JPH0120281B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0120281B2 JPH0120281B2 JP58172904A JP17290483A JPH0120281B2 JP H0120281 B2 JPH0120281 B2 JP H0120281B2 JP 58172904 A JP58172904 A JP 58172904A JP 17290483 A JP17290483 A JP 17290483A JP H0120281 B2 JPH0120281 B2 JP H0120281B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impeller
- pressure
- thrust
- expansion turbine
- bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
- F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は膨張タービンに係り、特に運転中スラ
スト変動を生じやすい高圧タービンなどのスラス
ト制御装置に関するものである。
スト変動を生じやすい高圧タービンなどのスラス
ト制御装置に関するものである。
空気分離装置等の寒冷発生用として使用される
膨張タービンは、プラントの常温状態から極低温
状態まで広い運転条件において使用される。従つ
て、各運転条件において膨張タービンの出入口の
圧力、温度が変化するため、膨張タービンの回転
体（インペラー、回転軸等）に作用するスラスト
負荷も変化する。したがつて、このスラスト負荷
を十分支えることのできるスラスト軸受が膨張タ
ービンに組込まれる必要がある。
膨張タービンは、プラントの常温状態から極低温
状態まで広い運転条件において使用される。従つ
て、各運転条件において膨張タービンの出入口の
圧力、温度が変化するため、膨張タービンの回転
体（インペラー、回転軸等）に作用するスラスト
負荷も変化する。したがつて、このスラスト負荷
を十分支えることのできるスラスト軸受が膨張タ
ービンに組込まれる必要がある。
一般に、フルシユラウド付インペラーをもつ膨
張タービンでは、回転体に作用する軸スラストは
第１図に示すようにインペラーの前面と背面の圧
力及びこの圧力が作用する受圧面積の割合により
計算される。（機械工学便覧改訂５版P9―44） Ｆ＝P1×A1＋P2×A2−P3×A3−P4×A3
……(1) ここにＦ＝回転軸に作用するスラスト P1＝インペラー入口圧力 P2＝インペラー出口圧力 P3，P4＝インペラー背面圧力 A1〜A4＝圧力P1〜P4作用する受圧面積 受圧面積A1〜A4はインペラー形状によつて決
まるものであるが、P1，P4の圧力は膨張タービ
ン運転条件によつて変動するものである。従つて
高圧力のプロセスガスを処理する膨張タービンで
は、低圧から高圧まで運転条件があるため運転条
件により軸スラストが大きく変化する。このた
め、高負荷容量のスラスト軸受を必要とするの
で、軸受損失の増大、軸受潤滑油量の増大、また
動力回収型膨張タービンでは回収電力量の減少を
生ずるなどの欠点があつた。
張タービンでは、回転体に作用する軸スラストは
第１図に示すようにインペラーの前面と背面の圧
力及びこの圧力が作用する受圧面積の割合により
計算される。（機械工学便覧改訂５版P9―44） Ｆ＝P1×A1＋P2×A2−P3×A3−P4×A3
……(1) ここにＦ＝回転軸に作用するスラスト P1＝インペラー入口圧力 P2＝インペラー出口圧力 P3，P4＝インペラー背面圧力 A1〜A4＝圧力P1〜P4作用する受圧面積 受圧面積A1〜A4はインペラー形状によつて決
まるものであるが、P1，P4の圧力は膨張タービ
ン運転条件によつて変動するものである。従つて
高圧力のプロセスガスを処理する膨張タービンで
は、低圧から高圧まで運転条件があるため運転条
件により軸スラストが大きく変化する。このた
め、高負荷容量のスラスト軸受を必要とするの
で、軸受損失の増大、軸受潤滑油量の増大、また
動力回収型膨張タービンでは回収電力量の減少を
生ずるなどの欠点があつた。
本発明の目的は、膨張タービンにおいて、どの
ような運転条件においても回転軸に作用するスラ
ストを一定範囲内に保持するスラスト制御装置を
提供することにある。
ような運転条件においても回転軸に作用するスラ
ストを一定範囲内に保持するスラスト制御装置を
提供することにある。
膨張タービンで発生する軸スラストの大きさ
は、前述の(1)式で示されるようにインペラー背面
圧力と前面圧力の差によつて決まる。この圧力差
は運転条件により変動し、特に、高圧力のプロセ
スガスを処理する膨張タービンではこの変動値が
大きく、スラスト軸受の負荷容量を大きくする必
要があつた。
は、前述の(1)式で示されるようにインペラー背面
圧力と前面圧力の差によつて決まる。この圧力差
は運転条件により変動し、特に、高圧力のプロセ
スガスを処理する膨張タービンではこの変動値が
大きく、スラスト軸受の負荷容量を大きくする必
要があつた。
そこで、本発明はインペラー背面の圧力を制御
することによりインペラーで発生する軸スラスト
を一定範囲内に保持し、スラスト軸受の負荷容量
を小さくするようにしたもので、これにより、軸
受損失の減少、軸受潤滑油量の減少、また動力回
収型膨張タービンでは回収電力量の増大によるプ
ラント運転時の原単位の向上が行なえる。
することによりインペラーで発生する軸スラスト
を一定範囲内に保持し、スラスト軸受の負荷容量
を小さくするようにしたもので、これにより、軸
受損失の減少、軸受潤滑油量の減少、また動力回
収型膨張タービンでは回収電力量の増大によるプ
ラント運転時の原単位の向上が行なえる。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明す
る。第２図は膨張タービンのインペラー部分の断
面を示している。スクロール１のプロセスガス
は、ノズル２を通り断熱膨張して噴流ガスとな
り、インペラー３へ入りインペラーを回転させた
後デイフユーザー４へ流れる。インペラー３の前
面出口部にはラビリンス５を設け、プロセスガス
のシヨートパスを防止している。また、インペラ
ー３の背面外周部にラビリンス６、内周部にラビ
リンス７を設け、このラビリンス６，７に囲まれ
る部分は背面圧力室８となつている。この背面圧
力室８とインペラー出口の圧力は、差圧計９で検
出される。
る。第２図は膨張タービンのインペラー部分の断
面を示している。スクロール１のプロセスガス
は、ノズル２を通り断熱膨張して噴流ガスとな
り、インペラー３へ入りインペラーを回転させた
後デイフユーザー４へ流れる。インペラー３の前
面出口部にはラビリンス５を設け、プロセスガス
のシヨートパスを防止している。また、インペラ
ー３の背面外周部にラビリンス６、内周部にラビ
リンス７を設け、このラビリンス６，７に囲まれ
る部分は背面圧力室８となつている。この背面圧
力室８とインペラー出口の圧力は、差圧計９で検
出される。
差圧計９の上限は、前述(1)式による軸スラスト
がインペラー前面方向へ作用する場合の規定値で
あり、こ上限信号により、スクロール１から高圧
プロセスガス背面圧力室８へ送り込むためのコン
トロール弁１０を設けたラインをつけている。ま
た逆に、差圧計９の下限は、前述(1)式による軸ス
ラストがインペラー３背面側へ作用する場合の規
定値であり、この下限信号により、背面圧力室８
からこの部分のガスをデイフユーザー４へ送り込
むためのコントロール弁１１を設けたラインをつ
けている。
がインペラー前面方向へ作用する場合の規定値で
あり、こ上限信号により、スクロール１から高圧
プロセスガス背面圧力室８へ送り込むためのコン
トロール弁１０を設けたラインをつけている。ま
た逆に、差圧計９の下限は、前述(1)式による軸ス
ラストがインペラー３背面側へ作用する場合の規
定値であり、この下限信号により、背面圧力室８
からこの部分のガスをデイフユーザー４へ送り込
むためのコントロール弁１１を設けたラインをつ
けている。
上記差圧計９の上限、下限の規定値は、スラス
ト軸受の負荷容量から決定される。
ト軸受の負荷容量から決定される。
上記のような構成および動作をもつことによ
り、どのような運転条件においてもインペラーで
発生する軸スラスト一定範囲内に保持することが
可能であり、膨張タービンに適する任意のスラス
ト軸受を設計することができる。
り、どのような運転条件においてもインペラーで
発生する軸スラスト一定範囲内に保持することが
可能であり、膨張タービンに適する任意のスラス
ト軸受を設計することができる。
本発明によれば、スラスト軸受の負荷容量が任
意に設定できるため膨張タービンに適したスラス
ト軸受の設計ができ、スラスト軸受のコンパクト
化、軸受損失の減少および軸受潤滑油量の減少が
でき、さらに動力回収型膨張タービンでは回収電
力量の増大が図れるという効果がある。
意に設定できるため膨張タービンに適したスラス
ト軸受の設計ができ、スラスト軸受のコンパクト
化、軸受損失の減少および軸受潤滑油量の減少が
でき、さらに動力回収型膨張タービンでは回収電
力量の増大が図れるという効果がある。
第１図はインペラー断面とインペラーに作用す
る圧力の種類を示す説明図、第２図は本発明の一
実施例の断面図である。 １……スクロール、２……ノズル、３……イン
ペラー、４……デイフユーザー、９……差圧計、
１０……コントロール弁、１１……コントロール
弁、８……背面圧力室。
る圧力の種類を示す説明図、第２図は本発明の一
実施例の断面図である。 １……スクロール、２……ノズル、３……イン
ペラー、４……デイフユーザー、９……差圧計、
１０……コントロール弁、１１……コントロール
弁、８……背面圧力室。
Claims (1)
- １ 軸受によつて支持された回転軸と、該回転軸
の軸端に設けたインペラーと、該インペラーにス
クロール部よりプロセスガスを供給するノズルを
備えた膨張タービンにおいて、前記インペラーの
背面に背面圧力室を設け、該背面圧力室と前記ス
クロール部およびインペラー出口部とをそれぞれ
コントロール弁を介して連絡したラインを設け、
前記背面圧力室とインペラー出口部の圧力差を検
出して前記コントロール弁を作動する差圧計を設
けたことを特徴とする膨張タービンのスラスト制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17290483A JPS6065201A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17290483A JPS6065201A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62131220A Division JPS62294701A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065201A JPS6065201A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0120281B2 true JPH0120281B2 (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=15950493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17290483A Granted JPS6065201A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065201A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2801470B2 (ja) * | 1992-07-08 | 1998-09-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 膨張タービン |
| DE10138056A1 (de) * | 2001-08-03 | 2003-02-13 | Atlas Copco Energas | Turbomaschine |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP17290483A patent/JPS6065201A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6065201A (ja) | 1985-04-15 |
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