JPH11294364A - 軸受け油膜厚さ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクリュー型強制給油式ガス圧縮機の軸受け必
要油膜厚さを維持する制御方法。 【解決手段】軸方向の変位がスラスト軸受けの必要油膜
厚さを確保できる位置より油膜減少方向に移動しないよ
うに、変位計１２で検出した変位に応じて調節弁１０を
動作させ、給油温度を変化させることで粘度を変えて軸
方向の変位を制御することで必要油膜厚さを維持する制
御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュー型強制
給油式ガス圧縮機の軸受けの必要油膜厚さ維持方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】回転式容積型のスクリュー型強制給油式
ガス圧縮機は、ガスを圧縮し圧力を高め、吐出側に押し
出す工程を回転運動によって行う構造の圧縮機である。
非対称の形状をした凸型の歯型のローターと凹型の歯型
のローターが噛み合っており、凸型ローターが駆動機で
回転され、凹型ローターが凸型ローターの回転に従動し
て回転する。ガスは噛み合い部の空間に閉じこめられ、
回転が進むと共に吐出側に移動しながらその容積を次第
に小さくし圧力を高め、吐出側に押し出される。ロータ
ーを支え運転するために、凸凹ローター各々の両側軸の
ラジアル軸受けで軸垂直方向の荷重を受けている。ま
た、ローターは一種のヘリカルギヤーであるため、駆動
とガス圧力により軸方向の荷重が発生するので、スラス
ト軸受けで荷重を受けている。特にスラスト荷重の大き
い凸ローターは油圧ピストンを用い荷重をバランスさせ
ている。

【０００３】吐出圧力の調整は、圧縮に使用されるロー
ター部分の長さを変化させる機構で圧縮直前の吸入ガス
を機内でバイパスさせ吸入側へ戻すことで行っている。

【０００４】潤滑油は、ローター歯面の潤滑，軸受け潤
滑のために外部から強制給油され、それぞれの役割を果
たした後は、吐出ガスに混入して排出される。

【０００５】従来技術のスクリュー型強制給油式ガス圧
縮機の模式系統例を図３に示す。

【０００６】スクリュー型強制給油式ガス圧縮機１は、
ガスと油を混在した状態で吐出するため、油分離機構２
で油とガスを二層分離し、昇圧ガスを下流側へ供給す
る。一方、分離した油は油移送機構３にてスクリュー型
強制給油式ガス圧縮機１へ循環給油される。

【０００７】回転機の軸受けは、所定の油膜厚さを確保
して運転する必要があるが、油の粘度が低下すると油膜
厚さは減少する関係があるため、スクリュー型強制給油
式ガス圧縮機１へ循環給油される油は、適正粘度を維持
する必要がある。

【０００８】油は、温度上昇に伴い粘度が低下する特性
があり、吐出油は、圧縮過程の入熱により給油温度より
高温になるため、粘度が低下する。このため、軸受けの
所定の油膜厚さを確保するために、再循環給油する際に
適正粘度となるよう油粘度，温度特性に基づき、適正粘
度を確保できる油温に油ライン４上に設ける油冷却機構
５で冷却し、粘度低下を防止している。粘度低下を防止
することで軸受けの必要油膜厚さを確保することができ
る。

【０００９】図４に従来技術の制御方法の模式図を示
す。給油温度の調整は、油ライン４上に設けた温度計６
で油温を測定し、給油温度の上昇に応じて油冷却機構５
と油冷却機構バイパスライン１１を流れる油の分配量を
調節弁１０で調節して、油冷却機構５出口と油冷却機構
バイパスライン１１が合流した後の油温が所定の給油温
度に冷却されるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、給油温度
上昇による粘度低下を防止できるため、軸受けに所定の
油膜厚さを確保することができる有効な技術である。

【００１１】しかし、油粘度は温度特性以外に、油に油
より粘度が低い物質が溶解すると混合則により粘度が低
下する特性もある。スクリュー型強制給油式ガス圧縮機
の潤滑油は、一般に炭化水素を主成分とした鉱物油が使
用されるため、吸入ガスが炭化水素を主成分とする成分
の場合、加圧された雰囲気で相溶性により油中にガスが
溶解し粘度を低下させることになる。このため、ガス性
状，運転温度，運転圧力などの条件から油中へのガス溶
解量の予測をたて、温度特性による粘度低下にガス溶解
による粘度低下を含めて、更に給油温度を下げて粘度低
下を防止するなどの対応が必要であった。

【００１２】しかしながら、ガス性状，温度が変化する
と油中へのガス溶解量も変化するため、その条件により
給油温度を見直し、設定する必要があるため管理に手間
を要した。

【００１３】また、油の粘度劣化，経年的な劣化が生じ
た場合は、正規の油の粘度，温度特性を外れ粘度が低下
することから、所定の給油温度を維持しても粘度が正規
特性より低下しているので油膜厚さが減少することにな
る。このため、油分析などにより、定期的に油分析を行
い給油温度管理を補正する必要があった。

【００１４】本発明の目的は、給油温度の管理設定を容
易な方法かつ、油膜厚さを間接的に管理し、潤滑油粘度
及び、軸受け油膜厚さをできるだけ安定維持する軸受け
油膜厚さ制御方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次の通りである。

【００１６】スラスト軸受けにティルティングパッドを
使用したスクリュー型強制給油式ガス圧縮機の軸受けの
必要油膜厚さ維持方法であって、変位計を備え軸方向の
変位を検出し、軸方向の移動量からスラスト軸受けの油
膜厚さの変化を間接的に測定し、軸受けの必要油膜厚さ
を確保できる位置から油膜減少方向への偏差が生じない
よう、給油温度を調整することで軸受け油膜厚さを維持
することを特徴とする制御方法である。

【００１７】変位計にてスラスト軸受け油膜厚さの変化
を間接的に監視し、油膜厚さを必要厚さ以上に常に維持
するよう制御しているため、油中へのガス溶解量増加に
よる粘度低下や、油劣化による粘度低下が生じても、必
要油膜厚さを維持するために必要な油粘度を確保するよ
うな給油温度へ自ずと調整されることになる。

【００１８】即ち、油粘度が種々の要因にて変化して
も、軸方向の変位がスラスト軸受けの必要油膜厚さを減
少させる方向に移動しないよう制御するため、必要油膜
厚さを常に維持できる。したがって、軸受けは良好な潤
滑状態を継続することができる。また、給油温度は、必
要油膜厚さを維持するために必要な所定の油粘度を確保
するような温度へ、軸方向の変位により調整されるの
で、運転状態に応じて給油温度設定値を変更するなどの
手間や給油温度を制御する必要はない。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図を用いて説
明する。

【００２０】図１は、本発明の装置を示す模式図であ
る。スラスト軸受けにティルティングパッドを使用した
スクリュー型強制給油式ガス圧縮機１は変位計１２を備
えている。図２は、本発明の制御方法を示す模式図であ
る。

【００２１】従来の設備では、温度計６で測定した給油
温度に応じて調節弁１０を動作させ、給油温度を所定の
温度あるいは、所定の温度以下になるように給油温度を
制御することで所定の粘度を確保し、この結果として軸
受けの必要油膜厚さを維持していたが、本実施例では、
変位計１２で凸ローターの軸方向の変位を検出すること
でスラスト軸受けの油膜厚さを間接的に測定し、軸方向
の変位がスラスト軸受けの必要油膜厚さを確保できる位
置より油膜減少方向に移動しないように、変位計１２で
検出した変位に応じて調節弁１０を動作させ、給油温度
を変化させることで粘度を変えて軸方向の変位を制御す
ることで必要油膜厚さを維持することが特徴である。

【００２２】軸方向の変位を制御するに当たり、軸方向
変位の基準位置を定める必要があるが、まず、凸ロータ
ーをジャッキなどでスラスト荷重方向へ押し込みスラス
ト軸受け油膜厚さがほぼ０となる位置を求める。油膜厚
さ０の位置から必要油膜厚さ分だけ反スラスト荷重方向
へ移動した位置が基準位置となる。なお、必要油膜厚さ
に余裕をとるために前記基準位置より更に反スラスト荷
重方向へ移動した位置を制御の基準位置に設定すること
が望ましい。

【００２３】

【発明の効果】油粘度がどのような要因にて変化した場
合でも、必要油膜厚さを常に維持できる所定の油粘度と
なるように給油温度を調整するため、常に正常な軸受け
潤滑が維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のスクリュー型強制給油式ガス圧縮機
の模擬系統図である。

【図２】実施例１のスクリュー型強制給油式ガス圧縮機
の模擬制御系統図である。

【図３】従来例のスクリュー型強制給油式ガス圧縮機の
模擬系統図である。

【図４】従来例のスクリュー型強制給油式ガス圧縮機の
模擬制御系統図である。

【符号の説明】

１…スクリュー型強制給油式ガス圧縮機、２…油分離機
構、３…油移送機構、４…油ライン、５…油冷却機構、
６…温度計、７…吸入ガスライン、８…吐出ライン、９
…吐出ガスライン、１０…調節弁、１１…油冷却機構バ
イパスライン、１２…変位計、１３…電動機、１４…熱
伝対、１５…起電力／電圧変換器、１６…制御器（偏
差，比例，微分，積分）、１７…信号変換器、１８…電
流／空気変換器、１９…フィルタ減圧弁、２０…制御空
気、２１…変位発信器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スラスト軸受けにティルティングパッドを
   使用したスクリュー型強制給油式ガス圧縮機の軸受け油
   膜厚さ維持方法であって、変位計を備え軸方向の変位を
   検出し、軸方向の移動量からスラスト軸受けの油膜厚さ
   の変化を間接的に測定し、軸受けの必要油膜厚さを確保
   できる位置から油膜減少方向への偏差が生じないよう、
   軸方向の変位を制御することで軸受け油膜厚さを維持す
   ることを特徴とする軸受け油膜厚さ制御方法。