JPH0610702A - コンプレッサーグループ - Google Patents
コンプレッサーグループInfo
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- JPH0610702A JPH0610702A JP5055297A JP5529793A JPH0610702A JP H0610702 A JPH0610702 A JP H0610702A JP 5055297 A JP5055297 A JP 5055297A JP 5529793 A JP5529793 A JP 5529793A JP H0610702 A JPH0610702 A JP H0610702A
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- compressor
- water
- compressor group
- flow direction
- compressor stage
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
- F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
- F02C7/1435—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages by water injection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスターボグループのコンプレッサーグルー
プの運転電力消費量を低減するための作業媒体（空気）
の中間冷却手段を改良しコンプレッサーグループ設備の
構造費及び運転費を少なくする。 【構成】 中間冷却器を、前圧縮された空気１６を渦運
動させながら通過させかつこの渦流に冷却媒体として水
を噴射して気化させる２重円錐体装置５として構成し、
該装置５をステータケーシング２の内側の、第１コンプ
レッサー段４と第２コンプレッサー段８との間に流動方
向に配置した。
プの運転電力消費量を低減するための作業媒体（空気）
の中間冷却手段を改良しコンプレッサーグループ設備の
構造費及び運転費を少なくする。 【構成】 中間冷却器を、前圧縮された空気１６を渦運
動させながら通過させかつこの渦流に冷却媒体として水
を噴射して気化させる２重円錐体装置５として構成し、
該装置５をステータケーシング２の内側の、第１コンプ
レッサー段４と第２コンプレッサー段８との間に流動方
向に配置した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念部に
記載のコンプレッサーグループに関する。本発明はまた
このようなコンプレッサーグループの運転法に関する。
記載のコンプレッサーグループに関する。本発明はまた
このようなコンプレッサーグループの運転法に関する。
【０００２】
【従来の技術】媒体の圧縮中に媒体（ガスターボグルー
プにおいては空気）が少くとも一回冷却されると、所定
の目標圧力で運転中のコンプレッサーの電力消費を節減
することができることは一般に知られている。従ってこ
の目的で、第１コンプレッサー段通過後の前圧縮された
空気は流出通路を介して中間冷却器内へ流入せしめら
れ、この中間冷却器内で熱交換により冷却され、次い
で、この冷却された空気は流入通路を介して第２コンプ
レッサー段へ戻される。
プにおいては空気）が少くとも一回冷却されると、所定
の目標圧力で運転中のコンプレッサーの電力消費を節減
することができることは一般に知られている。従ってこ
の目的で、第１コンプレッサー段通過後の前圧縮された
空気は流出通路を介して中間冷却器内へ流入せしめら
れ、この中間冷却器内で熱交換により冷却され、次い
で、この冷却された空気は流入通路を介して第２コンプ
レッサー段へ戻される。
【０００３】しかしこのような一般的な従来の手段で
は、明らかに、設備の構造費及び運転費が著しく高くな
る。
は、明らかに、設備の構造費及び運転費が著しく高くな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、はじ
めに述べた形式のコンプレッサーグループにおける上記
の欠点を排除することにある。
めに述べた形式のコンプレッサーグループにおける上記
の欠点を排除することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、請求項
１及び６にそれぞれ記載されたコンプレッサーグループ
及びその運転法により解決されている。
１及び６にそれぞれ記載されたコンプレッサーグループ
及びその運転法により解決されている。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、通常は予備混合バーナ
として使用される装置が水を気化させて働く中間冷却器
として使用される。
として使用される装置が水を気化させて働く中間冷却器
として使用される。
【０００７】本発明において使用される装置は、例えば
ＥＰ−０３２１８０９号明細書により公知である所謂２
重円錐体型バーナである。コンプレッサー媒体、換言す
れば、ガスターボグループにおける前圧縮された空気の
冷却は、この装置内に空気冷却の目的で噴射される水の
気化により行われる。
ＥＰ−０３２１８０９号明細書により公知である所謂２
重円錐体型バーナである。コンプレッサー媒体、換言す
れば、ガスターボグループにおける前圧縮された空気の
冷却は、この装置内に空気冷却の目的で噴射される水の
気化により行われる。
【０００８】この２重円錐体装置の利点はこの新しい用
途においても完全に保持される。冷却媒体としての水の
分圧は噴射前の水温により制御することができる。
途においても完全に保持される。冷却媒体としての水の
分圧は噴射前の水温により制御することができる。
【０００９】さらに本発明によれば、２重円錐体装置を
第１及び第２の両コンプレッサー段の流出口若しくは流
入口軸線上に配置した構成では、最小限の圧力低下で極
めて僅かな温度差を、２重円錐体に沿って流体が流過す
るさいの渦動構造により補償することができる。即ち所
謂「パターンファクタ（Ｐａｔｔｅｒｎｆａｃｔａ
ｒ）」を解放することができる。この２重円錐体装置自
体では、高温の房状の流れが「ボルテックス−ブレーク
ダウン（Ｖｏｒｔｅｘ−Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）」の逆流
区域及び遠心力作用区域において、中核流温度が周囲温
度まで下流側で低下している限り、確保される。
第１及び第２の両コンプレッサー段の流出口若しくは流
入口軸線上に配置した構成では、最小限の圧力低下で極
めて僅かな温度差を、２重円錐体に沿って流体が流過す
るさいの渦動構造により補償することができる。即ち所
謂「パターンファクタ（Ｐａｔｔｅｒｎｆａｃｔａ
ｒ）」を解放することができる。この２重円錐体装置自
体では、高温の房状の流れが「ボルテックス−ブレーク
ダウン（Ｖｏｒｔｅｘ−Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）」の逆流
区域及び遠心力作用区域において、中核流温度が周囲温
度まで下流側で低下している限り、確保される。
【００１０】さらに本発明によれば、複数の２重円錐体
装置が中間室内に周方向に環状に配置されている場合、
熱交換区域内に、支持リブを介して、コンプレッサー中
の遊びを減少させる中間軸受を設けることができる。
装置が中間室内に周方向に環状に配置されている場合、
熱交換区域内に、支持リブを介して、コンプレッサー中
の遊びを減少させる中間軸受を設けることができる。
【００１１】
【実施例】以下においては本発明の一実施例を図面につ
いて詳細に説明する。本発明の直接の理解のために不必
要な全てのエレメントは省略されている。媒体の流動方
向は矢印で示されている。
いて詳細に説明する。本発明の直接の理解のために不必
要な全てのエレメントは省略されている。媒体の流動方
向は矢印で示されている。
【００１２】図１は１つのガスターボグループの１つの
コンプレッサーグループを示し、これは、実質的に、ロ
ータ１、ステータ２及び２つのコンプレッサー段４，８
から成る。吸い込まれた空気３は低圧−コンプレッサー
として働く第１段４内で前圧縮される。このコンプレッ
サー段４通過後この前圧縮された空気１６は、従来の中
間冷却部（この場合空気はコンプレッサーグループの外
側で働く熱交換器中に通される）の部位で、ステータ２
内に一体化された、２つのコンプレッサー段４，８間に
ある中間環状室１０内に導かれる。この環状室１０はそ
の周方向に配置された複数の２重円錐体装置５を備えて
いる。このような構成の最終目的は、低圧−コンプレッ
サー４から来る前圧縮された空気１６を、高圧−コンプ
レッサーとして設計された第２コンプレッサー段８内に
導かれる前に、上記の２重円錐体装置５中に通すことに
ある。最終圧縮された空気９は通常の場合図示されてい
ない燃焼室内において熱的に調製される。環状室１０が
上記のように配置された場合、例えば支持リブを介して
２重円錐体装置５の範囲にコンプレッサーグループ内の
遊びを減少させるための中間軸受７を取り付ける可能性
がえられる。上記２重円錐体装置５の運転形式について
は後に詳細に説明する。図１の原理的略示図からすで
に、本発明の解決手段のコンパクト性は明らかである。
コンプレッサーグループの電力消費量の低減を目的とす
る低圧−コンプレッサー４で圧縮された空気の戻し冷却
は一般に所定の最終圧においてステータ２内側で、第１
コンプレッサー段４の直ぐ下流側及び第２コンプレッサ
ー段８の直ぐ上流側で行われ、従って、ステータを通し
て、コンプレッサーグループ外側で作用する熱交換器へ
の若しくは熱交換機からの導管を通すことはもはや不要
である。なおこの場合、２重円錐体装置５には水が供給
され、また勿論このバーナ端部には、場合によっては完
全に蒸発していない水を２重円錐体装置５の運転による
遠心力によって及びさらに別の手段によって分離させる
ことができる手段が設けられている。前圧縮された空気
１６の冷却は従って２重円錐体装置５内に噴射された水
６の少なくとも一部の気化を介して行われる。この場合
水分圧は、既に述べたように、噴射前の水温によって制
御することができる。２重円錐体装置５に固有の渦動構
造は、最小限の圧力低下で極めて小さい温度差を補償す
ることができるようにするために役立つ。２重円錐体装
置５の運転方法はさらに、中核流の温度が周囲温度まで
下流側で低下している限り、バーナ出口に形成される逆
流区域（Ｖｏｒｔｅｘ−Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）の遠心作
用区域及び逆流区域における高熱の房状の流れの発生を
可能にする。
コンプレッサーグループを示し、これは、実質的に、ロ
ータ１、ステータ２及び２つのコンプレッサー段４，８
から成る。吸い込まれた空気３は低圧−コンプレッサー
として働く第１段４内で前圧縮される。このコンプレッ
サー段４通過後この前圧縮された空気１６は、従来の中
間冷却部（この場合空気はコンプレッサーグループの外
側で働く熱交換器中に通される）の部位で、ステータ２
内に一体化された、２つのコンプレッサー段４，８間に
ある中間環状室１０内に導かれる。この環状室１０はそ
の周方向に配置された複数の２重円錐体装置５を備えて
いる。このような構成の最終目的は、低圧−コンプレッ
サー４から来る前圧縮された空気１６を、高圧−コンプ
レッサーとして設計された第２コンプレッサー段８内に
導かれる前に、上記の２重円錐体装置５中に通すことに
ある。最終圧縮された空気９は通常の場合図示されてい
ない燃焼室内において熱的に調製される。環状室１０が
上記のように配置された場合、例えば支持リブを介して
２重円錐体装置５の範囲にコンプレッサーグループ内の
遊びを減少させるための中間軸受７を取り付ける可能性
がえられる。上記２重円錐体装置５の運転形式について
は後に詳細に説明する。図１の原理的略示図からすで
に、本発明の解決手段のコンパクト性は明らかである。
コンプレッサーグループの電力消費量の低減を目的とす
る低圧−コンプレッサー４で圧縮された空気の戻し冷却
は一般に所定の最終圧においてステータ２内側で、第１
コンプレッサー段４の直ぐ下流側及び第２コンプレッサ
ー段８の直ぐ上流側で行われ、従って、ステータを通し
て、コンプレッサーグループ外側で作用する熱交換器へ
の若しくは熱交換機からの導管を通すことはもはや不要
である。なおこの場合、２重円錐体装置５には水が供給
され、また勿論このバーナ端部には、場合によっては完
全に蒸発していない水を２重円錐体装置５の運転による
遠心力によって及びさらに別の手段によって分離させる
ことができる手段が設けられている。前圧縮された空気
１６の冷却は従って２重円錐体装置５内に噴射された水
６の少なくとも一部の気化を介して行われる。この場合
水分圧は、既に述べたように、噴射前の水温によって制
御することができる。２重円錐体装置５に固有の渦動構
造は、最小限の圧力低下で極めて小さい温度差を補償す
ることができるようにするために役立つ。２重円錐体装
置５の運転方法はさらに、中核流の温度が周囲温度まで
下流側で低下している限り、バーナ出口に形成される逆
流区域（Ｖｏｒｔｅｘ−Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）の遠心作
用区域及び逆流区域における高熱の房状の流れの発生を
可能にする。
【００１３】装置５の構造をよく理解するために、図２
及び３を同時に用いる。また各図を不必要に見にくくし
ないため、この装置５は各図に分割して示されている。
及び３を同時に用いる。また各図を不必要に見にくくし
ないため、この装置５は各図に分割して示されている。
【００１４】図２に示されている装置５の中核部は２つ
の半割中空の部分円錐体１１，１２から成り、これらは
半径方向でずらされて互いに上下に位置している。各中
心軸線１１ｂ，１２ｂのずれは軸対称的に位置する両側
にそれぞれ１つの接線方向の空気入口スリット１１ｃ，
１２ｃを形成し、該スリットを通して、先に述べた前圧
縮された空気１６が装置５の内室１３内へ、即ち円錐中
空室内へ流入する。図示の部分円錐体１１，１２の円錐
体形状は流れ方向に所定の固定された円錐角を有してい
る。勿論また、部分円錐体１１，１２は流れの方向に増
大する円錐角（凸レンズ形状、トロンペット形状）を有
していていてもよく、又は減少する円錐角（凹レンズ形
状、チューリップ形状）を有していてもよい。最後の両
形状は容易に表象できる形状であるので図示されていな
い。どの形状を用いるかは、プロセスの種々異なるパラ
メータに依存するが、図示の形状を採用するのが有利で
ある。空気入口スリット１１ｃ，１２ｃの幅は両軸線１
１ｂ，１２ｂ相互のずれ（図３）の大きさによる。両部
分円錐体１１，１２はそれぞれ１つの円筒形の始端部１
１ａ，１２ａを有し、これらは、部分円錐体１１，１２
と同様に互いにずらされており、その結果接線方向の空
気入口スリット１１ｃ，１２ｃは装置５の全長に亘って
形成されている。勿論２重円錐体装置５は純然たる円錐
形に、即ち円筒形始端部なしに構成することも可能であ
る。この円筒形の始端部内にはノズル１４が設けられて
おり、これは装置５の内室１３内へ水を噴射する。この
水の噴射により、入口通路１７ａ，１７ｂ（図３）を経
て接線方向空気入口スリット１１ｃ，１２ｃを通って装
置５の内室１３内へ流入する前圧縮された空気１６は連
続的に冷却される。バーナの内室１３内への必要な水量
の取り入れは種々異なる方式で行うことができる。例え
ばヘッド側での水噴射の補助手段として又はヘッド側で
の水噴射に代えて、接線方向の空気入口スリット１１
ｃ，１２ｃの範囲に導管（図示せず）を設け、該導管が
２重円錐体装置５の全長に亘って延びかつ縦側に多数の
開孔を有し、これらの開孔から必要な水が噴出されるよ
うにしてもよい。装置５の内室１３内へ空気１６が接線
方向で流入することにより、軸方向に方向付けられた渦
運動が発生し、この渦運動はその性質上、噴射された、
気化し冷却する第２媒体、この場合水の噴霧円錐１５と
空気との密な混合を生ぜしめる。この場合流体の渦運動
は中心部では乏しいがしかし軸方向で過剰な速度成分を
有する。渦数は軸方向で著しく増大しかつ装置５の端部
で臨界値、所謂ブレークダウン（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）
−値に達するから、これにより、装置端部範囲に位置的
に安定した渦動逆流２０が発生する。この渦動逆流２０
により、ノズル１４によって内室１３内へ場合により過
剰に噴射され、かつ何らかの原因で完全に気化されてい
ない水が渦平面２１において遠心力で外方へ放出され
る。この場合、気化されていない水を遠心力で外方へ放
出するためのさらに別の手段を設けることも可能であ
り、該手段は中間室１８内の、２重円錐体装置５の下流
側でかつ高圧−コンプレッサー８の上流側に配置され
る。中間冷却部の閉鎖部は、２重円錐体装置５が設けら
れている環状室１０の入口正面を形成する閉鎖壁１９に
より形成される。
の半割中空の部分円錐体１１，１２から成り、これらは
半径方向でずらされて互いに上下に位置している。各中
心軸線１１ｂ，１２ｂのずれは軸対称的に位置する両側
にそれぞれ１つの接線方向の空気入口スリット１１ｃ，
１２ｃを形成し、該スリットを通して、先に述べた前圧
縮された空気１６が装置５の内室１３内へ、即ち円錐中
空室内へ流入する。図示の部分円錐体１１，１２の円錐
体形状は流れ方向に所定の固定された円錐角を有してい
る。勿論また、部分円錐体１１，１２は流れの方向に増
大する円錐角（凸レンズ形状、トロンペット形状）を有
していていてもよく、又は減少する円錐角（凹レンズ形
状、チューリップ形状）を有していてもよい。最後の両
形状は容易に表象できる形状であるので図示されていな
い。どの形状を用いるかは、プロセスの種々異なるパラ
メータに依存するが、図示の形状を採用するのが有利で
ある。空気入口スリット１１ｃ，１２ｃの幅は両軸線１
１ｂ，１２ｂ相互のずれ（図３）の大きさによる。両部
分円錐体１１，１２はそれぞれ１つの円筒形の始端部１
１ａ，１２ａを有し、これらは、部分円錐体１１，１２
と同様に互いにずらされており、その結果接線方向の空
気入口スリット１１ｃ，１２ｃは装置５の全長に亘って
形成されている。勿論２重円錐体装置５は純然たる円錐
形に、即ち円筒形始端部なしに構成することも可能であ
る。この円筒形の始端部内にはノズル１４が設けられて
おり、これは装置５の内室１３内へ水を噴射する。この
水の噴射により、入口通路１７ａ，１７ｂ（図３）を経
て接線方向空気入口スリット１１ｃ，１２ｃを通って装
置５の内室１３内へ流入する前圧縮された空気１６は連
続的に冷却される。バーナの内室１３内への必要な水量
の取り入れは種々異なる方式で行うことができる。例え
ばヘッド側での水噴射の補助手段として又はヘッド側で
の水噴射に代えて、接線方向の空気入口スリット１１
ｃ，１２ｃの範囲に導管（図示せず）を設け、該導管が
２重円錐体装置５の全長に亘って延びかつ縦側に多数の
開孔を有し、これらの開孔から必要な水が噴出されるよ
うにしてもよい。装置５の内室１３内へ空気１６が接線
方向で流入することにより、軸方向に方向付けられた渦
運動が発生し、この渦運動はその性質上、噴射された、
気化し冷却する第２媒体、この場合水の噴霧円錐１５と
空気との密な混合を生ぜしめる。この場合流体の渦運動
は中心部では乏しいがしかし軸方向で過剰な速度成分を
有する。渦数は軸方向で著しく増大しかつ装置５の端部
で臨界値、所謂ブレークダウン（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）
−値に達するから、これにより、装置端部範囲に位置的
に安定した渦動逆流２０が発生する。この渦動逆流２０
により、ノズル１４によって内室１３内へ場合により過
剰に噴射され、かつ何らかの原因で完全に気化されてい
ない水が渦平面２１において遠心力で外方へ放出され
る。この場合、気化されていない水を遠心力で外方へ放
出するためのさらに別の手段を設けることも可能であ
り、該手段は中間室１８内の、２重円錐体装置５の下流
側でかつ高圧−コンプレッサー８の上流側に配置され
る。中間冷却部の閉鎖部は、２重円錐体装置５が設けら
れている環状室１０の入口正面を形成する閉鎖壁１９に
より形成される。
【図１】コンプレッサーグループの２つの圧縮段の間に
接続されている２重円錐体装置を示す原理的略示図。
接続されている２重円錐体装置を示す原理的略示図。
【図２】２重円錐体装置の一部を破断した斜視図。
【図３】図２の２重円錐体装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線によ
る断面図。
る断面図。
１ ロータ ２ ステータ ３ 空気 ４ 低圧−コンプレッサー段 ５ ２重円錐体装置 ６ 水 ７ 中間軸受 ８ 高圧−コンプレッサー段 ９ 最終圧縮された空気 １０ 環状室 １１ 部分円錐体 １２ 部分円錐体 １１ｂ 部分円錐体１１の軸線 １２ｂ 部分円錐体１２の軸線 １１ｃ 空気入口スリット １２ｃ 空気入口スリット １３ 内室 １４ ノズル １５ 噴霧円錐 １６ 前圧縮された空気 １７ａ 入口通路 １７ｂ 入口通路 １８ 中間室 １９ 閉鎖壁 ２０ 渦動逆流
Claims (6)
- 【請求項１】 主に、第１のコンプレッサー段と、この
第１のコンプレッサー段の下流側で働く中間冷却器と、
この中間冷却器の下流側で働く第２のコンプレッサー段
とから成る、ガスターボグループのコンプレッサーグル
ープにおいて、中間冷却器が、ステータケーシング
（２）の内側の、第１のコンプレッサー段（４）と第２
のコンプレッサー段（８）との間に、流動方向に配置さ
れており、かつ中間冷却器が、前圧縮された空気が流過
する少なくとも１つの、水（６）で運転可能な装置
（５）から成ることを特徴とするコンプレッサーグルー
プ。 - 【請求項２】 装置（５）が、流動方向に延びていて互
いに上下に配置された少なくとも２つの中空の部分円錐
体（１１，１２）から成り、各部分円錐体（１１，１
２）の対称縦軸線（１１ｂ，１２ｂ）が半径方向で互い
にずらされていて、装置（５）の全長に亘って空気流
（１６）のための互いに逆向き接線方向の空気入口スリ
ット（１１ｃ，１２ｃ）を形成しており、かつ部分円錐
体（１１，１２）によって形成されている内室（１３）
内又はその範囲に少なくとも１つの、水（６）を噴射可
能なノズル（１４）が配置されていることを特徴とす
る、請求項１記載のコンプレッサーグループ。 - 【請求項３】 部分円錐体（１１，１２）の円錐面が流
動方向で一定の固定した角度で拡張していることを特徴
とする、請求項２記載のコンプレッサーグループ。 - 【請求項４】 部分円錐体（１１，１２）の円錐面が流
動方向で増大する傾斜角度を有していることを特徴とす
る、請求項２記載のコンプレッサーグループ。 - 【請求項５】 部分円錐体（１１，１２）の円錐面が流
動方向で減少する傾斜角度を有していることを特徴とす
る、請求項２記載のコンプレッサーグループ。 - 【請求項６】 装置（５）の内室（１３）内へ水（６）
を噴射し、この水（６）を空気流（１６）と直接に接触
させて該空気流を水（６）の気化によって冷却し、かつ
気化していない水（６）を、装置（５）の出口の範囲に
形成される渦動逆流（２０）の範囲において、分離する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のコンプレッサ
ーグループの運転法。
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Family Applications (1)
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