(57)【要約】  この回転機械（１０）の検査方法は、流体（ｇ）が流れる流路（５０）を有した回転機械（１０）の検査方法であって、前記回転機械（１０）の静止部品において前記流路（５０）に臨む位置に設けた非接触センサ（６０）により、前記流路（５０）の幅を計測する工程と、計測した前記流路（５０）の幅が予め定めた下限閾値未満であるか否かを判定する工程と、を含んでいる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路を有した回転機械の検査方法であって、
前記回転機械の静止部品において前記流路に臨む位置に設けた非接触センサにより、前記流路の幅を計測する工程と、
計測した前記流路の幅が予め定めた下限閾値未満であるか否かを判定する工程と、
を含む回転機械の検査方法。
【請求項２】
計測した前記流路の幅が予め定めた下限閾値未満であるときに、前記流路内に洗浄液を噴射して前記流路内に付着した固形物を除去する工程、をさらに含む請求項１に記載の回転機械の検査方法。
【請求項３】
前記固形物を除去する工程を行っている間に、前記非接触センサにより前記流路の幅を計測し、
計測した前記流路の幅が予め定めた上限閾値以上となった場合に、前記固形物を除去する工程を終了する、請求項２に記載の回転機械の検査方法。
【請求項４】
流体が流れる流路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングの静止部品における前記流路に臨む位置に設けられ、前記流路の幅を計測する非接触センサと、
を備える回転機械。
【請求項５】
前記流路内に付着した固形物を除去する洗浄液を噴射するノズルを備えたインジェクション装置と、
前記非接触センサで計測した前記流路の幅に応じて、前記インジェクション装置の動作を制御する制御部と、
をさらに備える請求項４に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の検査方法、回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントにおいては、プロセスガスを圧送するために遠心圧縮機が用いられている。遠心圧縮機によりプロセスガスを圧送する場合、プロセスガスの種類によっては、ガス中の成分が反応してポリマー状あるいはコークス状の固形物が流路に生成されることがある。また、固形物の生成には、圧縮工程においてプロセスガスの温度上昇が影響することがある。【０００３】
このような固形物が、遠心圧縮機の流路や回転部材に付着すると、付着した固形物によって流路内の流れに悪影響が及び、性能低下を招く。また、固形物の付着や剥離が生じると、回転部材におけるバランスが崩れ、振動の発生に繋がる。【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、遠心圧縮機の流路に付着・堆積する固形物を除去するため、スプレー式のノズルを設置し、微粒化した洗浄液を流路内に噴射する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４１９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたように、ノズルから洗浄液を流路内に噴射する構成においては、いかなるタイミングで洗浄液を噴射すべきかの判断が難しい。そこで、流路への固形物の付着・堆積状況を確認するために、遠心圧縮機を分解する等し、流路内を直接目視しなければならず、これには手間とコストがかかる。さらにはその確認作業中は、圧縮機を稼働させることができず、稼働率の低下に繋がる。
本発明は、流路への固形物の付着・堆積状況を容易に確認して、メンテナンスの手間及びコストを抑えるとともに、圧縮率の稼働率を向上させることのできる回転機械の検査方法、回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第一態様によれば、回転機械の検査方法は、流体が流れる流路を有した回転機械の検査方法であって、前記回転機械の静止部品において前記流路に臨む位置に設けた非接触センサにより、前記流路の幅を計測する工程と、計測した前記流路の幅が予め定めた下限閾値未満であるか否かを判定する工程と、を含んでいる。【０００８】
このような構成によれば、非接触センサで回転機械のケーシング内に形成された流路の流路幅を計測することによって、回転機械を分解することなく、流路への固形物の付着・堆積状況を確認することができる。
具体的には、流路壁面に固形物が付着すれば、流路幅は狭くなる。したがって、計測した流路幅が予め定めた下限閾値未満であれば、流路に固形物が一定以上付着していると容易に判定することができる。【０００９】
本発明に係る第二態様によれば、回転機械の検査方法は、第一態様において、計測した前記流路の幅が予め定めた下限閾値未満であるときに、前記流路内に洗浄液を噴射して前記流路内に付着した固形物を除去する工程、をさらに含むようにしてもよい。【００１０】
このような構成によれば、流路に固形物が一定以上付着している場合に、洗浄液を噴射して固形物を除去することで、適切なタイミングで固形物の除去を行うことができる。【００１１】
本発明に係る第三態様によれば、回転機械の検査方法は、第二態様において、前記固形物を除去する工程を行っている間に、前記非接触センサにより前記流路の幅を計測し、計測した前記流路の幅が予め定めた上限閾値以上となった場合に、前記固形物を除去する工程を終了するようにしてもよい。【００１２】
固形物の除去処理中、付着していた固形物が除去されることによって、流路幅が広がる。流路幅が上限閾値以上となり、付着していた固形物が、予め定めた基準以上に除去された場合に、固形物の除去を終えることができる。これにより、洗浄液の使用量を抑え、固形物の除去処理を効率よく行うことができる。【００１３】
本発明に係る第四態様によれば、回転機械は、流体が流れる流路が形成されたケーシングと、前記ケーシングの静止部品における前記流路に臨む位置に設けられ、前記流路の幅を計測する非接触センサと、を備えている。【００１４】
このような構成によれば、非接触センサにより、回転機械を運転した状態でも流路の流路幅を検出することができる。これにより、回転機械を分解することなく、流路への固形物の付着・堆積状況を確認することができる。【００１５】
本発明に係る第五態様によれば、回転機械は、第四態様において、前記流路内に付着した固形物を除去する洗浄液を噴射するノズルを備えたインジェクション装置と、前記非接触センサで計測した前記流路の幅に応じて、前記インジェクション装置の動作を制御する制御部と、をさらに備えるようにしてもよい。【００１６】
制御部の制御により、固形物の付着が多い場合には、インジェクション装置を作動させて固形物の除去処理を自動的に行うことができる。また、付着していた固形物が除去できた段階で、除去処理を自動的に停止させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述した回転機械の検査方法、回転機械によれば、流路への固形物の付着・堆積状況を容易に確認して、メンテナンスの手間及びコストを抑えるとともに、圧縮率の稼働率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態における回転機械の一例としての遠心圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】遠心圧縮機の要部を示す拡大断面図である。
【図３】遠心圧縮機の検査方法の手順を示すフロー図である。
【図４】本発明の第二実施形態における遠心圧縮機の要部を示す拡大断面図である。
【図５】遠心圧縮機における固形物の付着状況の観察、及び固形物の除去処理を行う際のフロー図である。
【図６】上記第一、第二実施形態における回転機械に対し、異なる位置にセンサを設けた変形例を示す図である。
【図７】上記第一、第二実施形態における回転機械に対し、異なる位置にセンサを設けた他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第一実施形態］
図１に示すように、本実施形態の回転機械である遠心圧縮機（回転機械）１０は、主として、ケーシング２０と、ケーシング２０内で中心軸Ｏ回りに回転自在に支持された回転軸３０と、回転軸３０に取り付けられて遠心力を利用してプロセスガス（流体）Ｇを圧縮するインペラ４０と、を備えている。
【００２０】
ケーシング２０には、回転軸３０の中心軸Ｏ方向に配列された複数のリング部材（ダイヤフラム）２２が設けられている。また、このケーシング２０には、縮径及び拡径を繰り返す内部空間２１が設けられている。この内部空間２１にはインペラ４０が収容される。インペラ４０を収容した際にインペラ４０同士の間となる位置にインペラ４０を流通するプロセスガスス(流体）Ｇを上流側から下流側に流通させる静止部品側流路（流路）５０が形成されている。
【００２１】
ケーシング２０の一端部２０ａにはプロセスガスＧを外部から静止部品側流路５０に流入させる吸込口２３が設けられている。また、ケーシング２０の他端部２０ｂには、静止部品側流路５０に連続して、プロセスガスＧを外部に流出させる排出口２４が設けられている。
【００２２】
ケーシング２０の一端部２０ａ側及び他端部２０ｂ側には、それぞれ回転軸３０の両端部を支持する支持孔２５，２６が形成されている。回転軸３０は、これら支持孔２５，２６に、ジャーナル軸受２７を介して中心軸Ｏ回りに回転自在に支持されている。また、ケーシング２０の一端部２０ａには、さらにスラスト軸受２８が設けられ、回転軸３０は、その一端側３０ａが、スラスト軸受２８を介して中心軸Ｏ方向に回転自在に支持されている。
【００２３】
複数のインペラ４０は、ケーシング２０における各々のリング部材２２の内部に、回転軸３０の中心軸Ｏ方向に間隔を空けて収容されている。なお、図１において、インペラ４０が６つ設けられている場合の一例を示しているが、インペラ４０は、少なくとも１つ以上設けられていればよい。
【００２４】
図２に示すように、インペラ４０は、ディスク部４１と複数のブレード部４２とカバー部４３とを備えた、いわゆるクローズドインペラであるが、カバー部４３が設けられていないオープンインペラであってもよい。
【００２５】
静止部品側流路５０は、ディフューザ部５１と、リターンベンド部５２と、戻り流路部５３と、から形成されている。
ディフューザ部５１は、インペラ４０の外周側から、外周側に向けて延びるよう形成されている。
リターンベンド部５２は、ディフューザ部５１の外周部に連続して形成されている。リターンベンド部５２は、ディフューザ部５１の外周部からケーシング２０の他端部２０ｂ側に、断面視Ｕ字状に回り込み、内周側に向けて形成されている。
戻り流路部５３は、リターンベンド部５２から内周側に向けて形成されている。
【００２６】
各インペラ４０においては、ディスク部４１、カバー部４３、及び周方向に隣接するブレード部４２によって囲まれる空間に、インペラ側流路５５が形成されている。このインペラ側流路５５は、各インペラ４０において、ケーシング２０の一端部２０ａ側を向く端部５５ａが、静止部品側流路５０の戻り流路部５３の端部に対向し、反対側の端部５５ｂは、外周側を向き、静止部品側流路５０のディフューザ部５１に対向するよう形成されている。
【００２７】
このような遠心圧縮機１０においては、吸込口２３から静止部品側流路５０に導入されたプロセスガスＧは、回転軸３０とともに中心軸Ｏ回りに回転するインペラ４０のそれぞれにおいて、ブレード部４２の径方向内側に近接する端部５５ａからインペラ側流路５５に流入する。インペラ側流路５５に流入したプロセスガスＧは、ブレード部４２の径方向外側に近接する端部５５ｂから外周側に向かって流出する。そして、プロセスガスＧが、インペラ側流路５５内を径方向外側に向かって流通することで、プロセスガスＧは圧縮される。
【００２８】
各段のインペラ４０から流出したプロセスガスＧは、静止部品側流路５０のディフューザ部５１を通して外周側に流れ、リターンベンド部５２において流れ方向を折り返し、戻り流路部５３を通して後段側のインペラ４０に送り込まれる。このようにして、ケーシング２０の一端部２０ａ側から他端部２０ｂ側に向けて多段に設けられたインペラ４０のインペラ側流路５５と静止部品側流路５０を経ることで、プロセスガスＧが多段に圧縮され、排出口２４から送り出される。
【００２９】
上記の遠心圧縮機１０には、ケーシング２０における静止部品側流路５０に臨む位置に、センサ６０が設けられている。センサ６０は、静止部品側流路５０の内周面に付着した固形物ＳＢ（図２参照）の厚さを検出するため、静止部品側流路５０の幅（プロセスガスＧの流通方向に交差する方向の幅）を計測する。このようなセンサ６０は非接触センサであって、赤外線やレーザ光を計測光Ｂとして発するものが好適である。
【００３０】
センサ６０は、静止部品側流路５０の一方の側（中心軸Ｏの方向の吸込口２３側）に設置される。このセンサ６０は、静止部品側流路５０の他方の内周面５０ｆに直交する方向から、赤外光やレーザ光からなる計測光Ｂを照射し、反射光を受光する。このようにして、センサ６０は、静止部品側流路５０の流路幅を検出する。すなわち、センサ６０では、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが付着していなければ、センサ６０から内周面５０ｆまでの距離を流路幅として計測する。また、センサ６０では、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが付着していれば、その固形物ＳＢの表面までの距離を流路幅として計測する。
【００３１】
このようなセンサ６０は、回転軸３０と一体に回転しない遠心圧縮機１０の静止部に設けられている。センサ６０は、例えば、各段のインペラ４０の外周側に位置するディフューザ部５１に臨む位置に設けられている。
また、センサ６０は、固形物ＳＢが付着しやすい位置に対し、静止部品側流路５０を挟んで対向する位置に設けるのが好ましい。
【００３２】
また、センサ６０は、計測光Ｂの照射による計測結果を、無線あるいは有線で、遠心圧縮機１０の外部に設けられた計測装置本体８０に送信する。センサ６０を有線で計測装置本体８０に接続する場合、センサ６０に接続される信号線が遠心圧縮機１０のケーシング２０を貫通する部分において、シール性を保つようにシール部材を設ける必要がある。これに対し、センサ６０を無線で計測装置本体８０に接続する場合には、そのような構成は不要である。
【００３３】
次に、図３を参照して、遠心圧縮機１０の検査方法について説明する。
上記のセンサ６０を備えた遠心圧縮機１０においては、遠心圧縮機１０の設置前、あるいは設置直後等に、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが付着していない状態で、静止部品側流路５０の流路幅を計測しておく（ステップＳ１）。
【００３４】
次に、遠心圧縮機１０の運転開始後、適宜タイミングで、センサ６０によって静止部品側流路５０の流路幅の計測を行う（ステップＳ２）。センサ６０による流路幅の計測は、予め定めた間隔で定期的に行ってもよいし、遠心圧縮機１０の運転中に微少時間間隔ごとに常時行ってもよい。
【００３５】
そして、センサ６０で計測した流路幅が、予め定めた下限閾値未満となったか否かを判断する（ステップＳ３）。流路幅が、予め定めた下限閾値未満となった場合、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに、予め基準値以上の厚さの固形物ＳＢが付着している。したがって、センサ６０で計測した流路幅が、予め定めた下限閾値未満となった場合、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが付着していると判断し、固形物ＳＢの除去処理を行う（ステップＳ４）。
【００３６】
固形物ＳＢの除去処理では、洗浄液として洗浄用オイル等を噴射するオイルインジェクション装置（不図示）を用い、洗浄液を静止部品側流路５０の内周面５０ｆに噴射する等の手法が例示される。
【００３７】
ここで、センサ６０で計測した流路幅が、予め定めた下限閾値未満となった場合、計測装置本体８０で、音やランプの点滅、メッセージの表示等によって、固形物ＳＢの除去処理が必要であることを示すアラーム信号を外部に出力してもよい。
【００３８】
上述した実施形態の遠心圧縮機１０の検査方法、及び遠心圧縮機１０によれば、遠心圧縮機１０のケーシング２０内に形成された静止部品側流路５０の流路幅を検出するセンサ６０を備えるようにした。これにより、遠心圧縮機１０を分解することなく、静止部品側流路５０への固形物ＳＢの付着・堆積状況を確認することができ、メンテナンスの手間及びコストを抑えることが可能となる。
【００３９】
また、このようなセンサ６０では、遠心圧縮機１０を運転した状態でも静止部品側流路５０の流路幅を検出することができる。したがって、遠心圧縮機１０の稼働率を向上させることができる。
【００４０】
また、センサ６０における静止部品側流路５０の流路幅の検出結果に基づき、静止部品側流路５０内から固形物ＳＢを除去すべきと判断される場合に、オイルインジェクション装置で、静止部品側流路５０内に洗浄液を噴射して固形物ＳＢを除去するようにした。これにより、適切なタイミングで洗浄液を噴射して固形物ＳＢの除去を行うことができる。この結果、洗浄液を噴射量を最小限に抑えることが可能となる。
【００４１】
ここで、本実施形態では、静止部品側流路５０の他方の側（中心軸Ｏの方向の排出口２４側にセンサ６０が設置されてもよい。
【００４２】
〔第二実施形態〕
次に、この発明にかかる遠心圧縮機１０の検査方法、遠心圧縮機１０の第二実施形態について説明する。
この第二実施形態で示す遠心圧縮機１０は、第一実施形態に示したセンサ６０に加え、オイルインジェクション装置（インジェクション装置）７０、及び、制御部８０ａと判定部８０ｂとを有する計測装置本体８０を備えた点が異なるのみである。したがって、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態における遠心圧縮機１０では、上記第一実施形態と同様、静止部品側流路５０に臨む位置、例えば、各段のインペラ４０の外周側に位置するディフューザ部５１に臨む位置に、静止部品側流路５０の流路幅を検出するセンサ６０が設けられている。
【００４４】
さらに、センサ６０は、計測光Ｂの照射による計測結果を、無線あるいは有線で、遠心圧縮機１０の外部に設けられた計測装置本体８０に送信する。
【００４５】
遠心圧縮機１０は、ケーシング２０の外部から静止部品側流路５０内に、洗浄用オイル等の洗浄液を噴射するオイルインジェクション装置７０を備えている。オイルインジェクション装置７０は、洗浄液を噴射するノズル７１を有し、ノズル７１の先端部が例えば静止部品側流路５０のリターンベンド部５２の外周側に位置するように設置されている。
【００４６】
このようなセンサ６０、及びオイルインジェクション装置７０を備えた遠心圧縮機１０においては、遠心圧縮機１０の設置前、あるいは設置直後等に、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが付着していない状態で、静止部品側流路５０の流路幅を計測し、計測装置本体８０に記憶させておく。
【００４７】
図５に示すように、遠心圧縮機１０の運転開始後、適宜タイミングで、センサ６０によって静止部品側流路５０の流路幅の計測を行う（ステップＳ１１）。センサ６０による流路幅の計測は、予め定めた間隔で定期的に行ってもよいし、遠心圧縮機１０の運転中は、センサ６０で流路幅の計測を常時行ってもよい。
【００４８】
計測装置本体８０は、センサ６０で計測した流路幅が、予め定めた下限閾値未満となったか否かを判断する（ステップＳ１２）。計測した流路幅が下限閾値を下回らない限り、ステップＳ１１の流路幅の計測を繰り返す。
【００４９】
計測した流路幅が下限閾値未満となった場合、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに予め定めた基準値以上の厚さの固形物ＳＢが付着していると判断されるので、固形物ＳＢの除去処理を行う（ステップＳ１３）。固形物ＳＢの除去処理は、オイルインジェクション装置７０のノズル７１から、洗浄液として洗浄用オイル等を静止部品側流路５０内に噴射する。
【００５０】
計測装置本体８０は、固形物ＳＢの除去処理中も、センサ６０による流路幅の計測を行い、計測された流路幅が予め定めた上限閾値以上となったか否かを判断する（ステップＳ１４）。
計測された流路幅が上限閾値以上とならない限り、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに固形物ＳＢが依然として付着していると判断されるので、固形物ＳＢの除去処理を継続する。
【００５１】
計測した流路幅が上限閾値以上となった場合、ノズル７１からの洗浄液の噴射を停止し、静止部品側流路５０の内周面５０ｆに付着した固形物ＳＢの除去処理を終える（ステップＳ１５）。
【００５２】
この後は、遠心圧縮機１０の運転が終了するまで、上記一連の処理を実行し続ける（ステップＳ１６。）
【００５３】
上述した実施形態の遠心圧縮機１０の検査方法、及び遠心圧縮機１０によれば、静止部品側流路５０の流路幅を検出するセンサ６０を備えるとともに、静止部品側流路５０内に付着した固形物ＳＢを除去する洗浄液を噴射するノズル７１を備えたオイルインジェクション装置７０と、センサ６０で計測した静止部品側流路５０の幅に応じて、オイルインジェクション装置７０の動作を制御する計測装置本体８０と、を備えるようにした。
【００５４】
これにより、遠心圧縮機１０を分解することなく、静止部品側流路５０への固形物ＳＢの付着・堆積状況を確認し、固形物ＳＢの付着が多い場合には、オイルインジェクション装置７０を作動させて固形物ＳＢの除去処理を自動的に行うことができる。これにより、メンテナンスの手間及びコストを抑えることが可能となる。
【００５５】
また、このようなセンサ６０では、遠心圧縮機１０を運転した状態でも静止部品側流路５０の流路幅を検出することができる。したがって、遠心圧縮機１０の稼働率を向上させることができる。
【００５６】
さらに、固形物ＳＢの除去処理中、流路幅が上限閾値以上となった場合に、固形物ＳＢの除去を終えるようにしたので、洗浄液の使用量を抑え、固形物ＳＢの除去処理を効率よく行うことができる。
【００５７】
〔その他の実施形態〕
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、センサ６０の設置位置は、ディフューザ部５１に限るものではない。例えば、図６に示すように、リターンベンド部５２の径方向内側にセンサ６０を設けてもよい。このようにすると、リターンベンド部５２の外周側に堆積しやすい固形物ＳＢの付着量を、センサ６０で計測することができる。
【００５８】
また、例えば、図７に示すように、センサ６０は、戻り流路部５３に設けてもよい。図７の例では、戻り流路部５３における中心軸Ｏの方向の吸込口２３側にセンサ６０が設けられているが、戻り流路部５３における中心軸Ｏの方向の排出口２４側にセンサ６０が設けられていてもよい。
【００５９】
さらには、センサ６０は、回転軸３０に対して外周側に位置する静止部品側流路５０において、回転軸３０回りの周方向のいかなる位置に設けてもよい。また、周方向に間隔をあけて複数のセンサ６０を備えるようにしてもよい。即ち、静止部品であればいずれの位置にセンサ６０を設けてもよい。
【００６０】
さらに、遠心圧縮機１０の構成も、上記実施形態では概略構成を説明したに過ぎず、適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
回転機械の流路に臨む位置に設けた非接触センサにより、流路の幅を計測することで、流路への固形物の付着・堆積状況を容易に確認して、メンテナンスの手間及びコストを抑えるとともに、圧縮率の稼働率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  遠心圧縮機（回転機械）
２０  ケーシング
２０ａ  一端部
２０ｂ  他端部
２１  内部空間
２２  リング部材
２３  吸込口
２４  排出口
２５，２６  支持孔
２７  ジャーナル軸受
２８  スラスト軸受
３０  回転軸
３０ａ  一端側
４０  インペラ
４１  ディスク部
４２  ブレード部
４３  カバー部
５０  静止部品側流路（流路）
５０ｆ  内周面
５１  ディフューザ部
５２  リターンベンド部
５３  戻り流路部
５５  インペラ側流路
５５ａ  端部
５５ｂ  端部
６０  センサ
７０  オイルインジェクション装置（インジェクション装置）
７１  ノズル
８０  計測装置本体
８０ａ  制御部
８０ｂ  判定部
Ｂ  計測光
Ｇ  プロセスガス(流体）
Ｏ  中心軸
ＳＢ  固形物
【図１】
2016157425.tif 000003
【図２】
2016157425.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2016157425.tif 000011
2016157425.tif 000012
2016157425.tif 000013
2016157425.tif 000014