JPH0647996B2 - 圧縮機の旋回失速防止装置 - Google Patents
圧縮機の旋回失速防止装置Info
- Publication number
- JPH0647996B2 JPH0647996B2 JP60243964A JP24396485A JPH0647996B2 JP H0647996 B2 JPH0647996 B2 JP H0647996B2 JP 60243964 A JP60243964 A JP 60243964A JP 24396485 A JP24396485 A JP 24396485A JP H0647996 B2 JPH0647996 B2 JP H0647996B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- signal
- compressor
- stall
- circuit
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は圧縮機の旋回失速を防止するための装置に関
し、特に圧力比が高いサージ限界付近で生じる旋回失速
の防止に好適な装置に関するものである。
し、特に圧力比が高いサージ限界付近で生じる旋回失速
の防止に好適な装置に関するものである。
高圧力比の多段軸流圧縮機では翼列からの流れの剥離に
伴つてセルと呼ばれる部分失速した部分が圧縮機回転数
の約半分の速度で回転するいわゆる旋回失速を起す場合
がある。
伴つてセルと呼ばれる部分失速した部分が圧縮機回転数
の約半分の速度で回転するいわゆる旋回失速を起す場合
がある。
第６図に圧縮機の圧力−流量特性線図を示すように、旋
回失速には圧縮機の設計回転数以下の運転曲線上の部分
回転数で生じるもののほかに、圧力比が高いサージ限界
付近で発生するものがある。前者は一般にセル数とセル
の伝播速度を乗じた翼加振周波数が翼の一次固有振動数
より低く、加振力も小さいために翼振動応力は問題にな
るほど大きくならない。一方、後者は圧力が高く加振力
が大きいとともに、セル数が一つであることが多いため
に軸に対してもアンバランスになるため、翼だけでなく
軸にも多大な振動を励起し、場合によつてはそれらの破
損につながる。したがつて、圧力比が高いサージ限界付
近で生じる旋回失速の予測法や防止のための技術は重要
である。
回失速には圧縮機の設計回転数以下の運転曲線上の部分
回転数で生じるもののほかに、圧力比が高いサージ限界
付近で発生するものがある。前者は一般にセル数とセル
の伝播速度を乗じた翼加振周波数が翼の一次固有振動数
より低く、加振力も小さいために翼振動応力は問題にな
るほど大きくならない。一方、後者は圧力が高く加振力
が大きいとともに、セル数が一つであることが多いため
に軸に対してもアンバランスになるため、翼だけでなく
軸にも多大な振動を励起し、場合によつてはそれらの破
損につながる。したがつて、圧力比が高いサージ限界付
近で生じる旋回失速の予測法や防止のための技術は重要
である。
圧力比が高いサージ限界付近で生じる旋回失速は現象そ
のものの把握が困難であり、完全な防止方法，防止装置
が得られていないのが現状である。在来の一般的な旋回
失速の防止方法や装置は圧力比が比較的低い領域での旋
回失速を対象としたものである。その基本的な方法は実
験等で予め求めた圧縮機の圧力−流量特性に基づき、不
安定作動域に入らないように回転数や静翼角度を制御す
るものである。例えば、特開昭53−77308，実開昭51−8
7709号がある。しかし、在来の方法では圧力比が高いサ
ージ限界付近で発生する旋回失速の防止には必ずしも十
分とは言えないものである。すなわち、 ｉ）サージ限界付近では圧縮機の圧力−流量特性を精度
よく求めることが困難である。
のものの把握が困難であり、完全な防止方法，防止装置
が得られていないのが現状である。在来の一般的な旋回
失速の防止方法や装置は圧力比が比較的低い領域での旋
回失速を対象としたものである。その基本的な方法は実
験等で予め求めた圧縮機の圧力−流量特性に基づき、不
安定作動域に入らないように回転数や静翼角度を制御す
るものである。例えば、特開昭53−77308，実開昭51−8
7709号がある。しかし、在来の方法では圧力比が高いサ
ージ限界付近で発生する旋回失速の防止には必ずしも十
分とは言えないものである。すなわち、 ｉ）サージ限界付近では圧縮機の圧力−流量特性を精度
よく求めることが困難である。
ii）高圧力比の領域では回転数や静翼角度を制御するだ
けでは圧縮機の圧力−流量特性を改良することは困難で
ある。
けでは圧縮機の圧力−流量特性を改良することは困難で
ある。
などの点で不十分である。
本発明は上述の問題を解消するためになされたもので、
圧力比が高いサージ限界付近において発生する旋回失速
を事前に確実に防止し、信頼性の高い圧縮機の旋回失速
防止装置を提供することを目的とするものである。
圧力比が高いサージ限界付近において発生する旋回失速
を事前に確実に防止し、信頼性の高い圧縮機の旋回失速
防止装置を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕 本発明の第１発明はケーシングの内側に配列された複数
の静翼列と、この静翼列間に配列されて回転する動翼列
とからなる圧縮機において、圧縮機流路内に取付けたサ
ージセンサと、サージセンサからの信号の時間微分を求
める微分回路と、微分回路からの信号の大きさを判別し
所定信号を出力する出力判別回路と、出力判別回路から
の信号に基づいて作動するアクチユエータと、圧縮機の
吐出側に設けられアクチユエータによつて開閉する放風
弁手段からなるものである。
の静翼列と、この静翼列間に配列されて回転する動翼列
とからなる圧縮機において、圧縮機流路内に取付けたサ
ージセンサと、サージセンサからの信号の時間微分を求
める微分回路と、微分回路からの信号の大きさを判別し
所定信号を出力する出力判別回路と、出力判別回路から
の信号に基づいて作動するアクチユエータと、圧縮機の
吐出側に設けられアクチユエータによつて開閉する放風
弁手段からなるものである。
また、第２発明は圧縮機流路内に取付けたサージセンサ
と、サージセンサからの信号の符号を反転する符号反転
回路と、サージセンサからの信号に一定の時間遅れを生
じせしめる遅延回路と、符号反転回路と遅延回路からの
信号を加算する加算回路と、加算回路からの信号の大き
さを判別し所定信号を出力する出力判別回路と出力判別
回路からの信号に基づいて作動するアクチユエータと、
圧縮機の吐出側に設けられアクチユエータによつて開閉
する放風弁手段とからなるもので、圧力比が高くサージ
限界付近で生じる旋回失速を防止する技術手段を講じた
ものである。
と、サージセンサからの信号の符号を反転する符号反転
回路と、サージセンサからの信号に一定の時間遅れを生
じせしめる遅延回路と、符号反転回路と遅延回路からの
信号を加算する加算回路と、加算回路からの信号の大き
さを判別し所定信号を出力する出力判別回路と出力判別
回路からの信号に基づいて作動するアクチユエータと、
圧縮機の吐出側に設けられアクチユエータによつて開閉
する放風弁手段とからなるもので、圧力比が高くサージ
限界付近で生じる旋回失速を防止する技術手段を講じた
ものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照し詳細に説明する。
先ず、圧力比が高いサージ限界付近において発生する旋
回失速現象について説明する。第１図は多段軸流圧縮機
において発生した旋回失速の測定結果で、圧縮機のケー
シングにおける壁圧，静翼歪（応力）、そして軸振動の
時刻歴波形図である。これらの波形の特徴は時間的に次
の３段階から構成されている。
回失速現象について説明する。第１図は多段軸流圧縮機
において発生した旋回失速の測定結果で、圧縮機のケー
シングにおける壁圧，静翼歪（応力）、そして軸振動の
時刻歴波形図である。これらの波形の特徴は時間的に次
の３段階から構成されている。
第１段階…急激な圧力変化がほぼ同時刻に圧縮機の全段
で生じるその直後、静圧上昇に伴つて翼に高い応力が生
起し、軸振動にも若干の変化が生じる。
で生じるその直後、静圧上昇に伴つて翼に高い応力が生
起し、軸振動にも若干の変化が生じる。
第２段階…定常的な圧力は高いが、非定常変動成分は小
康状態を保ち、徐々に変動成分が大きくなる。翼振動も
定常成分が大きく、その上に若干変動成分が乗つている
が、軸振動に大きな変化はない。
康状態を保ち、徐々に変動成分が大きくなる。翼振動も
定常成分が大きく、その上に若干変動成分が乗つている
が、軸振動に大きな変化はない。
第３段階…周期的圧力変動がかなり大きくなる。それに
伴つて、翼や軸振動が大きくなる。
伴つて、翼や軸振動が大きくなる。
波形の特徴から判断すると、第１段階における圧力変化
は高圧力比での運転状況から考えて、一次元非定常流が
主であるサージング発生時の特徴と同様のものである。
さらに、第３段階は変動周波数などから判断して、セル
数が１個で伝播速度が圧縮機回転数の約半分の旋回失速
である。すなわち、高圧力比で発生するセル数１個の旋
回失速の特徴とサージングが先行して起きるものである
ことが判る。
は高圧力比での運転状況から考えて、一次元非定常流が
主であるサージング発生時の特徴と同様のものである。
さらに、第３段階は変動周波数などから判断して、セル
数が１個で伝播速度が圧縮機回転数の約半分の旋回失速
である。すなわち、高圧力比で発生するセル数１個の旋
回失速の特徴とサージングが先行して起きるものである
ことが判る。
以上のことから、高い圧力比で発生する旋回失速はサー
ジングのような急激な圧力変化に起因する可能性が高い
から、その軸流方向の急激な圧力変化を検出して、その
直後に放風弁を開くなどして無負荷の状態にすれば、旋
回失速を未然に防止することができる。
ジングのような急激な圧力変化に起因する可能性が高い
から、その軸流方向の急激な圧力変化を検出して、その
直後に放風弁を開くなどして無負荷の状態にすれば、旋
回失速を未然に防止することができる。
第２図は本発明の圧縮機の旋回失速防止装置の第１の実
施例を示す系統図である。図において、圧縮機１は吸入
配管２を介して空気を吸入し、圧縮空気を吐出配管３に
吐き出す。ガスタービンの場合においては圧縮機で生成
された圧縮空気が燃焼器やタービンへの空気源となるよ
う構成されている。吐出配管３にはバイパス配管４が接
続され、その吐出側には放風弁１１を介して大気開放す
る。放風弁１１は圧縮機１の通常運転時には閉鎖されて
いるが、緊急時にはアクチユエータ１０によつて急開口
し得るようになつている。圧縮機１にはサージセンサ、
例えば圧力センサ５が取付けられており、これによつて
圧縮機１内の圧力変動を検出する。圧力変換器６は圧力
センサ５からの圧力を電気変換しフイルタ回路７に出力
する。フイルタ回路７では高周波のノイズをカツトしそ
のカツトされた信号を微分回路８に出力する。微分回路
８では入力された信号の時間微分値を出力判別回路９に
出力する。そして、出力判別回路９では第３図に示すよ
うに入力電圧の大きさに応じ、予じめ設定された基準電
圧値以上あるいは以下では或る一定の電圧を発生し出力
するが、それ以外の入力電圧では出力しないように設定
されている。アクチユエータ１０は出力判別回路９から
信号が入力された場合に限り作動し、放風弁１１を開口
する。圧力センサ５で旋回失速直前の急激な圧力変化を
検出した場合、微分回路８で発生する圧力信号の時間微
分値を基に出力判別回路９で判別しアクチユエータ１０
に命令し放風弁１１を開口する。放風弁１１の開口によ
つて、圧縮機１は圧力が急激に降下し無負荷状態になる
ため旋回失速を未然に防止することが実現できる。
施例を示す系統図である。図において、圧縮機１は吸入
配管２を介して空気を吸入し、圧縮空気を吐出配管３に
吐き出す。ガスタービンの場合においては圧縮機で生成
された圧縮空気が燃焼器やタービンへの空気源となるよ
う構成されている。吐出配管３にはバイパス配管４が接
続され、その吐出側には放風弁１１を介して大気開放す
る。放風弁１１は圧縮機１の通常運転時には閉鎖されて
いるが、緊急時にはアクチユエータ１０によつて急開口
し得るようになつている。圧縮機１にはサージセンサ、
例えば圧力センサ５が取付けられており、これによつて
圧縮機１内の圧力変動を検出する。圧力変換器６は圧力
センサ５からの圧力を電気変換しフイルタ回路７に出力
する。フイルタ回路７では高周波のノイズをカツトしそ
のカツトされた信号を微分回路８に出力する。微分回路
８では入力された信号の時間微分値を出力判別回路９に
出力する。そして、出力判別回路９では第３図に示すよ
うに入力電圧の大きさに応じ、予じめ設定された基準電
圧値以上あるいは以下では或る一定の電圧を発生し出力
するが、それ以外の入力電圧では出力しないように設定
されている。アクチユエータ１０は出力判別回路９から
信号が入力された場合に限り作動し、放風弁１１を開口
する。圧力センサ５で旋回失速直前の急激な圧力変化を
検出した場合、微分回路８で発生する圧力信号の時間微
分値を基に出力判別回路９で判別しアクチユエータ１０
に命令し放風弁１１を開口する。放風弁１１の開口によ
つて、圧縮機１は圧力が急激に降下し無負荷状態になる
ため旋回失速を未然に防止することが実現できる。
本実施例によれば比較的簡単な制御回路で旋回失速の発
生を未然に防止できる効果がある。バイパス管４の取付
けた放風弁１１に代りラプチヤーデイスクを取付けても
よい。この場合、アクチユエータ１０は出力判別回路９
からの信号によつてラプチヤーデイスクを破壊し放風す
る。本実施例によれば、放風弁に比べにより急速な放風
が可能になる利点がある。
生を未然に防止できる効果がある。バイパス管４の取付
けた放風弁１１に代りラプチヤーデイスクを取付けても
よい。この場合、アクチユエータ１０は出力判別回路９
からの信号によつてラプチヤーデイスクを破壊し放風す
る。本実施例によれば、放風弁に比べにより急速な放風
が可能になる利点がある。
また、サージセンサは圧力センサに代り翼振動を検出す
る歪ゲーシ、加速度ピツクアツプ、変位センサ等のセン
サを利用してもよい。この場合は通常の流体力などによ
る翼振動を除去するために、低周波数の信号を除くロー
パスフイルタを通過させる方がよい。
る歪ゲーシ、加速度ピツクアツプ、変位センサ等のセン
サを利用してもよい。この場合は通常の流体力などによ
る翼振動を除去するために、低周波数の信号を除くロー
パスフイルタを通過させる方がよい。
第４図は本発明の第２の実施例を示す系統図である。
本実施例は第２図に示す実施例における微分回路８に代
え、圧力センサ５からの信号の符号を反転する符号反転
回路２１と、この回路２１と並列に配列し圧力センサ５
からの信号に一定の時間遅れを生じせしめる遅延回路２
２と、符号反転回路２１と遅延回路２２からの信号を加
算して合成し出力判別回路に出力する加算回路２３から
なる回路で構成したものである。圧力センサ５よりフイ
ルタ７を経て出力された第５図(ａ)のような信号に対
し、符号反転回路２１では信号の符号が反転した第５図
(ｂ)のｂのような信号を発生させる。また、遅延回路２
２では或一定の時間遅れを生じせしめ第５図(ｂ)のａの
ような信号を発生させる。加算回路２３では符号反転回
路２１、遅延回路２２からの信号を加算合成し第５図
(ｃ)のような信号として出力判別回路９に出力し、出力
判別回路９における入力信号が設定値以上であればアク
チユエータ１０を介して放風弁１１を開口する。遅延回
路２２において信号の遅延時間を適度に設定すれば、流
量や回転数の変化に伴うゆるやかな圧力変化は検出する
ことなく、急激な圧力変化だけを分離して検出する利点
がある。
え、圧力センサ５からの信号の符号を反転する符号反転
回路２１と、この回路２１と並列に配列し圧力センサ５
からの信号に一定の時間遅れを生じせしめる遅延回路２
２と、符号反転回路２１と遅延回路２２からの信号を加
算して合成し出力判別回路に出力する加算回路２３から
なる回路で構成したものである。圧力センサ５よりフイ
ルタ７を経て出力された第５図(ａ)のような信号に対
し、符号反転回路２１では信号の符号が反転した第５図
(ｂ)のｂのような信号を発生させる。また、遅延回路２
２では或一定の時間遅れを生じせしめ第５図(ｂ)のａの
ような信号を発生させる。加算回路２３では符号反転回
路２１、遅延回路２２からの信号を加算合成し第５図
(ｃ)のような信号として出力判別回路９に出力し、出力
判別回路９における入力信号が設定値以上であればアク
チユエータ１０を介して放風弁１１を開口する。遅延回
路２２において信号の遅延時間を適度に設定すれば、流
量や回転数の変化に伴うゆるやかな圧力変化は検出する
ことなく、急激な圧力変化だけを分離して検出する利点
がある。
また、上記実施例と同様に、放風弁１１に代えラプチヤ
ーデイスクを用いてもよい。また、サージセンサは圧力
センサに代え翼振動を検出するセンサを用いてもよいこ
とはもちろんである。
ーデイスクを用いてもよい。また、サージセンサは圧力
センサに代え翼振動を検出するセンサを用いてもよいこ
とはもちろんである。
以上説明したように、本発明によれば、圧力比の高いサ
ージ限界付近において発生する旋回失速に先行して生じ
る急激な圧力変動を検出し、これにもとづいて後続して
発生する旋回失速を事前に防止することができるので、
圧力比の高いサージ限界付近において発生する旋回失速
による圧縮機の軸，ケーシング等の振動発生が防止さ
れ、その信頼性を向上させることができる。
ージ限界付近において発生する旋回失速に先行して生じ
る急激な圧力変動を検出し、これにもとづいて後続して
発生する旋回失速を事前に防止することができるので、
圧力比の高いサージ限界付近において発生する旋回失速
による圧縮機の軸，ケーシング等の振動発生が防止さ
れ、その信頼性を向上させることができる。
第１図はサージ限界付近で発生する旋回失速の時刻歴波
形線図、第２図は本発明の第１の実施例を示す系統図、
第３図は第２図の出力判別回路の動作説明図、第４図は
本発明の第２の実施例を示す系統図、第５図(ａ)，
(ｂ)，(ｃ)は第４図の回路の動作説明図、第６図は圧縮
機の圧力−流量特性線図である。 １……圧縮機、２……吸入配管、３……吐出配管、４…
…バイパス配管、５……サージセンサ、８……微分回
路、９……出力判別回路、１０……アクチユエータ、１
１……放風弁、２１……符号反転回路、２２……遅延回
路、２３……加算回路。
形線図、第２図は本発明の第１の実施例を示す系統図、
第３図は第２図の出力判別回路の動作説明図、第４図は
本発明の第２の実施例を示す系統図、第５図(ａ)，
(ｂ)，(ｃ)は第４図の回路の動作説明図、第６図は圧縮
機の圧力−流量特性線図である。 １……圧縮機、２……吸入配管、３……吐出配管、４…
…バイパス配管、５……サージセンサ、８……微分回
路、９……出力判別回路、１０……アクチユエータ、１
１……放風弁、２１……符号反転回路、２２……遅延回
路、２３……加算回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 泰弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 柏原 康成 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−144693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−163805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−111093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−6098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−129297（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−114896（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−51294（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−15639（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−6045（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−26768（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭38−13841（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】ケーシング内に配列された複数の静翼列と
この静翼列間に配列されて回転する動翼列を有し、圧力
比の高いサージ限界付近で急激な圧力変動の後にこれに
関連して旋回失速を生じる高圧力比の圧縮機において、
前記旋回失速の発生に先行して生じる前記の急激な圧力
変動を検出するセンサと、前記センサで検出された急激
な圧力変動を電気信号に変換する圧力変換器と、前記圧
力変換器からの電気信号から高周波ノイズを除いた信号
を抽出するフィルタと、前記フィルタからの前記変動圧
力に相当する信号を時間的微分値に変換する微分回路
と、前記微分回路からの信号が設定値以上のときに、前
記圧力変動に伴って旋回失速を生じると判断して、圧縮
機の吐出側に設けた放風手段に開信号を出力する出力判
断回路とを備えたことを特徴とする圧縮機の旋回失速防
止装置。 - 【請求項２】ケーシング内に配列された複数の静翼列と
この静翼列間に配列されて回転する動翼列を有し、圧力
比の高いサージ限界付近で急激な圧力変動の後にこれに
関連して旋回失速を生じる高圧力比の圧縮機において、
前記旋回失速の発生に先行して生じる前記の急激な圧力
変動を検出するセンサと、前記センサで検出された急激
な圧力変動を電気信号に変換する圧力変換器と、前記圧
力変換器からの電気信号から高周波ノイズを除いた信号
を抽出するフィルタと、前記フィルタからの前記変動圧
力に相当する信号を符号反転させる符号反転回路と、前
記フィルタからの前記変動圧力に相当する信号に一定の
時間遅れを与える遅延回路と、前記符号反転回路と前記
遅延回路とからの信号を加算合成して、前記の急激な圧
力変動値を求める加算器と、前記加算器からの圧力変動
値が設定値以上のときに、前記圧力変動に伴って旋回失
速を生じると判断して、圧縮機の吐出側に設けた放風手
段に開信号を出力する出力判断回路とを備えたことを特
徴とする圧縮機の旋回失速防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60243964A JPH0647996B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 圧縮機の旋回失速防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60243964A JPH0647996B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 圧縮機の旋回失速防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107293A JPS62107293A (ja) | 1987-05-18 |
| JPH0647996B2 true JPH0647996B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17111661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60243964A Expired - Lifetime JPH0647996B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 圧縮機の旋回失速防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647996B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109488632B (zh) * | 2018-11-07 | 2019-10-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 设备控制方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113653607B (zh) * | 2021-08-10 | 2022-10-14 | 浙江浙能数字科技有限公司 | 一种基于系统效率模型的电站风机失速智能预警诊断方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57163805A (en) * | 1981-04-02 | 1982-10-08 | Fuji Electric Co Ltd | Method and device for inspecting thickness of tablet |
| JPS5815639A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-29 | 聖和精密工機株式会社 | 切削工具用ホルダ |
| JPS58142248A (ja) * | 1982-02-18 | 1983-08-24 | Fuji Electric Co Ltd | 検査装置 |
| JPS58144693A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-29 | Hitachi Ltd | 送風機 |
| JPS5951294U (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-04 | 石川島播磨重工業株式会社 | 管の破壊防止装置 |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP60243964A patent/JPH0647996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62107293A (ja) | 1987-05-18 |
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