JPS6065201A - 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 - Google Patents
膨張タ−ビンのスラスト制御装置Info
- Publication number
- JPS6065201A JPS6065201A JP17290483A JP17290483A JPS6065201A JP S6065201 A JPS6065201 A JP S6065201A JP 17290483 A JP17290483 A JP 17290483A JP 17290483 A JP17290483 A JP 17290483A JP S6065201 A JPS6065201 A JP S6065201A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- impeller
- 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.)
- Granted
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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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
空気分離装店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。従って、各運転条件におい
て膨張タービンの出入口の荷も弯１ヒする。したがって
、このスラスト負荷を十分支えることができるスラスト
軸受が膨張タービンに組込まれる必要がある。
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。従って、各運転条件におい
て膨張タービンの出入口の荷も弯１ヒする。したがって
、このスラスト負荷を十分支えることができるスラスト
軸受が膨張タービンに組込まれる必要がある。
一般に、フルシュ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。（機械工学朗覧
改訂５版Ｐ９−４４）Ｆ＝Ｐ＋ＸＡ＋＋ＰｔＸＡ１ Ｐ
３ＸＡＩ Ｐａ×ｋｓ ・・−・・（１）ここに Ｆ−
回転軸に作用するスラストＰ、−インペラー人口圧力 ■）２−インペラー出口圧力 ｐ３．ｐ、 ＝インペラー背面圧力 Ａ、〜Ａ４−圧力Ｐ、〜Ｐ４の作用する受圧面受圧面積
Ａ１〜Ａ４ はインペラー形状によって決まるものであ
るが、Ｐ＋、Ｐａ の圧力膨張タービンの運転条件によ
って変動するものである。従って高圧力のプロセスガス
な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１ヒ
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
どの欠点があった。
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。（機械工学朗覧
改訂５版Ｐ９−４４）Ｆ＝Ｐ＋ＸＡ＋＋ＰｔＸＡ１ Ｐ
３ＸＡＩ Ｐａ×ｋｓ ・・−・・（１）ここに Ｆ−
回転軸に作用するスラストＰ、−インペラー人口圧力 ■）２−インペラー出口圧力 ｐ３．ｐ、 ＝インペラー背面圧力 Ａ、〜Ａ４−圧力Ｐ、〜Ｐ４の作用する受圧面受圧面積
Ａ１〜Ａ４ はインペラー形状によって決まるものであ
るが、Ｐ＋、Ｐａ の圧力膨張タービンの運転条件によ
って変動するものである。従って高圧力のプロセスガス
な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１ヒ
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
どの欠点があった。
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。
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
力の差によって決まる。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な処理する膨張ター
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った。
（１）式で示されるようにインペラー背面圧力と前面圧
力の差によって決まる。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な処理する膨張ター
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った。
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。
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一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ィフューザ−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
スのショ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、二のラビリンス６．７に囲まれる部分は背面圧力
室８となっている。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。
図は膨張タービンのインペラ一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ィフューザ−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
スのショ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、二のラビリンス６．７に囲まれる部分は背面圧力
室８となっている。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
ンペラー朋面方向へ作用する場合の規定値であり、この
上限信号により、スクロール１から高圧のプロセスガス
を背面圧力室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。
ンペラー朋面方向へ作用する場合の規定値であり、この
上限信号により、スクロール１から高圧のプロセスガス
を背面圧力室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−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
のガスをディフューザ−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。
ラストがインペラ−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
のガスをディフューザ−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。
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っことにより。
Ｌ！ ／ｒｌ ｋ Ａナト３し入社よＹセ昌イＬノー、
屑ち一弔αルする軸スラストを一定範囲内に保持するこ
とが可能で序）す、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。
屑ち一弔αルする軸スラストを一定範囲内に保持するこ
とが可能で序）す、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。
次１．＝、上記膨張タービンのスラスト制御に関し。
スラスト軸受の温度を検出することにより、上記コント
ロール弁Ｉｎ 、 １１を作動させてスラストを制御す
る方法を以下に説明する。
ロール弁Ｉｎ 、 １１を作動させてスラストを制御す
る方法を以下に説明する。
スラスト軸受の使用限界は、一般に軸受メタルの温度に
よって判定できる。高負荷のスラストがスラスト軸受に
作用すると、軸受部での損失が増大し軸受メタルの温度
が上昇する。この軸受温度の限界は軸受メタルの材質、
潤滑油の種類等により決定されるもので、それぞれの軸
受に固有の値となる。従って、軸受メタルの使用温度限
界を事前に把握しておくことによりこの使用温度限界を
越えないようスラスト負荷を制御すれば、任意のスラス
ト軸受を膨張タービンに組込むことができる。
よって判定できる。高負荷のスラストがスラスト軸受に
作用すると、軸受部での損失が増大し軸受メタルの温度
が上昇する。この軸受温度の限界は軸受メタルの材質、
潤滑油の種類等により決定されるもので、それぞれの軸
受に固有の値となる。従って、軸受メタルの使用温度限
界を事前に把握しておくことによりこの使用温度限界を
越えないようスラスト負荷を制御すれば、任意のスラス
ト軸受を膨張タービンに組込むことができる。
第３図により、この考え方にそって軸スラストを制御す
る方法を説明する。膨張タービンでの軸スラスト発生機
構は第２図で説明のものと同じである。スラスト軸受に
は、負荷側と反負荷側のそれぞれにスラスト軸受メタル
温度を測定する温度計１２ 、１３を設け、この温度計
１２ 、１３からの信号によりコントロール弁１０ 、
１１を作動させる。作動の条件は、温度計１２の温度上
限でコントロール弁１１を開き、また、温度計１３の作
動によりコントロール弁ｌＯを開くことにより、インペ
ラ一部で発生する軸スラストを制御することができる。
る方法を説明する。膨張タービンでの軸スラスト発生機
構は第２図で説明のものと同じである。スラスト軸受に
は、負荷側と反負荷側のそれぞれにスラスト軸受メタル
温度を測定する温度計１２ 、１３を設け、この温度計
１２ 、１３からの信号によりコントロール弁１０ 、
１１を作動させる。作動の条件は、温度計１２の温度上
限でコントロール弁１１を開き、また、温度計１３の作
動によりコントロール弁ｌＯを開くことにより、インペ
ラ一部で発生する軸スラストを制御することができる。
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比、軸シ損失の減少お
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。
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比、軸シ損失の減少お
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、第３図は本発明の他の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・・・・・・ディフューザー
、９・・・・・差圧針。 １０°°゛°° コントロール弁、 １１・・・・・コ
ントロール弁、１２・・・・・ 温度計、１３・・・・
・温度計、８・・・・・ 背面圧力室第１図 才２図 才３図 σ Ｖ ６
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、第３図は本発明の他の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・・・・・・ディフューザー
、９・・・・・差圧針。 １０°°゛°° コントロール弁、 １１・・・・・コ
ントロール弁、１２・・・・・ 温度計、１３・・・・
・温度計、８・・・・・ 背面圧力室第１図 才２図 才３図 σ Ｖ ６
Claims (1)
- １、 軸受によって支えられた回転軸と、この回転軸の
軸端に設けたインペラーと、このインペラーにプロセス
を供給するノズルを有した膨張タービンにおいて、イン
ペラー背面の圧力と出口部の圧力の差を検出してこの検
出信号によりスクロール部よりインペラー背面へ制圧の
プロセスガスな供給するコントロール弁を有すラインを
有するラインを設けたことを特徴とする膨張タービンの
スラスト制御装に’１． 。
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 true JPS6065201A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0120281B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626301A (ja) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Kobe Steel Ltd | 膨張タービン |
| EP1281836A3 (de) * | 2001-08-03 | 2004-01-28 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbomaschine |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP17290483A patent/JPS6065201A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626301A (ja) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Kobe Steel Ltd | 膨張タービン |
| EP1281836A3 (de) * | 2001-08-03 | 2004-01-28 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbomaschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0120281B2 (ja) | 1989-04-14 |
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