JP4845898B2

JP4845898B2 - 燃料ガス圧縮機

Info

Publication number: JP4845898B2
Application number: JP2008008932A
Authority: JP
Inventors: 晋嗣矢野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009167958A

Description

本発明はガスタービン設備等に供給する燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機に関する。

燃料ガス圧縮機とは、ガスタービン設備等に供給する燃料ガスを圧縮するものである。この種の圧縮機の潤滑油は、被圧縮流体である燃料ガスと直接接触して循環使用されており、その燃料ガス中に容易に溶け込む。燃料ガスが潤滑油に溶け込むと潤滑油の粘度が低下してしまうので、この粘度の低下をあらかじめ見越して潤滑油には粘度の比較的高いものが利用されている。

ところが、原油の採掘の際に出てくるオフガス等、成分が一定でないものを燃料ガスとして利用する場合には、ペンタン（Ｃ_５Ｈ_１２）やヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）等のＣ_５以上の成分から成るガス（以下、重質成分ガス）が含まれていることがあり、潤滑油の粘度が低下し過ぎることがある。このように潤滑油の粘度が低下し過ぎると、圧縮機の軸受に供給される油膜厚さが薄くなり、軸受潤滑状態が一部固体接触する境界潤滑領域となって軸受温度が上昇してしまう。

このような重質成分ガスの混入を抑制して潤滑油の粘度を保持する技術としては、潤滑油の粘度を粘度センサで検出し、ガス分離タンク内でその検出した粘度に基づいて潤滑油を減圧して重質成分ガスを分離しているものがある（特許文献１等参照）。

特開平７−１８９９５９号公報

しかし、上記の技術を利用して潤滑油の粘度を保持するには、潤滑油の粘度に基づいてガス分離タンク内の圧力を制御する必要があるため、粘度の制御が複雑になっていた。また、この制御を行うためには、別途ガス分離タンクや粘度センサ等を設ける必要があり、設置スペースの拡大やコストの上昇等の課題もあった。

本発明の目的は潤滑油の粘度を容易に保持できる燃料ガス圧縮機を提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、第１燃料ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された第１燃料ガスから前記圧縮機の潤滑油を回収する油回収器と、この油回収器で回収された潤滑油に対して、第１燃料ガスに含まれる成分と比較して潤滑油の粘度を低下させる程度が相対的に小さい成分からなる第２燃料ガスを送り込むガス供給装置と、このガス供給装置によって第２燃料ガスで飽和された潤滑油を前記圧縮機に供給する潤滑油ポンプとを備えるものとする。

このようにガス供給装置によって潤滑油を第２燃料ガスで飽和させると、圧縮機１内で第１燃料ガスが潤滑油内に溶け込むことを抑制することができるので、第１燃料ガスによる潤滑油の粘度の低下を抑制することができる。これにより、潤滑油の粘度を保持することができる。

（２）上記（１）の前記第２燃料ガスは、好ましくは、メタン、エチレン、エタンのいずれか、またはこれらのいずれかの組み合わせから成るものとする。

（３）上記（１）又は（２）の前記ガス供給装置は、好ましくは、ガスボンベとする。

本発明によれば、潤滑油の粘度を容易に保持できるので、燃料ガス圧縮機の安定運転を簡易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態である燃料ガス圧縮機の概略系統図である。

この図に示す燃料ガス圧縮機は、圧縮機１と、油回収器２と、燃料ガス供給装置３と、潤滑油ポンプ４を備えている。

圧縮機１は、燃料ガス（以下、第１燃料ガス）を圧縮するもので、燃料ガス導入管５と接続されている。燃料ガス導入管５には第１燃料ガスが流通している。第１燃料ガスは燃料として使用されるものであるが、これに、いわゆるオフガス等の成分が一定でないものが利用されると、ペンタン（Ｃ_５Ｈ_１２）やヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）等のＣ_５以上のもの（以下、重質成分ガス）が含まれることがある。これら重質成分ガスは、潤滑油に容易に溶け込み、潤滑油の粘度を著しく低下させる性質を有する。

また、圧縮機１には潤滑油導入管６が接続されており、潤滑油導入管６を介して潤滑油が供給されている。潤滑油は、第１燃料ガスと直接接触しながら循環使用されている。潤滑油の供給先としては、例えば、圧縮機１の回転体を支持する軸受がある。

油回収器２は、圧縮機１で圧縮された第１燃料ガスから潤滑油を回収するもので、圧縮機１の出口と接続されている。油回収器２で回収された潤滑油は、油回収器２の下部に貯留されている。油回収器２の上部には燃料ガス供給管７が接続されている。燃料ガス供給管７は、油回収器２内で潤滑油が回収された第１燃料ガスが流通するもので、第１燃料ガスの供給先に接続されている。なお、本実施の形態における燃料ガス供給管７はガスタービン設備（図示せず）に接続されている。また、油回収器２の底部には、潤滑油導入管６が接続されている。潤滑油導入管６には、第１燃料ガスから分離された潤滑油が流通している。

燃料ガス供給装置３は、油回収器２で回収した潤滑油に対して燃料ガス（以下、第２燃料ガス）を送り込むものである。本実施の形態の燃料ガス供給装置３としては、第２燃料ガスが蓄えられたガスボンベを利用している。このようにガスボンベを利用すると、第２燃料ガスの成分を特定できるとともに交換が容易である。

燃料ガス供給装置３から供給される第２燃料ガスは、第１燃料ガスに含まれる重質成分ガスと比較して、潤滑油の粘度を低下させる程度が相対的に小さい成分のガスからなっている。より具体的には、重質成分ガスを含まないガスであり、例えば、メタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）等、Ｃ_１〜Ｃ_２から成るガスが利用されている。なお、第２燃料ガスは、上記のメタン、エチレン、エタンのいずれか、またはこれらのいずれかの組み合わせから成るものであれば良い。ところで、本実施の形態の燃料ガス圧縮機はガスタービン設備に燃料ガスを供給するものであるので、ガスタービン設備で一般的に利用される燃料で潤滑油の粘度低下の影響が小さいものを第２燃料ガスとして利用することが好ましい。

燃料ガス供給装置３から供給された第２燃料ガスは、油回収器２内に貯留した潤滑油を飽和させる。潤滑油が第２燃料ガスで飽和した場合に余った第２燃料ガスは、油回収器２内を通過して燃料ガス供給管７に導かれ、燃料として利用されている。

潤滑油ポンプ４は、燃料ガス供給装置３によって第２燃料ガスで飽和した潤滑油を圧縮機１に供給するもので、潤滑油導入管６に設けられている。潤滑油ポンプ４は、油回収器２からの潤滑油を所定の圧力まで昇圧して圧縮機１に供給している。

なお、図１には示していないが、潤滑油導入管６に冷却器を設けることが好ましい。このように冷却器を設けると、油回収器２から圧縮機１に供給される潤滑油の温度を低減することができるので、圧縮機１の温度上昇をさらに抑制することができる。

上記のように構成される燃料ガス圧縮機において、第１燃料ガスは、燃料ガス導入管５を介して圧縮機１に導入される。圧縮機１に導入された第１燃料ガスは、圧縮機１内で圧縮されながら、潤滑油導入管６から供給される潤滑油とともに油回収器２に導入される。油回収器２に導入された第１燃料ガスは、潤滑油と分離されて、燃料ガス供給管７を介して燃料ガスの供給先（例えば、ガスタービン設備）に導入される。

一方、油回収器２内で第１燃料ガスから分離された潤滑油は、油回収器２の下部に溜まる。燃料ガス供給装置３は、この油回収器２の下部に溜まった潤滑油に対して第２燃料ガスを供給し、潤滑油を第２燃料ガスで飽和させる。第２燃料ガスで飽和した潤滑油は、潤滑油ポンプ４によって潤滑油導入管６を介して圧縮機１へ供給される。このように燃料ガス供給装置３によって潤滑油を第２燃料ガスで予め飽和させておくと、燃料ガス導入管５からの第１燃料ガスが圧縮機１内で潤滑油内に溶け込むことを抑制することができる。これにより、第１燃料ガスに重質成分ガスが混合している場合にも、それらが潤滑油に溶解することが抑制されるので、潤滑油の粘度の著しい低下を抑制することができ、圧縮機１を安定運転することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、油回収器２に燃料ガス供給装置３を取り付けるという簡易な構成によって、潤滑油の粘度を保持することができる。これにより、潤滑油の粘度に基づいてガス分離タンク内の圧力を制御して粘度を保持している技術（特許文献１等参照）と比較して、複雑な制御を利用することなく、容易に潤滑油の粘度を保持することができる。また、本実施の形態によれば、第２燃料ガスの種類及び潤滑油の種類を選択することで、第２燃料ガスで飽和した状態の潤滑油の粘度を求めることができるので、運転中の潤滑油の粘度を予め定めた値に容易に保持することができる。さらに、本実施の形態によれば、ガス分離タンクや、粘度センサ等、ガス分離タンク内の圧力制御に付随する様々な機器を設ける必要がなくなるので、設置スペースの拡大やコストの上昇を抑えることができる。

本発明の実施の形態である燃料ガス圧縮機の概略系統図。

符号の説明

１圧縮機
２油回収器
３燃料ガス供給装置
４潤滑油ポンプ

Claims

第１燃料ガスを圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮された第１燃料ガスから前記圧縮機の潤滑油を回収する油回収器と、
この油回収器で回収された潤滑油に対して、第１燃料ガスに含まれる成分と比較して潤滑油の粘度を低下させる程度が相対的に小さい成分からなる第２燃料ガスを送り込むガス供給装置と、
このガス供給装置によって第２燃料ガスで飽和された潤滑油を前記圧縮機に供給する潤滑油ポンプとを備えることを特徴とする燃料ガス圧縮機。
請求項１記載の燃料ガス圧縮機において、
前記第２燃料ガスは、メタン、エチレン、エタンのいずれか、またはこれらのいずれかの組み合わせから成ることを特徴とする燃料
請求項１又は２記載の燃料ガス圧縮機において、
前記ガス供給装置はガスボンベであることを特徴とする燃料ガス圧縮機。
ガス圧縮機。