JPH0979178A - Fluid machine with variable guide vanes - Google Patents
Fluid machine with variable guide vanesInfo
- Publication number
- JPH0979178A JPH0979178A JP7256716A JP25671695A JPH0979178A JP H0979178 A JPH0979178 A JP H0979178A JP 7256716 A JP7256716 A JP 7256716A JP 25671695 A JP25671695 A JP 25671695A JP H0979178 A JPH0979178 A JP H0979178A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- fluid machine
- diffuser
- state quantity
- suction flow
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体機械を設計点流量以下の流量域で運転し
たときに発生する不安定現象を回避して流体機械を広い
流量範囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供
する。
【解決手段】 ディフューザ羽根3aを具備した流体機
械において、吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械
又は原動機の状態量を検出する検出装置S1〜S12と、
予め求められた状態量とディフューザ羽根角度との関係
に基づいてディフューザ羽根角度を決定し制御する制御
装置12とを備えた。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid machine with variable guide vanes capable of operating a fluid machine in a wide flow rate range while avoiding an unstable phenomenon which occurs when the fluid machine is operated in a flow rate range below a design point flow rate. To do. In the fluid machine provided with the A diffuser vane 3a, and the detector S 1 to S 12 for detecting the state quantity of the fluid machine or prime mover vary based on the change in suction flow rate,
The controller 12 determines and controls the diffuser vane angle based on the relationship between the state quantity and the diffuser vane angle obtained in advance.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心及び斜流形の
流体ポンプ、気体用のブロワ、圧縮機などの流体機械に
係り、特に入口案内羽根及びディフューザ羽根付き流体
機械に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid machine such as a centrifugal and mixed flow type fluid pump, a blower for gas and a compressor, and more particularly to a fluid machine with an inlet guide vane and a diffuser vane.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、遠心及び斜流のポンプを設計点以
外の低流量域で運転すると、羽根車、ディフューザなど
の構成要素で流れの剥離等が発生し、これらの原因によ
って、当該ポンプで発生できる流量に対する圧力の上昇
率が低下して、配管系との不安定現象(サージング等)
が発生してしまい、運転が不能となる欠点があった。こ
れを解決するために、ポンプに接続された配管の他にバ
イパス(送風機、圧縮機の場合には放風)用の配管を設
け、当該ポンプが不安定現象が発生する流量でバイパス
用配管のバルブを開くことによって、装置側の流量は減
少させても当該ポンプの運転状態は変わらないようにす
るなどの方法を採用して不安定現象発生点を回避してい
た。2. Description of the Related Art Conventionally, when centrifugal and oblique flow pumps are operated in a low flow rate range other than the design point, flow separation occurs in components such as impellers and diffusers, and due to these causes, the pumps Instability phenomenon with the piping system (surging, etc.) due to a decrease in the rate of pressure increase relative to the flow rate that can be generated.
However, there is a drawback that the operation becomes impossible. In order to solve this problem, in addition to the piping connected to the pump, a bypass (air blower in the case of a blower or compressor) piping is installed, and the bypass piping is installed at a flow rate at which the pump causes an unstable phenomenon. By opening the valve, the operation state of the pump is not changed even if the flow rate on the device side is reduced, and the like is adopted to avoid the point where the unstable phenomenon occurs.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は装置側で不安定現象を回避するものであるので、ポ
ンプの不安定現象発生点流量を予め決めておき、その流
量になったときにバイパス用配管のバルブを開く制御を
行わなければならない。したがって、この方法では、ポ
ンプの不安定現象発生点流量を正確に把握できないと装
置全体の制御が正確にできないのと、ポンプの回転速度
を変えたときの特性も正確に把握しておかなければ装置
全体の制御が正確にできないので、ポンプを連続的に変
化させるような運転状態では追随できないなどの欠点が
あった。However, since this method avoids an unstable phenomenon on the device side, the flow rate at which the unstable phenomenon occurs in the pump is determined in advance, and when the flow rate is reached, the bypass Control must be performed to open the valve of the piping for use. Therefore, with this method, the control of the entire device cannot be performed accurately unless the flow rate at the pump instability phenomenon generation point can be accurately determined, and the characteristics when the rotational speed of the pump is changed must also be accurately determined. Since the control of the entire device cannot be performed accurately, there is a drawback in that it cannot follow up in an operating state in which the pump is continuously changed.
【0004】また、バイパス用配管のバルブを開くこと
によって不安定現象発生点を回避しても、当該ポンプ自
体の運転状態は変わらないのでポンプに不必要な運転を
させることになり、省エネルギーの観点から問題が多か
った。さらにバイパス用配管やバルブが必要なので装置
がコスト高になる欠点があった。Further, even if the point where the unstable phenomenon occurs is avoided by opening the valve of the bypass pipe, the operating state of the pump itself does not change, so that the pump is caused to operate unnecessarily, which is an energy saving point of view. There were many problems. Furthermore, there is a drawback that the cost of the device becomes high because bypass piping and valves are required.
【0005】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、流体機械を設計点流量以下の流量域で運転したとき
に発生する不安定現象を回避して流体機械を広い流量範
囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of operating a fluid machine in a wide flow rate range while avoiding an unstable phenomenon that occurs when the fluid machine is operated in a flow rate range below a design point flow rate. An object of the present invention is to provide a fluid machine with guide vanes.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、以下のよう
な認識に基づいて行われた。図1は、流体機械(圧縮
機)の羽根車出口の状態を示す模式図である。羽根車2
から流出する流体の流れ方向をa(設計流量),b(小
流量),c(大流量)の矢印で示す。この図から明らか
なように設計点以外の流量では、大流量ではディフュー
ザ3の羽根3aの圧力面側、小流量ではディフューザ3
の羽根3aの負圧面側、の流れの迎え角が過大になり、
流れが剥離して図2(無次元流量とディフューザ損失と
の関係を示す図)に示すようにディフューザでの損失が
増大する。その結果、圧縮機の全体性能は図3(無次元
流量と無次元ヘッド係数との関係を示す図)に示すよう
になり、設計点より小流量側で右上がりな特性(不安
定)が現れるようになるばかりでなく、ある流量でサー
ジングが発生し、配管での圧力変動が大きくなり、運転
ができなくなる。The present invention was made based on the following recognition. FIG. 1 is a schematic diagram showing a state of an impeller outlet of a fluid machine (compressor). Impeller 2
The flow directions of the fluid flowing out from are indicated by arrows a (design flow rate), b (small flow rate), and c (large flow rate). As is apparent from this figure, at flow rates other than the design point, the pressure surface side of the blades 3a of the diffuser 3 at large flow rates, and the diffuser 3 at small flow rates.
The angle of attack of the flow on the suction surface side of the blade 3a becomes excessive.
The flow separates and the loss in the diffuser increases as shown in FIG. 2 (a diagram showing the relationship between the dimensionless flow rate and the diffuser loss). As a result, the overall performance of the compressor is as shown in FIG. 3 (a diagram showing the relationship between the dimensionless flow rate and the dimensionless head coefficient), and a characteristic (unstable) that rises to the right on the small flow rate side from the design point appears. In addition to the above, surging occurs at a certain flow rate, pressure fluctuations in the pipes increase, and operation becomes impossible.
【0007】これを解決するためには、ディフューザ羽
根角度を可変にして、流量が低下したときの羽根車出口
流れ(図1のbの流れ)に適合するように動かせば、デ
ィフューザ羽根での損失は図2の破線で示すように低減
させることができる。その結果、圧縮機の全体性能は図
3の破線で示すように向上させることができ、不安定現
象を回避して安定した特性が得られる。In order to solve this, the diffuser vane angle is made variable, and the diffuser vane loss is obtained by moving the diffuser vane angle so as to adapt to the flow of the impeller when the flow rate is reduced (the flow of b in FIG. 1). Can be reduced as indicated by the dashed line in FIG. As a result, the overall performance of the compressor can be improved as shown by the broken line in FIG. 3, and an unstable phenomenon can be avoided and stable characteristics can be obtained.
【0008】本発明は、上記の認識に基づいてなされた
もので、請求項1に記載の発明は、ディフューザ羽根を
具備した流体機械において、吸込流量の変化に基づいて
変わる流体機械又は原動機の状態量を検出する検出装置
と、予め求められた上記状態量とディフューザ羽根角度
との関係に基づいてディフューザ羽根角度を決定し制御
する制御装置とを備えたことを特徴とする可変案内羽根
付き流体機械である。The present invention has been made on the basis of the above recognition, and the invention according to claim 1 is a fluid machine equipped with diffuser vanes, in which the state of the fluid machine or the prime mover changes depending on the change of the suction flow rate. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a detection device that detects the amount; and a control device that determines and controls the diffuser vane angle based on the relationship between the state amount and the diffuser vane angle obtained in advance. Is.
【0009】本発明者らが考案したディフューザ羽根の
研究によれば、ポンプの無次元吸込流量に対する羽根車
出口でのディフューザ羽根の最適角度は図4に示したよ
うに、ほぼ直線で表され、流量0までディフューザ羽根
を制御すれば、サージング現象を回避できることがわか
った。According to the study of the diffuser vanes devised by the present inventors, the optimum angle of the diffuser vanes at the impeller outlet with respect to the dimensionless suction flow rate of the pump is represented by a substantially straight line as shown in FIG. It was found that the surging phenomenon can be avoided by controlling the diffuser blades until the flow rate is 0.
【0010】ポンプの場合、回転数を変えたときの無次
元吸込流量に対する羽根車出口でのディフューザ羽根の
最適角度はほぼ一本の直線で表されるが(図4の直線N
1)、圧縮機の場合はガスの圧縮性のために、回転数ごと
に直線の傾きは異なる(図4の直線N1 〜N4)。この傾
きは羽根車出口の状態を予測することにより計算で求め
ることができる。In the case of a pump, the optimum angle of the diffuser vane at the impeller outlet with respect to the dimensionless suction flow rate when the rotational speed is changed is represented by almost one straight line (straight line N in FIG. 4).
1 ) In the case of a compressor, due to the compressibility of gas, the slope of the straight line differs depending on the rotation speed (straight lines N 1 to N 4 in FIG. 4 ). This inclination can be calculated by predicting the state of the impeller outlet.
【0011】従って、いかなる状態でも当該ポンプの無
次元吸込流量さえわかればディフューザ羽根の角度を羽
根車出口流れに最適に合致させて運転できることが可能
となる。また、ポンプの吸込流量と一定の対応関係を持
つような状態量と、ディフューザ羽根角度の関係を、吸
込流量との関係を介して又は直接的に求めておき、これ
らの状態量を測定してディフューザ羽根角度を制御する
ことができることも理解される。Therefore, in any state, it is possible to operate by making the angle of the diffuser vanes optimally match the impeller outlet flow as long as the dimensionless suction flow rate of the pump is known. Further, the relationship between the state quantity having a certain correspondence relationship with the suction flow rate of the pump and the diffuser blade angle is obtained directly or directly from the relationship with the suction flow rate, and these state quantities are measured. It is also understood that the diffuser vane angle can be controlled.
【0012】このような状態量としては、例えば、ポン
プ用電動機の入力電流、回転数及びトルク、吸込圧力、
配管内流体速度、吸込及び吐出口での流体温度差、音、
バルブ開度などがあり、圧縮機で発生する熱をガスクー
ラー等で冷却する場合にはその熱交換量も指標となる。
以下に各々説明する。Examples of such state quantities include input current, rotation speed and torque of the pump motor, suction pressure,
Fluid velocity in piping, fluid temperature difference at suction and discharge ports, noise,
When the heat generated by the compressor is cooled by a gas cooler or the like, there is a valve opening degree, and the amount of heat exchange is also an index.
Each will be described below.
【0013】1)電動機の入力電流 電動機駆動の場合、吸込流量に関連した状態量として電
動機の入力電流を検出することによって吸込流量をある
程度まで捕捉することができる。電動機動力は L=ηm・ηp・V・A=ρ・g・H・Q/η ここで ηm:電動機効率 ηp:電動機力率 V:電動機入力電圧 A:電動機入力電流 ρ:流体密度 H:ヘッド Q:吸込流量 η:被動機の効率 と表され、電動機電流は吸込流量の関数であることがわ
かる。しかし、この場合、被動機の効率が流量の低下と
共に低下するのと、取り扱い流体の密度、ヘッド等が変
わると電動機入力が変わるので、電動機入力によって捕
捉できる流量の限界がある。1) Input Current of Electric Motor In the case of driving the electric motor, the intake flow rate can be captured to some extent by detecting the input current of the electric motor as a state quantity related to the intake flow rate. Motor power is L = η m · η p · V · A = ρ · g · H · Q / η where η m : Motor efficiency η p : Motor power factor V: Motor input voltage A: Motor input current ρ: Fluid Density H: Head Q: Suction flow rate η: Efficiency of driven machine It can be seen that the motor current is a function of suction flow rate. However, in this case, the efficiency of the driven machine decreases with a decrease in the flow rate, and since the electric motor input changes when the density of the fluid to be handled, the head, and the like change, there is a limit to the flow rate that can be captured by the electric motor input.
【0014】2)電動機の回転数及びトルク 電動機動力は L=T・ω と表される。ここで T:トルク ω:角速度 と表されるので、電動機の回転角速度及びトルクを測定
することによって吸込流量をある程度捕捉することが可
能である。電動機の回転数が一定の場合にはトルクの測
定だけで良い。2) Rotational speed and torque of the electric motor The electric power of the electric motor is expressed as L = Tω. Since it is expressed as T: torque ω: angular velocity, it is possible to capture the suction flow rate to some extent by measuring the rotational angular velocity and torque of the electric motor. When the rotation speed of the electric motor is constant, it is only necessary to measure the torque.
【0015】3)吸込圧力 配管中の流量は Q=A・v=A・(ρ・(Pt−Ps)/2)1/2 ここで A:配管断面積 v:配管内流体の平均速度 Pt:全圧 Ps:静圧 と表される。大気圧から吸い込むとすれば、全圧は一定
とできるので、静圧がわかれば吸込流量がわかることに
なる。従って、圧縮機の入口絞り部の静圧を測定するこ
とによって、吸込流量を捕捉することが可能である。こ
の場合、低流量時に羽根車から逆流する流れを除いて吸
い込み流れの静圧を正しく測定する必要がある。3) Suction pressure The flow rate in the pipe is Q = A · v = A · (ρ · (Pt-Ps) / 2) 1/2 where A: pipe cross-sectional area v: average velocity of fluid in the pipe Pt : Total pressure Ps: Static pressure. If suction is performed from the atmospheric pressure, the total pressure can be made constant, so that the suction flow rate can be known if the static pressure is known. Therefore, it is possible to capture the suction flow rate by measuring the static pressure at the inlet throttle portion of the compressor. In this case, it is necessary to correctly measure the static pressure of the suction flow except for the flow that flows backward from the impeller when the flow rate is low.
【0016】4)吐出圧力 吐出流量を測定しても吸込流量を捕捉することが可能で
ある。圧縮性ガスを扱う機械の場合には吐出流量から吸
込流量を求めるには流体の密度を測定する方法を加味し
なければならないが、ポンプなどの非圧縮流体を扱う場
合には、吐出流量は吸込流量に一致する。4) Discharge pressure Even if the discharge flow rate is measured, the suction flow rate can be captured. In the case of a machine that handles compressible gas, the method of measuring the density of the fluid must be added in order to obtain the suction flow rate from the discharge flow rate.However, when handling a non-compressed fluid such as a pump, the discharge flow rate is the suction flow rate. Match the flow rate.
【0017】5)配管内流体速度 配管内の流体速度を測定すれば吸入圧力の場合と同様に
吸込流量を捕捉することが出来る。流速測定には熱線風
速計、レーザ流速計、超音波流速計等がある。5) Fluid velocity in piping If the fluid velocity in piping is measured, the suction flow rate can be captured as in the case of suction pressure. The flow velocity measurement includes a hot-wire anemometer, a laser velocity meter, an ultrasonic velocity meter, and the like.
【0018】6)吸込吐出温度 圧縮機の場合流量によって入口出口の温度差が変化す
る。図5はある圧縮機の入口出口の温度差を流量を横軸
にとって示したもので、温度差と吸込流量にはある関係
があることがわかる。圧縮機の場合、この温度差を基に
仕事係数が求まるが(図6)、温度差とほぼ同じ傾向を
示すので、この値を測定しても吸込流量を捕捉すること
が可能である。図6では2種類の回転数N1,N2で行っ
た結果を同様に示した。6) Suction and discharge temperature In the case of a compressor, the temperature difference between the inlet and outlet changes depending on the flow rate. FIG. 5 shows the temperature difference between the inlet and outlet of a compressor along the flow rate along the horizontal axis, and it can be seen that there is a certain relationship between the temperature difference and the suction flow rate. In the case of a compressor, the work coefficient is obtained based on this temperature difference (FIG. 6), but since it shows almost the same tendency as the temperature difference, it is possible to capture the suction flow rate even if this value is measured. FIG. 6 similarly shows the results obtained with two types of rotation speeds N 1 and N 2 .
【0019】7)ガスクーラ冷却水温度差 圧縮機で発生する熱量をガスクーラ等で冷却する場合、
熱交換量は L=(T1−T2)・Cp・W ここで T1:ガスクーラ入口流体温度 T2:ガスクーラ入口流体温度 Cp:比熱 W:流体量 圧縮機の熱量は吸込流量に関係するので、ガスクーラの
冷却熱量を即ち流体の温度差を測定することによって吸
込流量をある程度捕捉することが可能である。7) Gas cooler cooling water temperature difference When the amount of heat generated in the compressor is cooled by a gas cooler or the like,
The heat exchange amount is L = (T1-T2) · Cp · W where T1: gas cooler inlet fluid temperature T2: gas cooler inlet fluid temperature Cp: specific heat W: fluid amount Since the heat amount of the compressor is related to the suction flow rate, It is possible to capture the suction flow rate to some extent by measuring the amount of cooling heat, that is, the temperature difference between the fluids.
【0020】8)音 圧縮機で発生する騒音、あるいは流速に関係したストロ
ーハル数の測定を行うことによって流量を捕捉すること
も可能である。8) Sound It is also possible to capture the flow rate by measuring the noise generated in the compressor or the Strouhal number related to the flow velocity.
【0021】9)バルブ開度 圧縮機等が取付けられた装置の吸込あるいは吐出バルブ
の開度と流量とは関係があるので、バルブ開度を測定す
ることによって、流量を捕捉することは可能である。 以上の結果、ポンプの吸込流量の変化に基づいて変わる
流体機械又は原動機の状態量からディフューザ羽根の角
度を決定し、ディフューザ羽根を可変制御できる制御装
置によってディフューザ羽根を制御すれば、ポンプの不
安定現象を回避して運転できることになる。9) Valve opening Since there is a relationship between the opening of the suction or discharge valve of a device equipped with a compressor or the like and the flow rate, it is possible to capture the flow rate by measuring the valve opening. is there. As a result, if the diffuser blade angle is determined from the state quantity of the fluid machine or the prime mover that changes based on the change in the suction flow rate of the pump and the diffuser blade is controlled by the control device that can variably control the diffuser blade, the pump becomes unstable It will be possible to drive while avoiding the phenomenon.
【0022】回転数を制御できる制御装置を有する場合
には、図4の状態量によって決定できるディフューザ羽
根角度に従って、ディフューザ羽根を制御し、ヘッドが
所定値を満足しない場合は、回転数をも制御して不安定
状態を回避しながら運転できる。請求項2に記載の発明
は、上記吸込流量とディフューザ羽根角度の関係は、ほ
ぼ直線的な関係であることを特徴とする請求項1に記載
の可変案内羽根付き流体機械である。When a control device capable of controlling the number of revolutions is provided, the diffuser vanes are controlled in accordance with the diffuser vane angle which can be determined by the state quantity of FIG. 4, and when the head does not satisfy a predetermined value, the number of revolutions is also controlled. And drive while avoiding unstable conditions. The invention according to claim 2 is the fluid machine with variable guide vanes according to claim 1, characterized in that the relationship between the suction flow rate and the diffuser blade angle is substantially linear.
【0023】請求項3に記載の発明は、上記直線関係
は、羽根車の回転数によって勾配が決まることを特徴と
する請求項2に記載の可変案内羽根付き流体機械であ
る。請求項4に記載の発明は、上記制御装置は、上記デ
ィフューザ羽根角度を変えたときにヘッドが所定値を満
足しない場合に、流体機械の回転数制御を行うことを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の可変案内
羽根付き流体機械である。請求項5に記載の発明は、上
記流体機械は入口案内羽根を有し、上記制御装置は、上
記ディフューザ羽根角度を変えたときにヘッドが所定値
を満足しない場合に、流体機械の入口案内羽根角度を変
えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記
載の可変案内羽根付き流体機械である。The invention according to claim 3 is the fluid machine with variable guide vanes according to claim 2, wherein the linear relationship has a gradient determined by the rotational speed of the impeller. The invention according to claim 4 is characterized in that the control device controls the rotational speed of the fluid machine when the head does not satisfy a predetermined value when the diffuser blade angle is changed. 3 is a fluid machine with variable guide vanes. According to a fifth aspect of the present invention, the fluid machine has an inlet guide vane, and the controller controls the inlet guide vane of the fluid machine when the head does not satisfy a predetermined value when the diffuser vane angle is changed. The fluid machine with variable guide vanes according to any one of claims 1 to 4, wherein the angle is changed.
【0024】なお、上記においては、吸込流量とディフ
ューザ羽根角度との関係を実験的に求めたが、この関係
を理論的に求めることもできる。請求項6の発明は、こ
れに着目してなされたもので、ディフューザ羽根を具備
した流体機械において、吸込流量の変化に基づいて変わ
る流体機械又は原動機の状態量を検出する検出装置と、
吸込流量とディフューザ羽根角度との下記の関係に基づ
いて、前記検出装置によって検出された状態量からディ
フューザ羽根角度を制御する制御装置とを備えたことを
特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) (1) ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数In the above description, the relationship between the suction flow rate and the diffuser blade angle was experimentally obtained, but this relationship can also be theoretically obtained. The invention of claim 6 has been made paying attention to this, and in a fluid machine equipped with a diffuser blade, a detection device for detecting the state quantity of the fluid machine or the prime mover which changes based on a change in the suction flow rate,
A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller that controls the diffuser vane angle from the state quantity detected by the detector based on the following relationship between the suction flow rate and the diffuser vane angle. . α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) (1) The symbols here are as follows. alpha: diffuser blades angle Q: intake flow rate K 1 = (πD 2) 2 σb 2 B: constant N: rotational speed K 2 = cotβ 2: constant sigma: Slip factor beta 2: feathers from the circumferential exit angle D 2: Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
【0025】請求項7に記載の発明は、ディフューザ羽
根を具備した流体機械において、吸込流量の変化に基づ
いて変わる流体機械又は原動機の状態量を検出する検出
装置と、この状態量から吸込流量を算出し、吸込流量及
び回転数とディフューザ羽根角度との下記の関係に基づ
いて、前記検出装置によって検出された状態量からディ
フューザ羽根角度を制御する制御装置とを備えたことを
特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数According to a seventh aspect of the present invention, in a fluid machine equipped with diffuser vanes, a detection device for detecting the state quantity of the fluid machine or the prime mover which changes based on the change of the suction flow rate, and the suction flow rate from the state quantity. A variable guide comprising a controller for controlling the diffuser blade angle from the state quantity detected by the detector based on the following relationship between the suction flow rate and the rotation speed and the diffuser blade angle. It is a fluid machine with blades. α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) The symbols here are as follows. alpha: diffuser blades angle Q: intake flow rate K 1 = (πD 2) 2 σb 2 B: constant N: rotational speed K 2 = cotβ 2: constant sigma: Slip factor beta 2: feathers from the circumferential exit angle D 2: Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
【0026】請求項8に記載の発明は、ディフューザ羽
根を具備した流体機械において、吸込流量の変化に基づ
いて変わる流体機械又は原動機の状態量および入口、出
口の圧力比を検出する検出装置と、吸込流量及び圧力比
とディフューザ羽根角度との下記の関係に基づいて、前
記検出装置によって検出された状態量及び圧力比からデ
ィフューザ羽根角度を制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。According to an eighth aspect of the present invention, in a fluid machine equipped with a diffuser blade, a detection device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in a suction flow rate and a pressure ratio between an inlet and an outlet, A variable guide comprising a controller for controlling the diffuser blade angle from the state quantity and the pressure ratio detected by the detection device based on the following relationship between the suction flow rate and pressure ratio and the diffuser blade angle. It is a fluid machine with blades.
【数3】 ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 Pr:圧縮機入口出口圧力比 κ:比熱比 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数(Equation 3) The symbols used here are as follows. α: Diffuser blade angle Q: Suction flow rate K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 B: Constant N: Rotational speed K 2 = cot β 2 : Constant P r : Compressor inlet / outlet pressure ratio κ: Specific heat ratio σ: Slip coefficient β 2 : Blade exit angle from the circumferential direction D 2 : Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
【0027】請求項9に記載の発明は、ディフューザ羽
根を具備した流体機械において、吸込流量の変化に基づ
いて変わる流体機械又は原動機の状態量および入口、出
口の圧力比を検出する検出装置と、この状態量から吸込
流量を算出し、吸込流量、回転数及び圧力比とディフュ
ーザ羽根角度との下記の関係に基づいて、前記検出装置
によって検出された状態量、回転数及び圧力比からディ
フューザ羽根角度を制御する制御装置とを備えたことを
特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。According to a ninth aspect of the present invention, in a fluid machine equipped with a diffuser blade, a detecting device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate and a pressure ratio between an inlet and an outlet, The suction flow rate is calculated from this state quantity, and based on the following relationship between the suction flow rate, the rotation speed and the pressure ratio and the diffuser blade angle, the diffuser blade angle is detected from the state quantity, the rotation speed and the pressure ratio detected by the detection device. A fluid machine with variable guide vanes, comprising:
【数4】 ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 Pr:圧縮機入口出口圧力比 κ:比熱比 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数(Equation 4) The symbols used here are as follows. α: Diffuser blade angle Q: Suction flow rate K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 B: Constant N: Rotational speed K 2 = cot β 2 : Constant P r : Compressor inlet / outlet pressure ratio κ: Specific heat ratio σ: Slip coefficient β 2 : Blade exit angle from the circumferential direction D 2 : Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
【0028】請求項10に記載の発明は、ディフューザ
羽根を具備した流体機械において、吸込流量の変化に基
づいて変わる流体機械又は原動機の状態量を検出する検
出装置と、この状態量及び、予め求められた吸込流量と
ディフューザ羽根間の面積との関係に基づいて、ディフ
ューザ羽根間の面積を制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。このよ
うな請求項6ないし10の発明の構成は、以下のような
考察に基づくものである。羽根車出口の流量をQ2、羽
根車外径をD2、羽根車出口幅をb2、羽根車出口部のブ
ロッケージ係数をBとすると、羽根車出口の半径方向速
度成分Cm2は、 Cm2=Q2/(πD2b2B) (3) と表せる。流体が非圧縮であると仮定すると、Q2は入
口流量Qと等しいので、 Cm2=Q/(πD2b2B) (4) となる。According to a tenth aspect of the present invention, in a fluid machine equipped with diffuser vanes, a detection device for detecting the state quantity of the fluid machine or the prime mover that changes based on a change in the suction flow rate, and this state quantity and a previously determined quantity. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller for controlling the area between the diffuser vanes based on the relationship between the suction flow rate and the area between the diffuser vanes. The configurations of the inventions of claims 6 to 10 are based on the following considerations. Assuming that the flow rate at the impeller outlet is Q 2 , the impeller outer diameter is D 2 , the impeller outlet width is b 2 , and the blockage coefficient of the impeller outlet portion is B, the radial velocity component Cm 2 at the impeller outlet is Cm 2 = Q 2 / (πD 2 b 2 B) (3) Assuming the fluid is incompressible, Q 2 is equal to the inlet flow rate Q, so Cm 2 = Q / (πD 2 b 2 B) (4).
【0029】なお、ディフューザ内に流体が流れる場
合、実際の流れでは境界層のために壁面近くの速度は主
流に比べて小さくなる。主流の速度をU、境界層内の速
度をuとして境界層内の速度が主流の速度より遅いため
に不足する流量は、When the fluid flows in the diffuser, the velocity near the wall surface becomes smaller in the actual flow due to the boundary layer than in the main flow. Assuming that the velocity of the main flow is U and the velocity in the boundary layer is u, and the velocity in the boundary layer is slower than the velocity of the main flow, the insufficient flow rate is
【数5】 で表される。排除厚さをδ* としてこの厚さ部分に、主
流速度Uと等しい流れが流れたとした場合の流量はUδ
* と表される。両者は等しいので境界層の排除厚さは、(Equation 5) It is represented by When the excluded thickness is δ * and a flow equal to the main flow velocity U flows in this thickness portion, the flow rate is Uδ
Expressed as * . Since both are equal, the excluded thickness of the boundary layer is
【数6】 と表される。(例えば、「流体力学(2)」(コロナ
社)、「内部流れの力学」(養賢堂))(Equation 6) It is expressed as (For example, "Fluid mechanics (2)" (Corona Corp.), "Mechanics of internal flow" (Yokendo))
【0030】一般には、この排除厚さによる流路幅の減
少分を考慮して流路断面内の平均速度を計算するが、流
体機械の場合、羽根車から流出する流れは流路幅方向に
均一ではなく(例えば、日本機械学会論文集44巻38
4号、「遠心羽根車の相対速度分布と性能に関する研
究」図20)、主流の速度より遅い領域は、境界層によ
る厚さより更に大きくなる。従って、幾何学上の流路幅
に対して、境界層及び速度の歪みによる流路幅の修正を
行わなければ流路断面内速度が過小評価され、それに基
づいて計算される流れの角度も誤差が大きくなる。そこ
で本発明ではこの流路幅の修正量としてブロッケージ係
数を考慮にいれた。Generally, the average velocity in the channel cross section is calculated in consideration of the reduction of the channel width due to the excluded thickness. In the case of a fluid machine, the flow out of the impeller is in the channel width direction. Not uniform (For example, the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 44, 38
No. 4, "Study on relative velocity distribution and performance of centrifugal impeller" Fig. 20), the region slower than the velocity of the mainstream becomes even larger than the thickness due to the boundary layer. Therefore, with respect to the geometrical channel width, the velocity in the channel cross section will be underestimated unless the channel width is corrected by the boundary layer and velocity distortion, and the flow angle calculated based on it will also be in error. Grows larger. Therefore, in the present invention, the blockage coefficient is taken into consideration as the correction amount of the flow path width.
【0031】一方、羽根車出口の周方向速度成分Cu2
は、すべり係数をσ、周方向からの羽根車出口角度をβ
2、羽根車周速度をU2とすると、 Cu2=σU2−Cm2cotβ2 (7) と表せる。従って、羽根車出口の流れ角、すなわちディ
フューザの羽根角度αは、 α=arctan(Cm2/Cu2) =arctan(Q/(πσD2U2b2B−Qcotβ2)) (8) となる。ここで、 K1=(πD2)2σb2b2B, K2=cotβ2 (9) と置き、Nを回転数とすると、 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) (10 ) となる。一方、圧縮性流体の場合、羽根車出口流量Q2
は、圧縮機入口・出口の圧力比をPr、比熱比をκとす
ると、簡便的に、On the other hand, the peripheral velocity component Cu 2 at the outlet of the impeller
Is the slip coefficient σ and the impeller exit angle from the circumferential direction is β
2 and U 2 is the impeller peripheral speed, it can be expressed as Cu 2 = σU 2 −Cm 2 cotβ 2 (7). Therefore, the flow angle at the impeller outlet, that is, the diffuser blade angle α is α = arctan (Cm 2 / Cu 2 ) = arctan (Q / (πσD 2 U 2 b 2 B-Qcotβ 2 )) (8) . Here, K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 b 2 B, K 2 = cotβ 2 (9), and N is the number of revolutions, α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q) ) (10) On the other hand, in the case of a compressible fluid, the impeller outlet flow rate Q 2
Let P r be the pressure ratio at the compressor inlet / outlet and κ be the specific heat ratio.
【数7】 と表せる。従って、(Equation 7) Can be expressed as Therefore,
【数8】 となるので、(5),(10)式から羽根車出口流れ角
すなわちディフューザ羽根角αは、(Equation 8) Therefore, from equations (5) and (10), the impeller outlet flow angle, that is, the diffuser blade angle α is
【数9】 となる。[Equation 9] Becomes
【0032】このようにして、非圧縮性流体を扱う流体
機械では吸込流量及び回転数、圧縮性流体を扱う機械で
は吸込流量、回転数と入口、出口の圧力比を検出する検
出装置によってディフューザ流れ角度を算出して、ディ
フューザ羽根を流れ角度に一致するように制御すること
によって、流れの剥離を抑制してサージングを回避する
ことができる。As described above, the diffuser flow is detected by the detector for detecting the suction flow rate and the rotation speed in the fluid machine handling the incompressible fluid, and the suction flow rate, the rotation speed and the pressure ratio between the inlet and the outlet in the machine handling the compressible fluid. By calculating the angle and controlling the diffuser vanes to match the flow angle, flow separation can be suppressed and surging can be avoided.
【0033】また、請求項10の発明は、ディフューザ
羽根を具備した流体機械において、吸込流量の変化に基
づいて変わる流体機械又は原動機の状態量を検出する検
出装置と、この状態量及び、予め求められた吸込流量と
ディフューザ羽根間の面積との関係に基づいて、ディフ
ューザ羽根間の面積を制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とする可変案内羽根付き流体機械である。According to a tenth aspect of the present invention, in a fluid machine equipped with diffuser vanes, a detecting device for detecting the state quantity of the fluid machine or the prime mover which changes based on a change in the suction flow rate, and this state quantity and a previously determined quantity. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller for controlling the area between the diffuser vanes based on the relationship between the suction flow rate and the area between the diffuser vanes.
【0034】この発明の基本的考え方は、以下の通りで
ある。ディフューザ羽根間で形成される面積をAとす
る。この面積を通過する速度は、羽根車の出口絶対速度
をCとし、羽根車からディフューザ羽根までの区間での
減速割合を減速係数をK1としてK1Cと表される。ここ
でCは羽根車出口半径方向速度成分をCm2 、周方向速
度成分をCu2とすると、The basic idea of the present invention is as follows. The area formed between the diffuser blades is A. The velocity passing through this area is expressed as K 1 C, where C is the absolute velocity of the exit of the impeller, and K 1 is the deceleration rate in the section from the impeller to the diffuser blade, where K 1 is the deceleration coefficient. Now C is the impeller outlet radial velocity component Cm 2, a circumferential velocity component and Cu 2,
【数10】 と表される。この羽根と羽根の間を通過する流量Q
2は、 Q2=K1CA (15 ) と表される。周方向速度成分Cu2は(5)式と同様
に、 Cu2=σU2−Cm2cotβ2 (16 ) と表される。(Equation 10) It is expressed as Flow rate Q passing between these blades
2 is represented as Q 2 = K 1 CA (15). The circumferential velocity component Cu 2 is expressed as Cu 2 = σU 2 −Cm 2 cotβ 2 (16) as in the equation (5).
【0035】従って、Q2 は、Therefore, Q 2 is
【数11】 となる。一方、Q2は(3)式から、 Q2=πD2b2B・Cm2 (18 ) と表されるので、羽根車出口半径方向速度成分Cm2は Cm2=Q/πD2b2B (19 ) 従って、[Equation 11] Becomes On the other hand, since Q 2 is expressed by the equation (3) as Q 2 = πD 2 b 2 B · Cm 2 (18), the impeller outlet radial velocity component Cm 2 is Cm 2 = Q / πD 2 b 2 B (19) Therefore,
【数12】 となる。(Equation 12) Becomes
【0036】ここで、 K2=πD2b2B (21 ) K3=(K2σπD2)2 (22 ) K4=2K2σπD2cotβ2 (23 ) K5=1+cot2β2 (24 ) とおき、流体が非圧縮であり、吸込流量をQ、回転数を
Nとすると、面積Aは、Here, K 2 = πD 2 b 2 B (21) K 3 = (K 2 σπD 2 ) 2 (22) K 4 = 2K 2 σπD 2 cotβ 2 (23) K 5 = 1 + cot 2 β 2 ( 24) and the fluid is incompressible, the suction flow rate is Q, and the rotation speed is N, the area A is
【数13】 と表すことができる。圧縮性流体の場合には、圧縮機入
口出口の圧力比をPr、比熱比をκとすると、羽根車出
口の流量は簡便的に、(Equation 13) It can be expressed as. In the case of a compressible fluid, if the pressure ratio at the compressor inlet / outlet is Pr and the specific heat ratio is κ, the flow rate at the impeller outlet is simply
【数14】 となる。[Equation 14] Becomes
【実施例】以下、本発明に係る可変案内羽根付き流体機
械の一実施例を図7乃至図10を参照して説明する。図
7ないし図9は、本発明が適用される単段遠心圧縮機を
示す図であり、図7はその縦断面図、図8はその部分側
面図、図9は制御系を含むブロック図である。これは、
吸込配管1から流入する流体に羽根車2によって運動エ
ネルギーを与え、これをディフューザ3に送って昇圧
し、スクロール4から吐出配管5に送り出すものであ
り、羽根車の主軸は電動機Mに連結されている。吸込配
管1には、扇状の入口案内羽根6が周方向に複数配置さ
れ、これには、伝達機構7を介してアクチュエータ8が
連結されている。下流側のディフューザ3にはディフュ
ーザ羽根3aが配置され、これも伝達機構9を介してア
クチュエータ10に接続されている。これらのアクチュ
エータ8,10には制御駆動装置11が設けられ、これ
にはCPU12が接続されている。この圧縮機には流体
を冷却するガスクーラ13が設けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 7 to 9 are views showing a single-stage centrifugal compressor to which the present invention is applied, FIG. 7 is a longitudinal sectional view thereof, FIG. 8 is a partial side view thereof, and FIG. 9 is a block diagram including a control system. is there. this is,
Kinetic energy is given to the fluid flowing in from the suction pipe 1 by the impeller 2, sent to the diffuser 3 to increase the pressure, and sent out from the scroll 4 to the discharge pipe 5. The main shaft of the impeller is connected to the electric motor M. There is. A plurality of fan-shaped inlet guide vanes 6 are arranged in the suction pipe 1 in the circumferential direction, and an actuator 8 is connected thereto via a transmission mechanism 7. The diffuser vane 3 a is arranged on the diffuser 3 on the downstream side, which is also connected to the actuator 10 via the transmission mechanism 9. These actuators 8 and 10 are provided with a control drive device 11, to which a CPU 12 is connected. This compressor is provided with a gas cooler 13 that cools the fluid.
【0037】この圧縮機には、本体又は付属機械の各所
にセンサが取り付けられている。すなわち、S1は電動
機の入力電流を検出する電流計であり、S2,S3は主軸
のトルクを検出するトルクセンサ及び回転数センサ、S
4は吸込配管1に設けられた吸込圧力センサ、S5ないし
S7は吐出配管に設けられた吐出圧力センサ、流体速度
センサ及び流体温度センサであり、S8は吸込配管1に
設けられた吸込温度センサ、S9及びS10はガスクーラ
13の入口と出口の温度センサ、S11は音センサ、S1 2
はバルブ開度計である。これらのセンサS1〜S12は検
出装置インタフェイス14に接続され、これを介してC
PU12に入力される。Sensors are attached to various parts of the main body or attached machine of this compressor. That is, S 1 is an ammeter that detects the input current of the electric motor, S 2 and S 3 are torque sensors and rotation speed sensors that detect the torque of the spindle, and S 2
4 is a suction pressure sensor provided in the suction pipe 1, S 5 to S 7 are discharge pressure sensors, a fluid velocity sensor and a fluid temperature sensor provided in the discharge pipe, and S 8 is a suction pressure provided in the suction pipe 1. temperature sensor, inlet temperature sensor at the outlet of the S 9 and S 10 is a gas cooler 13, S 11 is a sound sensor, S 1 2
Is a valve opening meter. These sensors S 1 -S 12 are connected to a detector interface 14 via which C
It is input to the PU 12.
【0038】図10は、本発明の可変案内羽根付き流体
機械の処理手順を示すフローチャートである。まず、ス
テップ1で、羽根車2の回転数を所定の限界を超えない
適当な値に設定しておく。次にステップ2において、羽
根車2の回転数N、要求される流量Q及びヘッドH等か
ら入口案内羽根6の角度αを決定する。次に、ステップ
3で状態量を測定し、ステップ4で図4に示す関係に基
づいて、或いはステップ4’で上述した計算式に基づい
てディフューザ羽根角度を決定する。FIG. 10 is a flow chart showing the processing procedure of the fluid machine with variable guide vanes of the present invention. First, in step 1, the rotation speed of the impeller 2 is set to an appropriate value that does not exceed a predetermined limit. Next, in step 2, the angle α of the inlet guide vane 6 is determined from the rotational speed N of the impeller 2, the required flow rate Q, the head H and the like. Next, in step 3, the state quantity is measured, and in step 4, the diffuser blade angle is determined based on the relationship shown in FIG. 4 or the calculation formula described above in step 4 ′.
【0039】次に、ステップ5で制御駆動装置及びアク
チュエータを作動して入口案内羽根6の角度制御を行
う。次に、ステップ6でヘッドHが所定値であるかどう
かを判断し、所定値であれば、そこで運転を継続する。
ヘッドが所定値でない場合には、ステップ7でヘッドと
所定値の大小関係を判断し、ヘッドが小さい場合は、ス
テップ8で入口案内羽根6の角度を減少させる。Next, in step 5, the control drive unit and the actuator are operated to control the angle of the inlet guide vane 6. Next, in step 6, it is judged whether or not the head H has a predetermined value, and if it is the predetermined value, the operation is continued there.
When the head is not the predetermined value, the magnitude relationship between the head and the predetermined value is determined in step 7, and when the head is small, the angle of the inlet guide vane 6 is decreased in step 8.
【0040】次に、ステップ9で入口案内羽根角度が下
限値であるかどうか判断し、NOであればステップ3に
戻ってそれ以降のステップを繰り返す。また、YESで
あれば、ステップ10において回転数が限界値であるか
を判断し、YESであればそのままで運転を継続する。
この場合には、所望のヘッドは得られない。NOであれ
ば、ステップ11で回転数を(予め定めた所定量だけ)
増加させ、ステップ3に戻ってそれ以降のステップを繰
り返す。Next, at step 9, it is judged whether or not the angle of the inlet guide vane is the lower limit value, and if NO, the process returns to step 3 and the subsequent steps are repeated. Further, if YES, it is determined in step 10 whether the rotation speed is the limit value, and if YES, the operation is continued as it is.
In this case, the desired head cannot be obtained. If NO, the number of revolutions is increased in step 11 (by a predetermined amount).
Increase and return to step 3 to repeat the subsequent steps.
【0041】ステップ7でヘッドが所定値より大きいと
判断される場合は、ステップ12で入口案内羽根角度を
増加させる。次に、ステップ13で入口案内羽根角度が
上限値であるかどうか判断し、NOであればステップ3
に戻ってそれ以降のステップを繰り返す。また、YES
であれば、ステップ14で回転数を(予め定めた所定量
だけ)減少させ、ステップ3に戻ってそれ以降のステッ
プを繰り返す。If it is determined in step 7 that the head is larger than the predetermined value, the inlet guide vane angle is increased in step 12. Next, in step 13, it is determined whether or not the entrance guide vane angle is the upper limit value, and if NO, step 3
Return to and repeat the subsequent steps. Also, YES
If so, the number of revolutions is reduced (by a predetermined amount) in step 14, the process returns to step 3, and the subsequent steps are repeated.
【0042】図11に、従来のディフューザ羽根を固定
した装置での全体性能と、本発明による装置での性能の
比較を示す。本発明による装置の性能は従来のものに比
べて、締切り流量付近まで安定して運転できることがわ
かる。FIG. 11 shows a comparison between the overall performance of the conventional device with the diffuser vanes fixed and the performance of the device according to the present invention. It is understood that the performance of the device according to the present invention can be stably operated up to near the shutoff flow rate as compared with the conventional one.
【0043】なお、状態量とディフューザ羽根角度の関
係は、上述したような吸込流量との関係を介して求める
こともできるが、両者の関係を直接的に求めて用いても
良いことは勿論である。The relationship between the state quantity and the diffuser vane angle can be obtained from the relationship with the suction flow rate as described above, but it goes without saying that the relationship between the two can be directly obtained and used. is there.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
体機械を設計点流量以下の流量域で運転したときに発生
するサージング等の不安定現象を回避して、流体機械を
広い流量範囲で運転することができる。As described above, according to the present invention, instability phenomena such as surging that occur when the fluid machine is operated in the flow rate range below the design point flow rate are avoided, and the fluid machine is operated in a wide flow rate range. You can drive in.
【図1】羽根車出口の流体の状態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a state of fluid at an outlet of an impeller.
【図2】無次元流量とディフューザ損失との関係を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a dimensionless flow rate and a diffuser loss.
【図3】無次元流量と無次元ヘッド係数との関係を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a dimensionless flow rate and a dimensionless head coefficient.
【図4】吸込流量又は状態量とディフューザ羽根角度と
の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a suction flow rate or state quantity and a diffuser blade angle.
【図5】流量と圧縮機の入口及び出口の温度差の関係を
示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the flow rate and the temperature difference between the inlet and the outlet of the compressor.
【図6】流量と仕事係数の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between flow rate and work coefficient.
【図7】本発明の可変案内羽根付き流体機械の一例であ
る単段遠心圧縮機を示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view showing a single-stage centrifugal compressor which is an example of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.
【図8】図8の部分側面図である。FIG. 8 is a partial side view of FIG.
【図9】本発明の可変案内羽根付き流体機械の制御系を
含めたブロック図である。FIG. 9 is a block diagram including a control system of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.
【図10】本発明の可変案内羽根付き流体機械の処理手
順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the fluid machine with variable guide vanes of the present invention.
【図11】本発明の一実施例の可変案内羽根付き流体機
械の効果を説明するグラフである。FIG. 11 is a graph illustrating effects of the fluid machine with variable guide vanes according to the embodiment of the present invention.
2 羽根車 3 ディフューザ部 3a ディフューザ羽根 8,10 アクチュエータ S1〜S12 検出装置 12 制御装置2 the impeller 3 diffuser portion 3a diffuser blades 8,10 actuator S 1 to S 12 detector 12 control device
Claims (12)
おいて、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量を検出する検出装置と、 予め求められた上記状態量とディフューザ羽根角度との
関係に基づいてディフューザ羽根角度を決定し制御する
制御装置とを備えたことを特徴とする可変案内羽根付き
流体機械。1. A fluid machine including a diffuser blade, a detection device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, and a relationship between the state quantity and a diffuser blade angle obtained in advance. And a controller for determining and controlling the diffuser blade angle based on the above.
関係は、ほぼ直線的な関係であることを特徴とする請求
項1に記載の可変案内羽根付き流体機械。2. The fluid machine with variable guide vanes according to claim 1, wherein the relationship between the suction flow rate and the diffuser blade angle is a substantially linear relationship.
て勾配が決まることを特徴とする請求項2に記載の可変
案内羽根付き流体機械。3. The fluid machine with variable guide vanes according to claim 2, wherein the linear relationship has a gradient determined by the rotational speed of the impeller.
角度を変えたときにヘッドが所定値を満足しない場合
に、流体機械の回転数制御を行うことを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかに記載の可変案内羽根付き流体
機械。4. The control device controls the rotational speed of a fluid machine when the head does not satisfy a predetermined value when the diffuser blade angle is changed. A fluid machine with variable guide vanes according to.
記制御装置は、上記ディフューザ羽根角度を変えたとき
にヘッドが所定値を満足しない場合に、流体機械の入口
案内羽根角度を変えることを特徴とする請求項1ないし
4のいずれかに記載の可変案内羽根付き流体機械。5. The fluid machine has an inlet guide vane, and the controller changes the inlet guide vane angle of the fluid machine when the head does not satisfy a predetermined value when the diffuser vane angle is changed. A fluid machine with variable guide vanes according to any one of claims 1 to 4.
おいて、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量を検出する検出装置と、 この状態量から吸込流量を算出し、吸込流量とディフュ
ーザ羽根角度との下記の関係に基づいて、前記検出装置
によって検出された状態量からディフューザ羽根角度を
制御する制御装置とを備えたことを特徴とする可変案内
羽根付き流体機械。 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数6. A fluid machine equipped with diffuser vanes, a detection device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, and a suction flow rate calculated from the state quantity, and the suction flow rate and the diffuser. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller for controlling the diffuser vane angle from the state quantity detected by the detector based on the following relationship with the vane angle. α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) The symbols here are as follows. alpha: diffuser blades angle Q: intake flow rate K 1 = (πD 2) 2 σb 2 B: constant N: rotational speed K 2 = cotβ 2: constant sigma: Slip factor beta 2: feathers from the circumferential exit angle D 2: Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
おいて、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量を検出する検出装置と、 この状態量から吸込流量を算出し、吸込流量及び回転数
とディフューザ羽根角度との下記の関係に基づいて、前
記検出装置によって検出された状態量からディフューザ
羽根角度を制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
る可変案内羽根付き流体機械。 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数7. A fluid machine equipped with diffuser vanes, a detection device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, and a suction flow rate calculated from the state quantity, and a suction flow rate and a rotation speed. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller for controlling the diffuser vane angle from the state quantity detected by the detector based on the following relationship between the number and the diffuser vane angle. α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) The symbols here are as follows. alpha: diffuser blades angle Q: intake flow rate K 1 = (πD 2) 2 σb 2 B: constant N: rotational speed K 2 = cotβ 2: constant sigma: Slip factor beta 2: feathers from the circumferential exit angle D 2: Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
おいて、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量および入口、出口の圧力比を検出する検出装置
と、 吸込流量及び圧力比とディフューザ羽根角度との下記の
関係に基づいて、前記検出装置によって検出された状態
量及び圧力比からディフューザ羽根角度を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする可変案内羽根付き流体
機械。 【数1】 ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 Pr:圧縮機入口出口圧力比 κ:比熱比 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数8. A fluid machine equipped with diffuser vanes, a detector for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate and a pressure ratio at an inlet and an outlet, and a suction flow rate, a pressure ratio and a diffuser. A fluid machine with variable guide vanes, comprising: a controller for controlling the diffuser vane angle from the state quantity and the pressure ratio detected by the detector based on the following relationship with the vane angle. [Equation 1] The symbols used here are as follows. α: Diffuser blade angle Q: Suction flow rate K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 B: Constant N: Rotational speed K 2 = cot β 2 : Constant P r : Compressor inlet / outlet pressure ratio κ: Specific heat ratio σ: Slip coefficient β 2 : Blade exit angle from the circumferential direction D 2 : Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
おいて、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量および入口、出口の圧力比を検出する検出装置
と、 この状態量から吸込流量を算出し、吸込流量、回転数及
び圧力比とディフューザ羽根角度との下記の関係に基づ
いて、前記検出装置によって検出された状態量、回転数
及び圧力比からディフューザ羽根角度を制御する制御装
置とを備えたことを特徴とする可変案内羽根付き流体機
械。 【数2】 ここにおける記号は以下の通りである。 α:ディフューザ羽根角度 Q:吸込流量 K1=(πD2)2σb2B:定数 N:回転数 K2=cotβ2:定数 Pr:圧縮機入口出口圧力比 κ:比熱比 σ:すべり係数 β2:周方向からの羽根出口角度 D2:羽根車外径 b2:羽根車出口幅 B:ブロッケージ係数9. A fluid machine having a diffuser vane, a detector for detecting a state quantity and a pressure ratio of an inlet and an outlet of a fluid machine or a prime mover which changes based on a change in suction flow rate, and a suction flow rate from the state quantity. Based on the following relationship between the suction flow rate, the rotation speed and the pressure ratio, and the diffuser blade angle, the controller for controlling the diffuser blade angle from the state quantity, the rotation speed, and the pressure ratio detected by the detection device. A fluid machine with a variable guide vane, which is provided. [Equation 2] The symbols used here are as follows. α: Diffuser blade angle Q: Suction flow rate K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 B: Constant N: Rotational speed K 2 = cot β 2 : Constant P r : Compressor inlet / outlet pressure ratio κ: Specific heat ratio σ: Slip coefficient β 2 : Blade exit angle from the circumferential direction D 2 : Impeller outer diameter b 2 : Impeller exit width B: Blockage coefficient
において、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量を検出する検出装置と、 この状態量及び、予め求められた吸込流量とディフュー
ザ羽根間の面積との関係に基づいて、ディフューザ羽根
間の面積を制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
る可変案内羽根付き流体機械。10. A fluid machine having a diffuser vane, a detection device for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, the state quantity, and a suction flow rate and a diffuser vane determined in advance. And a controller for controlling the area between the diffuser blades based on the relationship with the area between them.
において、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量を検出する検出装置と、 入口、出口の圧力比を検出する検出装置と、 これらの検出装置により検出された状態量と圧力比か
ら、予め求められた吸込流量、圧力比とディフューザ羽
根間の面積との関係に基づいて、ディフューザ羽根間の
面積を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする可
変案内羽根付き流体機械。11. A fluid machine equipped with diffuser vanes, a detector for detecting a state quantity of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, and a detector for detecting a pressure ratio between an inlet and an outlet, A control device for controlling the area between the diffuser blades based on the relationship between the suction flow rate, the pressure ratio, and the area between the diffuser blades, which are obtained in advance from the state quantity and the pressure ratio detected by the detector. A fluid machine with variable guide vanes, characterized in that
において、 吸込流量の変化に基づいて変わる流体機械又は原動機の
状態量及び回転数を検出する検出装置と、 入口、出口の圧力比を検出する検出装置と、 これらの検出装置によって検出された状態量、回転数及
び圧力比からディフューザ羽根角度及びディフーザ羽根
の間の面積を並行して制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とする可変案内羽根付き流体機械。12. A fluid machine equipped with diffuser vanes, a detector for detecting a state quantity and a rotational speed of a fluid machine or a prime mover that changes based on a change in suction flow rate, and a detector for detecting a pressure ratio between an inlet and an outlet. And a controller for controlling the diffuser blade angle and the area between the diffuser blades in parallel from the state quantity, the number of revolutions and the pressure ratio detected by these detectors. Fluid machinery.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25671695A JP3145622B2 (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Fluid machinery with variable guide vanes |
| CA002166249A CA2166249A1 (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbomachinery having variable angle flow guiding device |
| US08/579,604 US5927939A (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbomachine having variable angle flow guiding device |
| EP95120688A EP0719944B1 (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbomachinery having a variable angle flow guiding device |
| KR1019950072255A KR100388158B1 (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbomachinery having variable angle flow guiding device |
| CN95121146A CN1074511C (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbomachinery having veriable angle flow guiding device |
| DE69526840T DE69526840T2 (en) | 1994-12-28 | 1995-12-28 | Turbo machine with flow control devices with variable angle |
| US08/906,436 US5873696A (en) | 1994-12-28 | 1997-08-05 | Turbomachinery having variable angle flow guiding device |
| KR1020030014999A KR100388162B1 (en) | 1994-12-28 | 2003-03-11 | Turbomachinery having variable angle flow guiding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25671695A JP3145622B2 (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Fluid machinery with variable guide vanes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979178A true JPH0979178A (en) | 1997-03-25 |
| JP3145622B2 JP3145622B2 (en) | 2001-03-12 |
Family
ID=17296473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25671695A Expired - Fee Related JP3145622B2 (en) | 1994-12-28 | 1995-09-08 | Fluid machinery with variable guide vanes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145622B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11351177A (en) * | 1998-05-15 | 1999-12-21 | Cryostar France Sa | Cryogenic rotary pump and cryogenic air separation device |
| JP2013096284A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Centrifugal type electric blower |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP25671695A patent/JP3145622B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11351177A (en) * | 1998-05-15 | 1999-12-21 | Cryostar France Sa | Cryogenic rotary pump and cryogenic air separation device |
| JP2013096284A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Centrifugal type electric blower |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3145622B2 (en) | 2001-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0719944B1 (en) | Turbomachinery having a variable angle flow guiding device | |
| KR100381464B1 (en) | Turbomachinery with variable angle fluid guiding devices | |
| US5913248A (en) | Surge detection device and turbomachinery therewith | |
| JP6431896B2 (en) | Method and system for anti-surge control of a turbo compressor with side flow | |
| US5851103A (en) | Turbomachinery with variable angle fluid guiding devices | |
| JP3145622B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| JP3095208B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| Dalbert et al. | Development, testing, and performance prediction of radial compressor stages for multistage industrial compressors | |
| Ishida et al. | Secondary flow due to the tip clearance at the exit of centrifugal impellers | |
| JP3095210B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| JPH09133093A (en) | Fluid machine and its operation control method | |
| JP3093963B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| US11913476B2 (en) | Compressor system | |
| Tsukamoto et al. | Effect of impeller outlet flow affected by casing treatment on rotating stall in vane-less diffuser in centrifugal turbomachinery | |
| JP2003097494A (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| CN114322113A (en) | Air conditioner outdoor unit and vibration reduction method thereof | |
| JP6715701B2 (en) | Fluid machine control method and fluid machine control device | |
| JP3606637B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| JP3093958B2 (en) | Fluid machinery with variable guide vanes | |
| JPH0842492A (en) | Fluid machine with variable guide vanes | |
| JPH0979181A (en) | Fluid machine with variable guide vanes | |
| JPH10122184A (en) | Multistage centrifugal compressor | |
| JPH08232887A (en) | Pump with variable guide vanes | |
| JPH0634195U (en) | Surge prevention control device for turbo compressor | |
| JPH0842494A (en) | Fluid machine with variable guide vanes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |