  • One bearing 6 is provided at each end of the rotor body 3.
  • Each of these bearings 6 is attached to a casing 7.
  • the casing 7 supports the bearing 6 and covers the rotor 2 from the outer peripheral side.
  • the casing 7 is formed in a cylindrical shape.
  • the casing 7 is provided with a suction port 71 through which the process gas flows and a discharge port 72 through which the process gas flows out.
  • rotor balance adjustment method S1 first, balance adjustment of the center of gravity is performed on the rotor body 3 before the impeller 4 is assembled to the rotor body 3 (rotor body balance adjustment step S2). Specifically, the position of the center of gravity of the rotor body 3 in the axial direction Da and the radial direction Dr when rotated is adjusted. In balance adjustment, for example, the position of the center of gravity is measured while the adjustment target is attached to a balancer and rotated. In the rotor body balance adjustment step S2, the center of gravity position is measured by rotating the rotor body 3 to be adjusted around the axis O, and the center of gravity position of the rotor body 3 is adjusted.
  • balance adjustment is performed on each of the plurality of impellers 4 before being attached to the rotor body 3 (impeller adjustment step S3). Specifically, the weight adjustment is performed individually for each of the plurality of impellers 4. Thereby, balance adjustment of the gravity center position of the impeller 4 single body at the time of rotating is performed.
  • the position of the center of gravity is measured by rotating the impeller 4 to be adjusted.
  • the position of the center of gravity is shifted, at least one of the surface on the outer side of the disk 4a (the side on which the blade 4b is not disposed) and the surface on the outer side of the cover 4c (the side on which the blade 4b is not disposed).
  • a process such as shaving is applied to the surface.
  • impeller adjustment process S3 the gravity center position of impeller 4 itself is adjusted.
  • the plurality of impellers 4 are fixed to the rotor body 3 (fixing step S4).
  • a plurality of impellers 4 are attached to the rotor 2 so as to form a pair of two.
  • a first pair that is a first impeller 41 and a third impeller 43, a large impeller 44 and a second impeller 42 as a pair of left and right in order from the center in the axial direction Da of the rotor body 3.
  • the fixing step S4 of the present embodiment includes a first fixing step S41 and a second fixing step S42.
  • the two standard impellers 40 are fixed near the center of the rotor body 3 in the axial direction Da.
  • the pair of standard impellers 40 are fixed to the rotor body 3 with the disks 4a facing opposite to each other in the axial direction Da.
  • the first impeller 41 and the third impeller 43 which are the first set, are attached to the rotor body 3 so that the respective covers 4c face the opposite side of the axial direction Da.
  • 2nd fixing process S42 is implemented after 1st fixing process S41, as shown in FIG.
  • the large impeller 44 is fixed to the rotor body 3.
  • the large impeller 44 and the standard impeller 40 are attached to the rotor body 3 so as to sandwich the standard impeller 40 solidified in the rotor body 3 in the first fixing step S41.
  • the second impeller 40 is the other standard impeller 40 on the opposite side of the axial direction Da so as to sandwich the first impeller 41 and the third impeller 43 with respect to the position where the large impeller 44 is fixed.
  • the impeller 42 is fixed.
  • the large impeller 44 and the second impeller 42 which are the second set, are arranged so that the cover 4c faces the opposite side of the axial direction Da. It is fixed to the main body 3.
  • the balance of the center of gravity is adjusted with respect to the rotor body 3 to which the two standard impellers 40 are attached.
  • Intermediate rotor adjustment process S5 As shown in FIG. 3, in the intermediate rotor adjustment step S5, balance adjustment is performed on the rotor 2 in a state where the two standard impellers 40 are fixed. In the intermediate rotor adjustment step S5, the weight of the two standard impellers 40 is adjusted to adjust the balance of the center of gravity of the rotor 2 when rotated.
  • the rotor body 3 to which the first impeller 41 and the third impeller 43 are fixed is rotated about the axis O, and the position of the center of gravity is measured.
  • processing such as cutting is performed on at least one of the outer surface of the disk 4a of the first impeller 41 and the outer surface of the disk 4a of the third impeller 43.
  • the position of the center of gravity as the rotor 2 having the first impeller 41 and the third impeller 43 is adjusted.
  • the cover 4c of the first impeller 41 is removed.
  • the outer surface and the outer surface of the cover 4c of the third impeller 43 may be shaved. That is, the surface to be processed can be changed as appropriate.
  • balance adjustment of the center of gravity position of the rotor 2 is performed on the rotor body 3 to which all the impellers 4 are attached (rotor adjustment step S7). That is, in the rotor adjustment step S7, balance adjustment is performed as the rotor 2 in a state where the three standard impellers 40 and one large impeller 44 are fixed. In the rotor adjustment step S7, the balance adjustment of the center of gravity of the rotor 2 is performed by adjusting the weight of the standard impeller 40 other than the large impeller 44 among the plurality of impellers 4. In the rotor adjustment step S7 of the present embodiment, the center of gravity position is measured by rotating the rotor body 3 about the axis O.
  • the position of the center of gravity is deviated, for example, in the rotor adjustment step S7, the surface of the first impeller 41 other than the large impeller 44 that faces the one side in the axial direction Da of the first impeller 41, the first impeller 41, Processing such as cutting is performed on at least one of the surfaces of the different second impellers 42 facing the other side in the axial direction Da. That is, in the rotor adjustment step S7, for example, the surface of the cover 4c of the first impeller 41 and the surface of the disk 4a of the second impeller 42 are cut. Thereby, in rotor adjustment process S7, the gravity center position of the rotor 2 which has all the impellers 4 is adjusted.
  • the weight may be adjusted with the standard impeller 40 other than the large impeller 44. Therefore, the surface of the cover 4c of the first impeller 41 and the surface of the disk 4a of the second impeller 42 are not limited to being cut as in this embodiment.
  • the disk 4a and the cover 4c of the third impeller 43 may be shaved, or the disk 4a of the first impeller 41 and the cover 4c of the second impeller 42 may be shaved.
  • the centrifugal compressor 1 is manufactured by arranging the rotor 2 on which the rotor balance adjusting method S1 is performed in the casing 7 in this manner.
  • the balance adjustment of the rotor 2 is performed by cutting off the standard impeller 40 other than the large impeller 44. Has been done. That is, after adjusting the inclination of the large impeller 44 with respect to the rotor body 3 by cutting the large impeller 44, the first impeller 41 and the second impeller 42 are cut to adjust the weight without cutting the large impeller 44. The position of the center of gravity is adjusted. Thereby, the gravity center position of the rotor 2 can be adjusted without changing the weight of the large impeller 44.
  • the center of gravity position of the rotor 2 can be adjusted without modifying the large impeller 44 that has been subjected to weight adjustment by performing processing once. Therefore, it is possible to prevent the large impeller 44 from being tilted with respect to the rotor body 3 due to the displacement of the center of gravity of the large impeller 44 itself after adjusting the center of gravity of the rotor 2. Thereby, even when the large impeller 44 is used, the balance of the rotor 2 can be adjusted with high accuracy.
  • the intermediate rotor adjusting step S5 is performed before the second fixing step S42 is performed. Therefore, before the large impeller 44 is attached, the deviation of the center of gravity of the rotor 2 can be eliminated once. Therefore, the large impeller 44 can be attached to the rotor body 3 in a state where the center of gravity of the rotor 2 is not biased. Thereby, the influence on the rotor 2 by attaching the large impeller 44 with respect to the rotor main body 3 can be easily grasped. Therefore, the balance of the rotor 2 can be adjusted so that the influence of the large impeller 44 is efficiently removed.
  • the balance adjustment can be performed for all the standard impellers 40 and the large impellers 44 before being attached to the rotor body 3 by the impeller adjustment step S3. Therefore, the plurality of impellers 4 can be assembled to the rotor body 3 in a state where the balance is adjusted. As a result, the eccentricity of the rotor 2 can be reliably eliminated, and the occurrence of vibration when the centrifugal compressor 1 is assembled and rotated can be prevented.
  • one large impeller 44 and three standard impellers 40 are attached to the rotor body 3 as the plurality of impellers 4.
  • the present invention is not limited to this.
  • two or more large impellers 44 may be attached to the rotor body 3, and four or more standard impellers 40 may be attached to the rotor body 3.
  • the plurality of impellers 4 is not limited to the even number as in the present embodiment, and may be an odd number.
  • the centrifugal compressor is described as an example of the rotary machine, but the present invention is not limited to this.
  • a supercharger or a pump to which the rotor adjustment method of the present embodiment is applied may be used.
  • the balance of the rotor 2 can be adjusted with high accuracy.

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Abstract

ロータのバランス調整方法は、ロータ本体に取り付ける前の複数のインペラのそれぞれに対して、個別に重量調整を行うことでインペラ単体の重心位置のバランス調整を行うインペラ調整工程（Ｓ３）と、複数のインペラを前記ロータ本体に固定する固定工程（Ｓ３）と、ロータ本体に固定された複数のインペラのうちの重量の大きい大型インペラについてロータ本体に対する傾き調整を行う傾き調整工程（Ｓ６）と、複数のインペラのうちの大型インペラ以外の他のインペラを重量調整することでロータの重心位置のバランス調整を行うロータ調整工程（Ｓ７）と、を含む。

Description

ロータのバランス調整方法
　この発明は、ロータのバランス調整方法に関する。
　複数のインペラが固定されているロータを有する遠心圧縮機等の回転機械では、ロータを高速回転させて所望の出力を発生させている。このような回転機械では、ロータの偏重量や偏心により、運転時のロータの振動が増加してしまう。この振動を抑制するために、インペラ等が固定されたロータとしての不釣合いを抑えるようにバランス調整が行われている。
　例えば、特許文献１では、遠心圧縮機のロータである回転軸に一組のインペラを組み付けた状態でバランス調整を行う方法が記載されている。この方法では、一組のインペラを取り付ける毎に、回転軸と直交するインペラの異なる二面を削ることで、回転軸のバランスの調整を行っている。
　また、特許文献２では、回転軸に対するインペラの傾き量を算出して利用することで、回転軸と直交する一面のみを削って回転軸のバランスの調整を行っている。これにより、特許文献２に記載のバランス調整方法では、特許文献１に記載のバランス調整方法に比べて加工する面が減り、バランス調整にかかる作業時間が短縮されている。
　ところで、複数のインペラを取り付ける場合、一部のインペラが他のインペラに比べて重量の重い大型インペラとなることがある。一部のインペラが大型のインペラである場合、大型インペラのロータに対する影響が他のインペラよりも大きくなってしまう。つまり、大型インペラの重心位置や傾きが僅かに変化してしまうことで、ロータのバランスが大きく崩れてしまう可能性がある。
特開２０１０－１６９１２４号公報 特開２０１４－１０１８３７号公報
　大型インペラを取り付けてロータのバランス調整を行う場合、重量差の小さいインペラだけを複数取り付ける場合と同様の方法では、大型インペラによる不釣合いが支配的となり、バランステストでは問題なくても実際の運転時に振動が高くなる可能性がある。そのため、より高い精度でロータのバランス調整を行うことが求められる。
　この発明は、大型インペラを用いる場合であっても、高い精度でロータのバランス調整を行うことが可能なロータのバランス調整方法を提供する。
　本発明の第一の態様におけるロータのバランス調整方法は、軸方向に延びているロータ本体と該ロータ本体に固定された複数のインペラとを備えるロータのバランス調整方法であって、前記ロータ本体に取り付ける前の前記複数のインペラのそれぞれに対して、個別に重量調整を行うことで前記インペラ単体の重心位置のバランス調整を行うインペラ調整工程と、インペラ調整工程の後に、前記複数のインペラを前記ロータ本体に固定する固定工程と、前記固定工程の後に、前記ロータ本体に固定された前記複数のインペラのうちの重量の大きい大型インペラについて前記ロータ本体に対する傾き調整を行う傾き調整工程と、前記傾き調整工程の後に、前記複数のインペラのうちの前記大型インペラ以外の他のインペラを重量調整することで前記ロータの重心位置のバランス調整を行うロータ調整工程と、を含む。
　このような構成によれば、ロータ本体に対する大型インペラの傾きを調整した後に、大型インペラ以外の他のインペラに対してバランス調整を行うことで、ロータの重心位置の調整を実施している。これにより、大型インペラの重量を変化させることなく、ロータの重心位置を調整できる。つまり、一度重量調整を行った大型インペラに手を加えることなく、ロータの重心位置を調整することができる。そのため、ロータの重心位置を調整後に大型インペラ自体の重心位置がずれて、ロータ本体に対して大型インペラが傾いてしまうことを抑制できる。
　本発明の第二の態様におけるロータのバランス調整方法では、第一の態様において、前記ロータ調整工程は、前記大型インペラ以外の他のインペラである第一インペラの前記軸方向の一方側を向く面と、前記第一インペラと異なる第二インペラの前記軸方向の他方側を向く面とに加工を施すことで実施されていてもよい。
　本発明の第三の態様におけるロータのバランス調整方法では、第一または第二の態様において、記固定工程は、二つの前記インペラを前記ロータ本体に固定する第一固定工程と、前記第一固定工程後に、前記大型インペラを前記ロータ本体に固定する第二固定工程とを、有し、前記第一固定工程後であって前記第二固定工程を実施する前に、二つの前記インペラに対して重量調整することで前記ロータの重心位置のバランス調整を行う中間ロータ調整工程と、を含んでいてもよい。
　このような構成によれば、大型インペラを取り付ける前に、ロータの重心位置の偏りを一度解消できる。したがって、大型インペラをロータ本体に取り付けた際に、大型インペラ以外のインペラの影響が抑えられる。そのため、大型インペラによる影響を効率的に除去するようにロータのバランス調整を行うことができる。
　本発明の第四の態様におけるロータのバランス調整方法では、第一から第三の態様のいずれか一つにおいて、前記第二固定工程は、前記大型インペラが固定されている位置に対して二つの前記インペラを挟み込むように前記軸方向の反対側に他のインペラを固定してもよい。
　本発明のロータのバランス調整方法によれば、大型インペラを用いる場合であっても、高い精度でロータのバランス調整を行うことができる。
本発明の実施形態のロータのバランス調整方法で調整されたロータを備えた遠心圧縮機を示す断面図である。 本発明の実施形態のロータのバランス調整方法を示すフロー図である。 本発明の実施形態の二つの標準インペラが固定されたロータを説明する模式図である。 本発明の実施形態の大型インペラが固定されたロータを説明する模式図である。 本発明の実施形態の傾き調整工程を説明する模式図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図１～図５を参照して説明する。
　本実施形態におけるロータのバランス調整方法Ｓ１で調整されたロータ２を備えた回転機械は、複数のインペラ４を備えた多段式の遠心圧縮機１である。遠心圧縮機１は、作動流体を圧縮する。図１に示すように、遠心圧縮機１は、ロータ２と、軸受６と、ケーシング７とを備えている。
　ロータ２は、ケーシング７に対して回転可能とされている。ロータ２は、ロータ本体３と、複数のインペラ４とを備える。
　ロータ本体３は、軸受６によってケーシング７に対して軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。ロータ本体３は、軸線Ｏを中心として円柱状をなしている。ロータ本体３は、軸線Ｏの延びている方向である軸方向Ｄａに延びている。
　インペラ４は、ロータ本体３に取り付けられて固定されている。インペラ４は、ロータ本体３の回転による遠心力を利用してプロセスガス（作動流体）を圧縮する。本実施形態のインペラ４は、ディスク４ａと、ブレード４ｂと、カバー４ｃとを備えている。つまり、本実施形態のインペラ４は、いわゆるクローズ型のインペラである。
　ディスク４ａは、それぞれロータ本体３における軸方向Ｄａに向かうにしたがって、軸線Ｏの径方向Ｄｒ外側に漸次拡径する円盤状に形成されている。
　ブレード４ｂは、ディスク４ａから軸方向Ｄａに突出するように形成されている。ブレード４ｂは、軸線Ｏの周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。
　カバー４ｃは、軸方向Ｄａのディスク４ａが配置されている側と反対側から複数のブレード４ｂを覆う。カバー４ｃは、ディスク４ａに対向する円盤状に形成されている。カバー４ｃは、ディスク４ａと対向する面と、ブレード４ｂとによってプロセスガスの流通する流路を画成している。
　インペラ４は、軸方向Ｄａ両側に配された各軸受６の間でロータ本体３に複数取り付けられている。これらインペラ４は、軸方向Ｄａにおいてブレード４ｂの向きが互いに反対側を向く二組のインペラ群を構成している。具体的には、本実施形態の遠心圧縮機１では、ロータ本体３における軸方向Ｄａの一方の端部側である一方側（第一側、図１紙面左側）に第一インペラ群５１が配置されている。本実施形態の遠心圧縮機１では、ロータ本体３における一方側と反対側の軸方向Ｄａ方の端部側である他方側（第二側、図１紙面右側）に第二インペラ群５２が配置されている。第一インペラ群５１では、各インペラ４のカバー４ｃがディスク４ａに対して軸方向Ｄａの一方側に配置されている。逆に、第二インペラ群５２では、各インペラ４のカバー４ｃがディスク４ａに対して軸方向Ｄａの他方側に配置されている。
　これら第一インペラ群５１及び第二インペラ群５２においては、それぞれ軸方向Ｄａの中央位置に向かってのプロセスガスの圧力が徐々に高くなる。つまり、プロセスガスは、第一インペラ群５１及び第二インペラ群５２をそれぞれ軸方向Ｄａの中央位置に向かって段階的に圧縮されながら流れる。
　本実施形態では、複数のインペラ４は、複数の標準インペラ４０と、一つの大型インペラ４４とによって構成されている。標準インペラ４０は、複数のインペラ４のうちで最も多く配置されている。本実施形態の大型インペラ４４は、標準インペラ４０よりも軸方向Ｄａに長く形成されている。これにより、大型インペラ４４は、標準インペラ４０よりも多くのプロセスガスを流通させることができる。大型インペラ４４は、標準インペラ４０よりも重量が大きい。本実施形態の大型インペラ４４は、ロータ本体３に取り付けられる複数のインペラ４のなかで最も重量の大きい。本実施形態では、大型インペラ４４は、複数のインペラ４の中で軸方向Ｄａの最も一方側に配置されている。つまり、大型インペラ４４は、第一インペラ群５１の一部を構成している。
　ここで、図１における第一インペラ群５１の複数のインペラ４が軸方向Ｄａの一方側から順に大型インペラ４４、第一インペラ４１と称される。同様に、図１における第二インペラ群５２の複数のインペラ４が軸方向Ｄａの他方側から順に第二インペラ４２、第三インペラ４３と称される。第一インペラ４１から第三インペラ４３は、標準インペラ４０である。
　軸受６は、ロータ本体３を軸線Ｏ回りに回転可能に支持している。軸受６は、ロータ本体３の両端部に一つずつ設けられている。これらの軸受６は、それぞれケーシング７に取り付けられている。
　ケーシング７は、軸受６を支持するとともにロータ２を外周側から覆っている。ケーシング７は、筒状に形成されている。ケーシング７は、プロセスガスが流入する吸込口７１と、プロセスガスが流出する吐出口７２とが設けられている。
　このような遠心圧縮機１では、外部から回転力がロータ本体３に伝達される。これにより、ロータ本体３に固定されたインペラ４が回転する。プロセスガスは吸込口７１から流入し、回転するインペラ４により圧縮され、吐出口７２より排出される。このような遠心圧縮機１では、ロータ本体３及びインペラ４で構成されるロータ２が高速で回転する。ここで、ロータ２の重心位置が軸線Ｏからずれて偏心していると、高速回転時のロータ２の振動が大きくなってしまう可能性がある。そのため、ロータ２を組み立てる際には、ロータ２に偏心が無いように、バランス調整が行われている。以下に、図２に基づいて、本実施形態のロータのバランス調整方法Ｓ１を説明する。
　ロータのバランス調整方法Ｓ１では、第一に、ロータ本体３にインペラ４を組み付ける前のロータ本体３に対して重心位置のバランス調整が行われる（ロータ本体バランス調整工程Ｓ２）。具体的には、回転させた際のロータ本体３の軸方向Ｄａ及び径方向Ｄｒの重心位置が調整される。バランス調整では、例えば、調整対象をバランサーに取り付けて回転させながら重心位置の測定が行われる。ロータ本体バランス調整工程Ｓ２では、調整対象であるロータ本体３を軸線Ｏ回りに回転させて重心位置の測定が行われ、ロータ本体３の重心位置が調整される。
　その後、ロータ本体３に取り付ける前の複数のインペラ４のそれぞれに対してバランス調整を行う（インペラ調整工程Ｓ３）。具体的には、複数のインペラ４に対して、それぞれ個別に重量調整が行われる。これにより、回転させた際のインペラ４単体の重心位置のバランス調整が行われる。インペラ調整工程Ｓ３では、調整対象であるインペラ４を回転させて重心位置の測定を行う。重心位置がずれている場合には、ディスク４ａの外側（ブレード４ｂが配置されていない側）の面と、カバー４ｃの外側（ブレード４ｂが配置されていない側）の面とのうちの少なくとも一方に対して削る等の加工が施される。これにより、インペラ調整工程Ｓ３では、インペラ４自体の重心位置が調整される。
　インペラ調整工程Ｓ３の後に、複数のインペラ４がロータ本体３に固定される（固定工程Ｓ４）。固定工程Ｓ４では、二つずつで組をなすようにして複数のインペラ４がロータ２に取り付けられる。具体的には、複数のインペラ４のうち、ロータ本体３の軸方向Ｄａの中心から順に左右一対として第一インペラ４１及び第三インペラ４３である第一の組、大型インペラ４４及び第二インペラ４２である第二の組の順に、二つずつで対をなすようにしてロータ本体３に取り付けられる。本実施形態の固定工程Ｓ４は、第一固定工程Ｓ４１と、第二固定工程Ｓ４２とを含んでいる。
　第一固定工程Ｓ４１では、二つの標準インペラ４０がロータ本体３の軸方向Ｄａの中心付近に固定される。第一固定工程Ｓ４１では、図３に示すように、一対の標準インペラ４０が、互いのディスク４ａがそれぞれ軸方向Ｄａに対向するように反対を向いた状態でロータ本体３に固定される。本実施形態の第一固定工程Ｓ４１では、第一の組である第一インペラ４１及び第三インペラ４３が、互いのカバー４ｃが軸方向Ｄａの反対側を向くようにロータ本体３に取り付けられる。
　第二固定工程Ｓ４２は、図２に示すように、第一固定工程Ｓ４１後に実施される。第二固定工程Ｓ４２では、大型インペラ４４がロータ本体３に固定される。本実施形態の第二固定工程Ｓ４２では、第一固定工程Ｓ４１でロータ本体３に固体された標準インペラ４０を挟み込むように、大型インペラ４４と標準インペラ４０とがロータ本体３に取り付けられる。つまり、第二固定工程Ｓ４２では、大型インペラ４４が固定されている位置に対して第一インペラ４１及び第三インペラ４３を挟み込むように軸方向Ｄａの反対側に他の標準インペラ４０である第二インペラ４２が固定される。本実施形態の第二固定工程Ｓ４２では、図４に示すように、第二の組である大型インペラ４４及び第二インペラ４２が、互いのカバー４ｃが軸方向Ｄａの反対側を向くようにロータ本体３に固定される。
　図２に示すように、第一固定工程Ｓ４１後であって第二固定工程Ｓ４２を実施する前に、二つの標準インペラ４０が取り付けられたロータ本体３に対して重心位置のバランス調整が行われる（中間ロータ調整工程Ｓ５）。図３に示すように、中間ロータ調整工程Ｓ５では、二つの標準インペラ４０が固定されている状態のロータ２に対してバランス調整が行われる。中間ロータ調整工程Ｓ５では、二つの標準インペラ４０に対して重量調整することで、回転させた際のロータ２の重心位置のバランス調整が行われる。本実施形態の中間ロータ調整工程Ｓ５では、第一インペラ４１及び第三インペラ４３が固定されたロータ本体３を軸線Ｏ回りに回転させて重心位置の測定が行われる。重心位置がずれている場合には、例えば、第一インペラ４１のディスク４ａの外側の面と、第三インペラ４３のディスク４ａの外側とのうちの少なくとも一方に削る等の加工を施す。これにより、中間ロータ調整工程Ｓ５では、第一インペラ４１及び第三インペラ４３を有するロータ２としての重心位置が調整される。
　なお、インペラ調整工程Ｓ３において、第一インペラ４１のディスク４ａの外側の面と、第三インペラ４３のディスク４ａの外側の面とを既に削っていた場合には、第一インペラ４１のカバー４ｃの外側の面と、第三インペラ４３のカバー４ｃの外側の面とを削ってもよい。つまり、加工を施す面は、適宜変更することができる。
　図２に示すように、固定工程Ｓ４である第二固定工程Ｓ４２の後に、ロータ本体３に固定された複数のインペラ４のうち大型インペラ４４についてロータ本体３に対する傾き調整が行われる（傾き調整工程Ｓ６）。傾き調整工程Ｓ６では、図５に示すように、静止状態での大型インペラ４４のロータ本体３に対する傾き量を算出する。つまり、傾き調整工程Ｓ６では、大型インペラ４４のロータ本体３に対するモーメントバランスを調整する。傾き調整工程Ｓ６では、算出した傾き量が小さくなるように、大型インペラ４４のカバー４ｃ及びディスク４ａを削って重量調整が行われる。具体的には、カバー４ｃにおいてブレード４ｂが配置されていない側である軸方向Ｄａの一方側の面と、ディスク４ａにおいてブレード４ｂが配置されていない側である軸方向Ｄａの他方側の面をのうちの少なくとも一方に削る等の加工が施される。これにより、傾き調整工程Ｓ６では、ロータ本体３に対する大型インペラ４４の傾き量が調整される。
　図４に示すように、傾き調整工程Ｓ６の後に、全てのインペラ４が取り付けられたロータ本体３に対してロータ２の重心位置のバランス調整が行われる（ロータ調整工程Ｓ７）。つまり、ロータ調整工程Ｓ７では、三つの標準インペラ４０及び一つの大型インペラ４４が固定されている状態のロータ２としてのバランス調整が行われる。ロータ調整工程Ｓ７では、複数のインペラ４のうちの大型インペラ４４以外の他の標準インペラ４０を重量調整することでロータ２の重心位置のバランス調整が行われる。本実施形態のロータ調整工程Ｓ７では、ロータ本体３を軸線Ｏ回りに回転させて重心位置の測定が行われる。重心位置がずれている場合には、例えば、ロータ調整工程Ｓ７では、大型インペラ４４以外の他のインペラ４である第一インペラ４１の軸方向Ｄａの一方側を向く面と、第一インペラ４１と異なる第二インペラ４２の軸方向Ｄａの他方側を向く面の少なくとも一方に削る等の加工が施される。つまり、ロータ調整工程Ｓ７は、例えば、第一インペラ４１のカバー４ｃの面と、第二インペラ４２のディスク４ａの面と切削する。これにより、ロータ調整工程Ｓ７では、全てのインペラ４を有するロータ２の重心位置が調整される。
　なお、ロータ調整工程Ｓ７では、大型インペラ４４以外の標準インペラ４０で重量調整がされれば良い。したがって、本実施形態のように第一インペラ４１のカバー４ｃの面と、第二インペラ４２のディスク４ａの面とが削られることに限定されるものではない。例えば、第三インペラ４３のディスク４ａやカバー４ｃを削ってもよく、第一インペラ４１のディスク４ａや第二インペラ４２のカバー４ｃを削ってもよい。
　このようにロータのバランス調整方法Ｓ１が実施されたロータ２がケーシング７内に配置されることで、遠心圧縮機１は製造される。
　上記のようなロータのバランス調整方法Ｓ１によれば、傾き調整工程Ｓ６後に、ロータ調整工程Ｓ７を実施する際に、大型インペラ４４以外の他の標準インペラ４０が削られることでロータ２のバランス調整が行われている。つまり、大型インペラ４４を削ってロータ本体３に対する大型インペラ４４の傾きを調整した後に、大型インペラ４４を削ることなく、第一インペラ４１及び第二インペラ４２を削って重量調整を行うことでロータ２の重心位置の調整している。これにより、大型インペラ４４の重量を変化させることなく、ロータ２の重心位置を調整できる。つまり、一度加工を施すことで重量調整を行った大型インペラ４４に手を加えることなく、ロータ２の重心位置を調整することができる。そのため、ロータ２の重心位置を調整後に大型インペラ４４自体の重心位置がずれて、ロータ本体３に対して大型インペラ４４が傾いてしまうことを抑制できる。これにより、大型インペラ４４を用いる場合であっても、高い精度でロータ２のバランス調整を行うことができる。
　また、第二固定工程Ｓ４２を実施する前に、中間ロータ調整工程Ｓ５を実施している。そのため、大型インペラ４４を取り付ける前に、ロータ２の重心位置の偏りを一度解消できる。したがって、ロータ２の重心位置が偏っていない状態で、大型インペラ４４をロータ本体３に取り付けることができる。これにより、ロータ本体３に対する大型インペラ４４を取り付けたことによるロータ２への影響を把握し易くすることができる。したがって、大型インペラ４４による影響を効率的に除去するようにロータ２のバランス調整を行うことができる。
　また、インペラ調整工程Ｓ３により、ロータ本体３に取り付ける前に全ての標準インペラ４０及び大型インペラ４４のそれぞれに対してバランス調整を行うことができる。したがって、バランス調整がなされた状態で複数のインペラ４をロータ本体３に組み付けることができる。これにより、ロータ２の偏心を確実に解消し、遠心圧縮機１として組み立てられて回転する時の振動発生を防止することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
　なお、本実施形態では、複数のインペラ４として、一つの大型インペラ４４と三つの標準インペラ４０をロータ本体３に取り付けたが、これに限定されるものではない。例えば、二つ以上の大型インペラ４４をロータ本体３に取り付けてもよく、四つ以上の標準インペラ４０をロータ本体３に取り付けてもよい。また、複数のインペラ４は、本実施形態のように偶数個であることに限定されるものではなく、奇数個であってもよい。
　また、本実施形態では、回転機械として遠心圧縮機を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態のロータの調整方法が施された過給機やポンプであってもよい。
　ロータのバランス調整方法Ｓ１によれば、大型インペラ４４を用いる場合であっても、高い精度でロータ２のバランス調整を行うことができる。
１…遠心圧縮機
Ｏ…軸線
Ｄａ…軸方向
Ｄｒ…径方向
２…ロータ
３…ロータ本体
４…インペラ
４ａ…ディスク
４ｂ…ブレード
４ｃ…カバー
４０…標準インペラ
４１…第一インペラ
４２…第二インペラ
４３…第三インペラ
４４…大型インペラ
５１…第一インペラ群
５２…第二インペラ群
６…軸受
７…ケーシング
７１…吸込口
７２…吐出口
Ｓ１…ロータのバランス調整方法
Ｓ２…ロータ本体バランス調整工程
Ｓ３…インペラ調整工程
Ｓ４…固定工程
Ｓ４１…第一固定工程
Ｓ４２…第二固定工程
Ｓ５…中間ロータ調整工程
Ｓ６…傾き調整工程
Ｓ７…ロータ調整工程
 
 
 
 

Claims (4)

  1. 　軸方向に延びているロータ本体と該ロータ本体に固定された複数のインペラとを備えるロータのバランス調整方法であって、
    　前記ロータ本体に取り付ける前の前記複数のインペラのそれぞれに対して、個別に重量調整を行うことで前記インペラ単体の重心位置のバランス調整を行うインペラ調整工程と、
    　インペラ調整工程の後に、前記複数のインペラを前記ロータ本体に固定する固定工程と、
    　前記固定工程の後に、前記ロータ本体に固定された前記複数のインペラのうちの重量の大きい大型インペラについて前記ロータ本体に対する傾き調整を行う傾き調整工程と、
    　前記傾き調整工程の後に、前記複数のインペラのうちの前記大型インペラ以外の他のインペラを重量調整することで前記ロータの重心位置のバランス調整を行うロータ調整工程と、を含むロータのバランス調整方法。
  2. 　前記ロータ調整工程は、前記大型インペラ以外の他のインペラである第一インペラの前記軸方向の一方側を向く面と、前記第一インペラと異なる第二インペラの前記軸方向の他方側を向く面とに加工を施すことで実施される請求項１に記載のロータのバランス調整方法。
  3. 　前記固定工程は、二つの前記インペラを前記ロータ本体に固定する第一固定工程と、
    　前記第一固定工程後に、前記大型インペラを前記ロータ本体に固定する第二固定工程とを、有し、
    　前記第一固定工程後であって前記第二固定工程を実施する前に、二つの前記インペラに対して重量調整することで前記ロータの重心位置のバランス調整を行う中間ロータ調整工程と、を含む請求項１または請求項２に記載のロータのバランス調整方法。
  4. 　前記第二固定工程は、前記大型インペラが固定されている位置に対して二つの前記インペラを挟み込むように前記軸方向の反対側に他のインペラを固定する請求項３に記載のロータのバランス調整方法。
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