JP4784354B2 - 圧縮機性能試験方法及び圧縮機性能試験装置 - Google Patents

Description

本発明は圧縮機、特に酸素圧縮機の性能試験を実施する場合の圧縮機性能試験方法及び該圧縮機性能試験方法を実施する為の圧縮機性能試験装置に関するものである。

圧縮機では、被圧縮ガスとしてのプロセスガス、軸封装置をシールするシールガスが供給され、圧縮性能、或は軸封装置のシール性能等種々の点についての性能を確認する為の性能試験が行われる。

圧縮機の軸受部には圧縮されたプロセスガスの漏出を防止する為の軸封装置が設けられており、又軸封装置には非接触型のガス軸封装置、例えばラビリンス軸封装置が設けられる。

斯かるガス軸封装置は性能試験の対象であり、該ガス軸封装置では、圧縮機内部から浸入するプロセスガスを軸封装置で圧力降下させ、更に軸封装置の端部に外部より高い圧力のシールガスを供給してプロセスガスの漏出を防止する様にしている。又、プロセスガスが酸素ガスである酸素圧縮機では、酸素ガスが爆発を誘引するので、特許文献１に示される様にシールガスとして不活性ガスである窒素ガスが用いられている。

従来、酸素圧縮機の性能試験装置に於いて、性能試験を実施する場合、プロセスガスとして酸素ガスの代用ガスが用いられるが、湿度を含むと性能試験結果をプロセスガスに換算することが困難になるので、水分を含まない即ち湿度０の気体が用いられる。湿度０の気体としては窒素ガスが用いられ、又シールガスとしても実際の稼働状態と同様に窒素ガスが用いられている。

先ず、図３により、酸素圧縮機のガス軸封装置の概略について説明する。

図中、１はインペラ、２は回転軸、３は軸受ブロックであり、前記インペラ１は前記回転軸２に固着され、該回転軸２はガス軸封装置４によりガスシールされている。

該ガス軸封装置４はラビリンス軸封装置であり、前記回転軸２と一体に回転するブッシュ５とハウジング部６を有し、前記ブッシュ５と前記ハウジング部６間には所要段数のラビリンスシール部が形成され、例えば高圧側から第１ラビリンスシール部７、第２ラビリンスシール部８、第３ラビリンスシール部９、第４ラビリンスシール部１０、第５ラビリンスシール部１１、第６ラビリンスシール部１２が形成されている。

前記第１ラビリンスシール部７、第２ラビリンスシール部８、第３ラビリンスシール部９、第４ラビリンスシール部１０、第５ラビリンスシール部１１、第６ラビリンスシール部１２、それぞれの間には圧溜室１３，１４，１５，１６，１７が形成され、該圧溜室１３，１４，１５にはプロセスガス回収ライン１８が接続され、前記圧溜室１６には大気パージライン１９が接続され、前記圧溜室１７にはシールガス供給ライン２１が接続されている。

前記ガス軸封装置４では、前記プロセスガス回収ライン１８より漏出したプロセスガスが回収され、前記圧溜室１７にはシールガスである窒素ガスが外部圧力より高い圧力で供給される。シールガスは前記圧溜室１７から外部に漏出すると共に前記圧溜室１６に流入し、該圧溜室１６から前記大気パージライン１９を介してプロセスガスとシールガスが吸引され、大気中に放出される。

従って、上記ガス軸封装置４により軸受部がガスシールされ、プロセスガスが漏出することはない。

次に、従来の酸素圧縮機性能試験装置２２について図４により説明する。

図４は２段に圧縮する１段圧縮機２３、２段圧縮機２４を具備した酸素圧縮機２５を示しており、前記１段圧縮機２３、前記２段圧縮機２４はモータ２６によりギアボックス２７を介して駆動される様になっている。前記１段圧縮機２３、前記２段圧縮機２４の軸受部には上記したガス軸封装置４，４が設けられている。

尚、図中、２８，２９は圧縮により昇温したプロセスガスを冷却する為の冷却器である。又該冷却器２９と前記１段圧縮機２３の入側とはバイパスライン３１により接続され、該バイパスライン３１には圧力調整弁３２が設けられている。前記酸素圧縮機２５が実際に設備された状態では、所要圧力に圧縮されたプロセスガスは前記冷却器２９から、所要の用途、例えば製鉄の燃焼用ガスとして供される。

前記バイパスライン３１は、前記酸素圧縮機２５のメンテナンス時の被供給側設備との切離しに使用され、前記バイパスライン３１は、前記冷却器２９から吐出されるプロセスガスを前記１段圧縮機２３に循環させる場合の圧力調整等に使用される。

又、図４に於いて、３５は窒素ガス供給源であり、該窒素ガス供給源３５はシールガス供給ライン３６を介して前記ガス軸封装置４，４に接続され、プロセスガス供給ライン３７を介して前記１段圧縮機２３の入側に接続されている。前記プロセスガス供給ライン３７には、安全弁３８が設けられており、前記プロセスガス供給ライン３７の圧力が所定圧以上とならない様に設定されている。

前記窒素ガス供給源３５としては、例えば窒素ガスボンベを所要数用意したものであり、或は液化窒素ガスのタンクローリを用意したものである。

前記酸素圧縮機２５の性能試験を行う場合は、前記モータ２６により前記１段圧縮機２３、前記２段圧縮機２４が駆動され、前記窒素ガス供給源３５から前記プロセスガス供給ライン３７を介して前記１段圧縮機２３にプロセス代用ガスとして窒素ガスが供給され、又前記シールガス供給ライン３６を介して前記ガス軸封装置４，４にシールガスが供給される。前記２段圧縮機２４で圧縮され、前記冷却器２９で冷却されたプロセス代用ガスは、前記バイパスライン３１を介して前記１段圧縮機２３に循環される。又、循環で不足するプロセス代用ガスは前記プロセスガス供給ライン３７により補給される。

而して、前記酸素圧縮機２５の圧縮性能、処理ガス量等についての性能試験が行われると共に前記ガス軸封装置４のシール性能が試験される。

上記従来の圧縮機性能試験装置に於いては、シールガス、プロセス代用ガスは、いずれも同一の前記窒素ガス供給源３５から供給される様になっており、又供給されるシールガスは大気中に放出され、而も大量に消費される。その消費量は、処理風量が２００００ｎｏｒｍａｌ ｍ^３／ｈ程度の小型の酸素圧縮機２５であっても、３００ｍ^３／ｈと膨大な消費量であり、ランニングコストが極めて高いものとなっていた。又、窒素ガスを必要量確保することが容易ではなく、充分な窒素ガスの確保から試験日程の制約を受けることもあった。

更に、大型の酸素圧縮機では、窒素ガスの消費量が多くなりすぎて、消費に合せてガスを供給することが困難である為、現状では性能試験を行っていない。

然し乍ら、顧客要求として大型の酸素圧縮機についても性能試験を行うことの要請が多く、大型の酸素圧縮機について性能試験を実施する場合には、膨大な窒素ガスの消費量に見合う窒素ガス供給源としてタンク設備を新設する等の必要があり、又膨大な窒素ガスの消費により性能試験に掛るコストが非常に高価なものとなるという問題を有していた。

尚、酸素圧縮機の軸封装置としては特許文献１に示されるものがあり、又圧縮機性能試験装置としては特許文献２に示されるものがある。

特開２０００−２０５４１４号公報

特開平１１−６４８３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、窒素ガスを使用することなく圧縮機性能試験が行える様にし、圧縮機性能試験のコストの低減を図ると共に窒素ガスの確保に起因する制約を解消するものである。

本発明は、被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気を少なくともシールガスとして前記軸封装置に供給する様にした圧縮機性能試験方法に係るものである。

又本発明は、被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気をプロセスガスとして圧縮機に供給すると共にシールガスとして前記軸封装置に供給する様にした圧縮機性能試験方法に係るものである。

又本発明は、圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気を前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給する様構成した圧縮機性能試験装置に係るものである。

又本発明は、圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ライン及びプロセスガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気をシールガスとして前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給すると共にプロセスガスとして前記プロセスガス供給ラインに供給する様構成した圧縮機性能試験装置に係るものである。

更に又本発明は、前記空気圧縮機はギアボックスを介して駆動され、該ギアボックス内部は負圧にされ、該ギアボックスで発生したオイルミストの圧縮空気への混入を防止した圧縮機性能試験装置に係るものである。

本発明によれば、被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気を少なくともシールガスとして前記軸封装置に供給する様にしたので、圧縮機性能試験に必要なシールガスを必要量充分に用意でき、シールガスの確保に制約を受けることがなく、更にシールガスを消費することによるコストの発生がなく、ランニングコストを大幅に低減することができる。

又本発明によれば、被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気をプロセスガスとして圧縮機に供給すると共にシールガスとして前記軸封装置に供給する様にしたので、圧縮機性能試験に必要なシールガス、プロセスガスを必要量充分に用意でき、シールガス、プロセスガスの確保に制約を受けることがなく、更にシールガス、プロセスガスを消費することによるコストの発生がなく、ランニングコストを大幅に低減することができる。

又本発明によれば、圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気を前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給する様構成したので、圧縮機性能試験に必要なシールガスを必要量充分に用意でき、シールガスの確保に制約を受けることがなく、更にシールガスを消費することによるコストの発生がなく、ランニングコストを大幅に低減することができる。

又本発明によれば、圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ライン及びプロセスガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気をシールガスとして前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給すると共にプロセスガスとして前記プロセスガス供給ラインに供給する様構成したので、圧縮機性能試験に必要なシールガス、プロセスガスを必要量充分に用意でき、シールガス、プロセスガスの確保に制約を受けることがなく、更にシールガス、プロセスガスを消費することによるコストの発生がなく、ランニングコストを大幅に低減することができる。

更に又本発明によれば、前記空気圧縮機はギアボックスを介して駆動され、該ギアボックス内部は負圧にされ、該ギアボックスで発生したオイルミストの圧縮空気への混入を防止したので、前記オイルミスト除去器の負担が軽減され、オイルミスト除去性能が長期に亘って維持できる等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は本発明に係る圧縮機性能試験装置の概略を示すものであり、図１中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

シールガス供給ライン３６、プロセスガス供給ライン３７にエアバルブ３９、エアバルブ４０を介して圧縮機性能試験装置４１が接続される。該圧縮機性能試験装置４１は、空気を圧縮乾燥させ、酸素圧縮機２５にシールガスとして、又プロセスガスとして供給し、性能試験を実施するものである。

前記圧縮機性能試験装置４１は主に、空気圧縮装置４２、冷凍式ドライヤ４３、フィルタユニット４４等から構成されている。

前記空気圧縮装置４２は、空気圧縮機４５がモータ４６によりギアボックス４７を介して駆動される様になっており、該ギアボックス４７には真空ポンプ４８が接続され、該真空ポンプ４８により前記ギアボックス４７内部が負圧になる様に吸引され、該ギアボックス４７内部の圧力は圧力検出器４９によって検出され、該圧力検出器４９が検出した圧力は該圧力検出器４９の表示部或は別途モニタ（図示せず）によって表示され、作業者は表示された圧力から前記ギアボックス４７内の圧力を監視できる様になっている。該ギアボックス４７内を負圧にすることで、該ギアボックス４７内で発生したオイルミストが圧縮空気内に混入することを防止する。

前記空気圧縮機４５の吐出側は、エアバルブ５１を介して前記冷凍式ドライヤ４３に接続されている。該冷凍式ドライヤ４３は、空気中の水分を物理的に除去するものであり、空気を冷却し空気中の水分を結露させ、結露した水はドレン５２を介して前記冷凍式ドライヤ４３外に排出する。尚、該冷凍式ドライヤ４３から吐出される空気の出口での露点は、前記酸素圧縮機２５が供給するプロセスガスの圧力によって決定され、例えば供給されるプロセスガスの圧力が２．９ＭＰａ〜３．５ＭＰａの時には、露点は−４０℃ａｔ０．８ＭＰａである。

前記フィルタユニット４４は前記冷凍式ドライヤ４３に接続されたエアバルブ５３、結露した水を除去する水分除去器５４、吸着式エアドライヤ５５、オイルミスト除去器５６、前記シールガス供給ライン３６、前記プロセスガス供給ライン３７に接続されたエアバルブ５７から構成されている。

前記水分除去器５４は、前記冷凍式ドライヤ４３から送出される空気から、結露した水滴、ミスト状の水を障害物に衝突させる等して水滴化し物理的に除去する。前記吸着式エアドライヤ５５は、少なくとも１組、好ましくは２組以上の吸着ユニット５８ａ，５８ｂを具備し、該吸着ユニット５８ａ，５８ｂには水分吸着剤として、例えばシリカゲル等の乾燥剤を充填し、該乾燥剤によって空気中の水分を化学的に吸収除去する。尚、前記冷凍式ドライヤ４３によって充分水分を除去できれば、前記水分除去器５４は省略できる。

又、該水分除去器５４を通過した空気は前記吸着ユニット５８ａ，５８ｂの一方、例えば吸着ユニット５８ａを通過する様になっており、他方の吸着ユニット５８ｂは予備となっている。前記吸着ユニット５８ａの水分吸着作用が低減した場合に、流路の切換えが行われ該吸着ユニット５８ａが取外し可能となり、前記吸着ユニット５８ｂにより水分除去が行われると共に、前記吸着ユニット５８ａの乾燥剤を新しいものと交換できる様になっている。従って、前記酸素圧縮機２５の性能試験を停止、或は中断することなく前記吸着ユニット５８ａ，５８ｂの乾燥剤の交換が可能である。

前記オイルミスト除去器５６はフィルタを有し、圧縮空気がフィルタを通過することで、圧縮空気中のオイルミストがフィルタにより除去される。

前記オイルミスト除去器５６のオイルミスト除去能力としては、例えば入側の油分が３０ｗｔｐｐｍである時、出口油分は０．００３ｗｔｐｐｍに低減する能力を持っている。

前記エアバルブ５１と前記冷凍式ドライヤ４３との間にはエアバルブ６１を介して圧力調整ライン６２が設けられ、該圧力調整ライン６２には圧力調整弁６３、サイレンサ６４が設けられている。前記圧力調整弁６３は前記圧力調整ライン６２の圧力が所定圧以上になった場合に、前記サイレンサ６４を介して大気に放出するものであり、前記冷凍式ドライヤ４３に送出される圧縮空気の圧力の上限を設定している。

尚、前記空気圧縮装置４２は前記エアバルブ５１を介して接続され、前記圧力調整ライン６２は前記エアバルブ６１を介して接続され、前記フィルタユニット４４は前記エアバルブ５３、前記エアバルブ５７を介して接続され、前記シールガス供給ライン３６は前記エアバルブ３９を介して接続され、前記プロセスガス供給ライン３７は前記エアバルブ４０を介してそれぞれ接続される構成であり、各ユニットはエアバルブを介して切離し可能であり、個別に調整、メンテナンスが可能となっている。

前記酸素圧縮機２５の性能試験が行われる場合は、前記モータ４６により前記空気圧縮機４５が駆動され、圧縮空気が供給される状態で、モータ２６により１段圧縮機２３、２段圧縮機２４が駆動される。

前記空気圧縮機４５から送出される圧縮空気は、前記冷凍式ドライヤ４３により冷却され、空気中の水分が結露され、前記ドレン５２を介して除去される。更に、前記水分除去器５４、前記吸着ユニット５８ａ，５８ｂにより完全に空気中の水分、水蒸気が除去される。尚、前記冷凍式ドライヤ４３により空気中の水分の大部分が除去されるので、前記吸着ユニット５８ａ，５８ｂの負担が少なくなり、乾燥剤の交換頻度が減少される。又、前記冷凍式ドライヤ４３、前記水分除去器５４、前記吸着式エアドライヤ５５は、空気から水分を除去する乾燥手段を構成するものであり、上記構成に拘らず、空気から水分を除去する構成となっていればよい。

又、前記オイルミスト除去器５６で油分が除去され、前記フィルタユニット４４からは完全に乾燥し、又油分が除去された空気が送出される。尚、前記ギアボックス４７内部は負圧にされ、該ギアボックス４７内部で発生したオイルミストが圧縮空気に混入しない様になっているので、前記オイルミスト除去器５６の負担が少なくなり、該オイルミスト除去器５６のオイルミスト除去性能が長時間持続し、フィルタ交換間隔を長くすることができる。

前記フィルタユニット４４から送出される空気の一部は、前記シールガス供給ライン３６を介してシールガスとしてガス軸封装置４に供給され、又残部が前記プロセスガス供給ライン３７を介してプロセスガスとして前記１段圧縮機２３に供給される。尚、プロセスガスについてはバイパスライン３１を介して循環させる様にしてもよく、この場合前記プロセスガス供給ライン３７から供給するプロセスガスの量は補充分だけでよく、供給量は少なくて済む。

性能試験に供されるシールガス、プロセスガスは大気中の空気を乾燥したものであるので、充分な量が確保でき、又何時でも供給が可能であり、性能試験の実施時期の制限がなくなる。更に、性能試験用のガスを使用すること自体はコストが発生しない。

図２は他の実施の形態を示しており、プロセスガス供給ライン３７をシールガス供給ライン３６から分離したものであり、前記プロセスガス供給ライン３７を他のガス供給源６６、例えば窒素ガス供給源に接続する。

大量のガスを消費する前記シールガス供給ライン３６には圧縮機性能試験装置４１からの乾燥空気を供給する様にし、プロセスガスについてはバイパスライン３１を介して循環させガス消費量を抑制し、不足分の窒素ガスを前記ガス供給源６６から供給する様にする。

該他の実施の形態でも、窒素ガスの消費量を大幅に減少させることができ、ランニングコストは大幅に減少する。

本発明の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の他の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明が実施される酸素圧縮機のガス軸封装置を示す断面図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

４ ガス軸封装置
２５ 酸素圧縮機
２３ １段圧縮機
２４ ２段圧縮機
３１ バイパスライン
３６ シールガス供給ライン
３７ プロセスガス供給ライン
４１ 圧縮機性能試験装置
４２ 空気圧縮装置
４３ 冷凍式ドライヤ
４４ フィルタユニット
４５ 空気圧縮機
４７ ギアボックス
４８ 真空ポンプ
５４ 水分除去器
５５ 吸着式エアドライヤ
５６ オイルミスト除去器

Claims (5)

1. 被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気を少なくともシールガスとして前記軸封装置に供給する様にしたことを特徴とする圧縮機性能試験方法。
2. 被圧縮ガスとしてプロセスガスを供給し、軸封装置にシールガスを供給して性能試験を行う圧縮機性能試験方法に於いて、大気中から空気を吸引圧縮し、空気中の水分を除去して乾燥させ、乾燥させた空気をプロセスガスとして圧縮機に供給すると共にシールガスとして前記軸封装置に供給する様にしたことを特徴とする圧縮機性能試験方法。
3. 圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気を前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給する様構成したことを特徴とする圧縮機性能試験装置。
4. 圧縮機のガス軸封装置にシールガスを供給するシールガス供給ライン及びプロセスガス供給ラインに圧縮機性能試験装置が接続され、該圧縮機性能試験装置は大気中から空気を吸引圧縮する空気圧縮装置と、空気中の水分を除去する乾燥手段と、空気中の油分を除去するオイルミスト除去器とを具備し、乾燥空気をシールガスとして前記シールガス供給ラインを介して前記ガス軸封装置に供給すると共にプロセスガスとして前記プロセスガス供給ラインに供給する様構成したことを特徴とする圧縮機性能試験装置。
5. 前記空気圧縮機はギアボックスを介して駆動され、該ギアボックス内部は負圧にされ、該ギアボックスで発生したオイルミストの圧縮空気への混入を防止した請求項３、請求項４の圧縮機性能試験装置。

Images