(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシール部を有した回転機械と、前記回転機械に接続されて前記ガスシール部にシールガスを供給するガスシール装置と、前記シールガスの圧力を検出する圧力センサと、
前記ガスシール部から排出される前記シールガスを外部に放出するとともに、前記回転機械以外の機器から排出されるガスが送り込まれることで圧力変動するベント部と、
前記ベント部内の圧力を検出するベント圧力センサと、
を備え、
前記回転機械は、
内部を作動流体が流れるケーシングと、
前記ケーシングの内外を貫通し、回転自在に設けられた回転軸と、
前記ケーシングと前記回転軸との間に設けられ、前記ケーシング内の前記作動流体よりも高い圧力のシールガスにより前記作動流体を封止する前記ガスシール部と、
を備え、
前記ガスシール装置は、
前記ガスシール部に供給する前記シールガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
前記圧力調整弁を制御する制御部と、
を備え、
前記圧力センサは、前記ガスシール装置よりも前記ガスシール部側に設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサにより検出される前記シールガスの圧力に応じて前記圧力調整弁を制御し、前記ベント圧力センサで検出される前記ベント部内の圧力よりも、前記圧力センサで検出される前記シールガスの圧力が高くなるよう、前記圧力調整弁を制御する回転機械システム。
【請求項２】
前記圧力センサは、前記ガスシール部と前記ガスシール装置とを接続する接続管部に設けられている請求項１に記載の回転機械システム。
【請求項３】
前記圧力センサは、前記接続管部において、前記接続管部の全長に対し前記ガスシール部側から１／３の長さの範囲内に設けられている請求項２に記載の回転機械システム。
【請求項４】
前記接続管部は、前記ケーシングにおいて前記ガスシール部に臨む位置に形成された接続口部と、前記接続口部と前記ガスシール装置との間を接続する１以上の接続配管と、を備え、
前記圧力センサは、前記接続口部に設けられている請求項２または３に記載の回転機械システム。
【請求項５】
前記圧力センサは、前記ケーシングにおいて、前記ガスシール部に臨むよう形成された開口部に設けられている請求項１に記載の回転機械システム。
【請求項６】
前記ガスシール部よりも前記回転機械内部側の機内圧力を検出する機内圧力センサをさらに備え、
前記制御部は、前記機内圧力センサで検出される前記機内圧力よりも、前記圧力センサで検出される前記シールガスの圧力が高くなるよう、前記圧力調整弁を制御する請求項１から５の何れか一項に記載の回転機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機等の回転機械において、ケーシングに回転可能に設けられた回転軸の回転を入力または出力するため、回転軸の端部がケーシングの外部に突出したものがある。この場合、回転軸と、ケーシングに形成されて回転軸がケーシング内外を貫通する軸挿通孔との間隙からの、ケーシング内の作動流体のケーシング外への流出、および外部からケーシング内への異物等の侵入を防ぐ必要がある。そこで、回転軸とケーシングとの間に、ガスシール部を設ける構成が用いられている。
【０００３】
ガスシール部は、回転環と静止環とを備える。回転環は、回転軸の外周部に回転軸と一体に設けられている。静止環は、ケーシングに固定され、回転環に対して回転軸の軸方向において対向するよう設けられている。静止環は、コイルバネ等によって、回転環に向けて押圧されている。これにより、回転機械が停止している状態では、静止環と回転環とが互いに突き当たっている。また、回転環において、静止環に対向する表面には、螺旋状の溝が形成されている。回転機械が作動し、回転軸が回転すると、螺旋状の溝によって回転環と静止環との間にシールガスが導入される。このガスの圧力により、静止環が、コイルバネの付勢力に抗して回転軸の軸方向に沿って押圧されることで、回転環と静止環との間に微少な隙間が形成される。この、隙間を通して機内側から機外側に向けてシールガスを流すことで、回転軸とケーシングとの間のシールがなされる。この場合、シールガスの圧力が、機内および機外の圧力よりも高くなるようにしている。
【０００４】
このようなガスシール部において、回転環と静止環との隙間を通って機内側から機外側に向かって流れたシールガスは、ケーシングに接続されたベント（煙突）を通して外部に排出される。
ベントには、回転機械以外の機器から排出されるガス等が送り込まれ、シールガスとともに外部に排出されることがある。また、ガスの種類によっては、ベントの出口近傍でガスが燃焼されることがある。ベントに回転機械以外の機器からガス等が送り込まれたり、ガスが燃焼されると、ベント内の圧力が上昇する。ベント内の圧力が機内圧力よりも高まると、回転環と静止環との隙間において、シールガスが逆流してしまう。すると、回転環と静止環とが衝突してガスシール部が損傷してしまうこともある。
【０００５】
特許文献１には、ガスシール部からベントに漏れたガスの流量を検出する流量スイッチを備える構成が開示されている。これにより、ガスシール部の破損により作動ガスが漏れ、ベントにおけるガスの流量が増えた場合に、異常を検出する。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された構成は、ベントからガスシール部にシールガスが逆流する等して、ガスシール部が破損したことを異常として検出するものである。すなわち、シールガスの逆流自体を抑え、ガスシール部の破損を回避するものではない。
【０００７】
そこで、回転機械の機内、および機外のベントの圧力よりも、ガスシール部におけるシールガスの圧力が確実に高い状態に維持されるよう、シールガスの圧力制御を実行することが行われているのが通常である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９７９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、シールガスをガスシール部に送り込む供給ラインを構成する配管内においては、圧力損失が生じる。シールガスの供給源側からベント内および機内圧力よりも高い圧力でシールガスを送り出しても、供給ラインにおける圧力損失により、ガスシール部に到達したときにはシールガスの圧力が低下してしまう。
また、ベントを通して排出されるベント内におけるガス圧は、回転機械以外の機器から送り込まれるガスや、ベント内におけるガスの燃焼によって変動する。この変動を加味しても、ガスシール部におけるシールガスの圧力を高く維持できるようにする必要がある。
そこで、配管をなるべく太くし、圧力損失を抑え、シールガスの圧力を高く維持している。しかし、配管が太くなればなるほどコストが上昇してしまう。
【００１０】
また、生じる圧力損失の大きさは、配管径、配管レイアウト、圧縮機内の作動流体の圧力等の条件に応じて様々に変動し得る。そこで、実際には、回転機械を設置するごとに、その設置位置における各種の条件に応じて、最適な配管径を設定する必要があり、これには手間とコストがかかる。
そこでなされた本発明の目的は、シールガスの逆流を確実に抑えつつ、シールガスを供給するための配管コスト、設計コスト、設計の手間を抑えることのできる回転機械システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明に係る回転機械システムは、ガスシール部を有した回転機械と、前記回転機械に接続されて前記ガスシール部にシールガスを供給するガスシール装置と、前記シールガスの圧力を検出する圧力センサと、前記ガスシール部から排出される前記シールガスを外部に放出するとともに、前記回転機械以外の機器から排出されるガスが送り込まれることで圧力変動するベント部と、前記ベント部内の圧力を検出するベント圧力センサと、を備え、前記回転機械は、内部を作動流体が流れるケーシングと、前記ケーシングの内外を貫通し、回転自在に設けられた回転軸と、前記ケーシングと前記回転軸との間に設けられ、前記ケーシング内の前記作動流体よりも高い圧力のシールガスにより前記作動流体を封止する前記ガスシール部と、を備え、前記ガスシール装置は、前記ガスシール部に供給する前記シールガスの圧力を調整する圧力調整弁と、前記圧力調整弁を制御する制御部と、を備え、前記圧力センサは、前記ガスシール装置よりも前記ガスシール部側に設けられ、前記制御部は、前記圧力センサにより検出される前記シールガスの圧力に応じて前記圧力調整弁を制御し、前記ベント圧力センサで検出される前記ベント部内の圧力よりも、前記圧力センサで検出される前記シールガスの圧力が高くなるよう、前記圧力調整弁を制御する。
このように、圧力センサを、ガスシール装置よりもガスシール部側に設けることで、圧力センサをガスシール装置に対してシールガスの供給源側に設けた場合に比較して、シールガスがガスシール部に到達するまでの間に生じる圧力損失を抑えることができる。したがって、これにより、圧力損失を抑えるためにシールガスを供給する配管径を太くする必要がなく、配管径を抑えることができる。また、圧力センサでは、ガスシール部内におけるシールガスの圧力との差が少ない圧力を検出することができる。
また、シールガスがガスシール部に到達するまでの間に生じる圧力損失を考慮する必要がないため、設計時に、シールガスを供給するための配管のレイアウトや回転機械内における作動流体の圧力等の条件を考慮する必要がない。そして、ガスシール装置が複数の配管を有している場合であっても、これらの配管径を統一することが可能となる。さらに、複数の配管の連結部における圧力損失を考慮した設計を行う必要もなくなる。
また、ガスシール部におけるシールガスの圧力を、ベント内圧力よりも確実に高く維持し、ベント内圧力の変動に関わらず、シールガスのベントへの漏れを確実に抑えることができる。
【００１２】
また、この発明に係る回転機械システムは、上記回転機械システムにおいて、前記圧力センサは、前記ガスシール部と前記ガスシール装置とを接続する接続管部に設けられているようにしてもよい。
このように、ガスシール部とガスシール装置とを接続する接続管部に圧力センサを設けることで、圧力センサを、ガスシール装置に対してガスシール部に近い位置に設置することができる。また、配管接続部に圧力センサを設ければ、回転機械のケーシング自体に圧力センサを設置するための開口部等を設ける必要がなく、既存の回転機械に対しても、本発明の構成を適用することができる。
【００１３】
また、この発明に係る回転機械システムは、上記回転機械システムにおいて、前記圧力センサは、前記接続管部において、前記接続管部の全長に対し前記ガスシール部側から１／３の長さの範囲内に設けられているようにしてもよい。
このように、圧力センサをガスシール部になるべく近い位置に設けることで、圧力センサで検出するシールガスの圧力と、ガスシール部内におけるシールガスの圧力との差を小さく抑えることができる。
【００１４】
また、この発明に係る回転機械システムは、上記回転機械システムにおいて、前記接続管部は、前記ケーシングにおいて前記ガスシール部に臨む位置に形成された接続口部と、前記接続口部と前記ガスシール装置との間を接続する１以上の接続配管と、を備え、前記圧力センサは、前記接続口部に設けられているようにしてもよい。
このように、接続配管を接続するため、ケーシングに設けられた接続口部に圧力センサを設けることで、圧力センサを、ガスシール部内に近接させて設けることができる。これにより、圧力センサで検出するシールガスの圧力と、ガスシール部内におけるシールガスの圧力との差を確実に小さく抑えることができる。
【００１５】
また、この発明に係る回転機械システムは、上記回転機械システムにおいて、前記圧力センサは、前記ケーシングにおいて、前記ガスシール部に臨むよう形成された開口部に設けられているようにしてもよい。
このように構成することで、圧力センサは、ガスシール部に直接臨む位置に設置される。これにより、圧力センサでは、シールガスがガスシール部に送り込まれる間の配管において生じる圧力損失の影響を受けることなく、ガスシール部内におけるシールガスの圧力を直接検出できる。
【００１６】
また、この発明に係る回転機械システムは、上記回転機械システムにおいて、前記ガスシール部よりも前記回転機械内部側の機内圧力を検出する機内圧力センサをさらに備え、
前記制御部は、前記機内圧力センサで検出される前記機内圧力よりも、前記圧力センサで検出される前記シールガスの圧力が高くなるよう、前記圧力調整弁を制御するようにしてもよい。
このように構成することで、ガスシール部におけるシールガスの圧力を、機内圧力よりも確実に高く維持し、シールガスの機内側への漏れを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る回転機械システムによれば、圧力センサで検出するシールガスの圧力と、ガスシール部内におけるシールガスの圧力との差を抑えることによって、ガスシール部におけるシールガスの圧力を高精度に検出する。その結果、シールガスの逆流を確実に抑えつつ、シールガスをガスシール部に供給する配管径を最小限に抑え、シールガスを供給するための配管コスト、設計コスト、設計の手間を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態における回転機械の一例としての圧縮機を備えた回転機械システムの概略構成を示す図である。
【図２】第一参考例における圧縮機に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
【図３】第二参考例における圧縮機に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
【図４】実施形態における圧縮機に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明による回転機械システムを実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明による回転機械を実施するための形態を説明する。
（第一参考例）
図１は、本参考例における回転機械の一例としての圧縮機を備えた回転機械システムの概略構成を示す図である。
図１に示すように、回転機械システム１は、圧縮機（回転機械）１０と、圧縮機１０を駆動する駆動源としてのタービン２０と、圧縮機１０にシールガスＧｓを供給するガスシールモジュール（ＧＳＭ：ガスシール装置）４０Ａと、を備えている。
【００２２】
圧縮機１０は、例えば遠心圧縮機であり、ケーシング１１内に、回転軸１２と、回転軸１２と一体に回転し、作動流体であるガスＧを圧縮するインペラ等の圧縮部（図示無し）と、を備えている。圧縮機１０の吸込側において、回転軸１２がケーシング１１の端部を貫通して外方に突出する部分に、ガスシール部３０が設けられている。
【００２３】
図２は、第一参考例における圧縮機１０に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
図２に示すように、ガスシール部３０は、回転環３１と、静止環３２と、機内側ラビリンスシール３３と、を備える。
【００２４】
回転環３１は、回転軸１２の外周部に回転軸１２と一体に設けられている。回転軸１２の外周部には、筒状のシャフトスリーブ３５が固定されている。シャフトスリーブ３５の機内Ａ側（図２において左方）の端部３５ａには、外周側に延びるホルダー部３６が形成されている。ホルダー部３６において、機外Ｂ側（図２において右方）には、回転環３１を保持する保持凹部３６ａが形成されている。
回転環３１は、円環状で、保持凹部３６ａに嵌め込まれて保持されている。回転環３１において、静止環３２に対向する表面３１ｆには、螺旋状の溝（図示無し）が形成されている。
【００２５】
静止環３２は、ケーシング１１側に設けられている。ケーシング１１には、回転軸１２の端部がケーシング１１の内外を貫通して挿通される軸挿通孔１１ｈが形成されている。この軸挿通孔１１ｈの内周面に、円環状のリテーナ３７が設けられている。リテーナ３７において、機内Ａ側には、静止環３２を保持する保持凹部３７ａが形成されている。保持凹部３７ａには、静止環３２が、回転軸１２の軸方向にスライド移動可能に設けられている。保持凹部３７ａ内には、静止環３２とリテーナ３７との間に、静止環３２を機内Ａ側に向けて付勢するコイルバネ３８が設けられている。
【００２６】
回転環３１と静止環３２は、回転軸１２の軸方向において互いに対向するよう設けられている。静止環３２は、コイルバネ３８によって、回転環３１に向けて押圧されている。
【００２７】
ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するシールガス供給ポート１５が形成されている。シールガス供給ポート１５は、回転軸１２の軸方向において、回転環３１と機内側ラビリンスシール３３との間に形成されている。
【００２８】
シールガス供給ポート１５には、シールガス供給路１７が接続されている。シールガス供給路１７は、圧縮機１０の吐出側から、圧縮機１０で圧縮したガスＧの一部をシールガスＧｓとしてシールガス供給ポート１５に供給する。
【００２９】
ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するベント排出ポート１６が形成されている。ベント排出ポート１６は、回転軸１２の軸方向において、回転環３１よりも機外Ｂ側に形成されている。
ベント排出ポート１６には、ベント（煙突；ベント部）１８が接続されている。ベント１８は、ガスシール部３０から外部に流出したシールガスＧｓを、ベント１８を介して外部に放出する。このベント１８には、圧縮機１０以外に、他の機器が接続されている。
【００３０】
このようなガスシール部３０において、圧縮機１０が停止している状態では、静止環３２と回転環３１とが互いに突き当たっている。
圧縮機１０が運転している状態では、シールガスＧｓを、シールガス供給路１７、シールガス供給ポート１５を通して、ケーシング１１の軸挿通孔１１ｈと回転軸１２との間の空間に導入する。圧縮機１０が作動し、回転軸１２が回転すると、回転環３１の表面３１ｆに形成された螺旋状の溝により、回転環３１の外周側から回転環３１と静止環３２との間にシールガスＧｓが導入される。このシールガスＧｓの圧力により、静止環３２が、コイルバネ３８の付勢力に抗して回転軸１２の軸方向に沿って機外Ｂ側に押圧されると、回転環３１と静止環３２との間に微少なシール隙間Ｓが形成される。シールガスＧｓは、シール隙間Ｓを通り、機外Ｂ側に向かって流れる。このようにして、機内Ａ側から機外Ｂ側に向けてシールガスＧｓを流すことで、回転軸１２とケーシング１１との間のシールがなされる。
また、シールガスＧｓが、回転環３１および静止環３２側から、機内側ラビリンスシール３３と回転軸１２との間を通って機内Ａ側に流れるようになっている。これにより、機内Ａ側から、異物等が回転環３１と静止環３２とのシール隙間Ｓに混入するのを防ぐ。
【００３１】
ガスシールモジュール４０Ａは、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に送り込んだシールガスＧｓが、ガスシール部３０において逆流するのを防ぐため、その圧力が機内Ａ側よりも高くなるよう調整する。
このガスシールモジュール４０Ａは、圧力調整弁４１と、圧力調整弁４１の開度を制御する制御部４２Ａと、を備える。
【００３２】
圧力調整弁４１は、シールガス供給路１７に設けられている。圧力調整弁４１は、弁体４１ｖと、弁駆動部４１ｄと、を備えている。弁体４１ｖは、シールガス供給路１７内に設けられ、弁駆動部４１ｄにより駆動されることで、シールガス供給路１７の流路面積を増減させる。圧力調整弁４１は、その弁体４１ｖの開度を弁駆動部４１ｄで変動させることで、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂを調整する。弁駆動部４１ｄは、制御部４２Ａによりその作動が制御される。
【００３３】
制御部４２Ａは、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力Ｐ２とに基づいて、圧力調整弁４１の弁駆動部４１ｄを制御する。
【００３４】
シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂは、ガスシールモジュール４０Ａの圧力調整弁４１よりも圧縮機１０側に設けられたシールガス圧力センサＳ１Ａにより検出される。シールガス圧力センサＳ１Ａは、シールガス供給路１７における圧力損失の影響をなるべく抑えてシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂを検出できるよう、ガスシール部３０になるべく近い位置に設けるのが好ましい。具体的には、シールガス圧力センサＳ１Ａは、シールガス供給路１７において、圧力調整弁４１よりもガスシール部３０側に設けられている。
ここで、シールガス供給路１７において、ガスシールモジュール４０Ａと圧縮機１０のケーシング１１とを接続する接続管部７０Ａには、ケーシング１１の外周面に設けられてシールガス供給ポート１５に連通するポート接続口（接続口部）７１Ａと、１本以上（図２の例では１本であり、複数本の場合には互いに連結されている）配置された接続配管７２とが設けられている。
【００３５】
接続配管７２は、図２においては直管状をなしているが、実際には、圧縮機１０の周囲の各種機器の配置等に応じ、これらの機器との干渉を避けるように適宜曲折して設けられている。また、接続配管７２の長さは、圧縮機１０とガスシールモジュール４０Ａとの設置間隔に応じて定まり、例えば２０〜３０ｍに及ぶことがある。
この参考例において、シールガス圧力センサＳ１Ａは、ガスシールモジュール４０Ａの圧力調整弁４１からポート接続口７１Ａが形成されたケーシング１１の外表面１１ｆまでの接続管部７０Ａの配管長Ｌに対し、ケーシング１１の外表面１１ｆからＬ／３以下の位置に設けるのが好ましい。すなわち、シールガス圧力センサＳ１Ａは、接続管部７０Ａにおいて、最もケーシング１１の外周面に近いポート接続口７１Ａに形成した貫通孔７１ｈに設けられている。
【００３６】
機内圧力Ｐ２は、ガスシール部３０および機内側ラビリンスシール３３よりもケーシング１１の機内Ａ側に設けられた機内圧力センサＳ２により検出される。
【００３７】
シールガス圧力センサＳ１Ａおよび機内圧力センサＳ２は、差圧計４３Ａに接続されている。差圧計４３Ａは、ガスシール部３０に対し、接続管部７０Ａを通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、ケーシング１１の機内圧力Ｐ２との機内差圧ＰＤＴ１（＝Ｐ１ｂ−Ｐ２）を検出する。検出された機内差圧ＰＤＴ１を示す信号は、制御部４２Ａに送信される。
【００３８】
制御部４２Ａは、圧縮機１０の作動中、予め定めた一定時間ごとに、差圧計４３Ａで検出した機内差圧ＰＤＴ１を取得する。
【００３９】
検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた下限閾値以上かつ上限閾値未満である場合、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高いので、圧力調整弁４１の開度は変動させず、そのまま運転を続行する。
【００４０】
また、検出された機内差圧ＰＤＴ１が予め定めた下限閾値未満であった場合には、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高くないので、圧力調整弁４１の開度を増大させる。すると、接続管部７０Ａを通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが上昇する。その結果、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力Ｐ２との機内差圧ＰＤＴ１が増加する。
なおここで、機内差圧ＰＤＴ１が予め定めた下限閾値未満であった場合に、圧力調整弁４１の開度を増大させるが、その開度の変化量は、例えば機内差圧ＰＤＴ１の大きさに応じて予め定めた設定開度変化量としてもよいし、一回の演算ごとに、圧力調整弁４１の開度を一定量だけ増大させるようにしてもよい。
【００４１】
また、検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた上限閾値を越えていた場合には、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも高すぎ、機内Ａに流れ込むシールガス流量が増え、圧縮機１０で圧縮するガスＧの流量が減少してしまう。そこで、制御部４２Ａは、圧力調整弁４１の開度を減少させる。
【００４２】
このようにして、シールガス圧力センサＳ１Ａで検出したシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力センサＳ２で検出した機内圧力Ｐ２とに基づいて、制御部４２Ａで圧力調整弁４１の開度を調整することで、ケーシング１１内のガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを、常に機内圧力Ｐ２よりも高い状態を維持することができる。これにより、ガスシール部３０から圧縮機１０の機内に向けてのシールガスＧｓの逆流を抑える。
【００４３】
上述したような回転機械システム１によれば、ガスシールモジュール４０Ａよりもガスシール部３０側の接続管部７０Ａに圧力センサＳ１Ａが設けられ、制御部４２Ａは、圧力センサＳ１Ａにより検出されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂに応じて圧力調整弁４１を制御する。
このように、圧力センサＳ１Ａを、ガスシールモジュール４０Ａよりもガスシール部３０側に設けることで、圧力センサＳ１Ａをガスシールモジュール４０Ａに対してシールガスＧｓの供給源側に設けた場合に比較して、シールガスＧｓがガスシール部３０に到達するまでの間に生じる圧力損失を抑えることができる。これにより、圧力損失を抑えるためにシールガスＧｓを供給するシールガス供給路１７の配管径を太くする必要がなく、配管径を最小限に抑えることができる。
また、シールガスＧｓがガスシール部３０に到達するまでの間に生じる圧力損失を考慮する必要がないため、設計時に、シールガスＧｓを供給するためのシールガス供給路１７のレイアウトや圧縮機１０内におけるガスＧの圧力等の条件を考慮する必要がない。そして、接続管部７０Ａが複数の配管を有している場合であっても、これらの配管径を統一することが可能となる。さらに、複数の配管の連結部における圧力損失を考慮した設計を行う必要もなくなる。
したがって、シールガスＧｓの逆流を確実に抑えつつ、シールガス供給路１７の配管コスト、設計コスト、設計の手間を抑えることが可能となる。
【００４４】
また、接続管部７０Ａに圧力センサＳ１Ａを設ければ、圧縮機１０のケーシング１１自体に圧力センサＳ１Ａを設置するための開口部等を設ける必要がない。また、既存の圧縮機１０に対しても、本発明の構成を適用することができる。
【００４５】
さらに、圧力センサＳ１Ａは、接続管部７０Ａにおいて、接続管部７０Ａの全長Ｌに対しガスシール部３０側からＬ／３の長さの範囲内に設けられている。このように、圧力センサＳ１Ａをガスシール部３０になるべく近い位置に設けることで、圧力センサＳ１Ａで検出するシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、ガスシール部３０内におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａとの差を小さく抑えることができる。
【００４６】
また、ケーシング１１に設けられたポート接続口７１Ａに圧力センサＳ１Ａを設けることで、圧力センサＳ１Ａを、ガスシール部３０内に近接させて設けることができる。これにより、圧力センサＳ１Ａで検出するシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、ガスシール部３０内におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａとの差を確実に小さく抑えることができる。
【００４７】
さらに、ガスシール部３０よりも圧縮機１０内部側の機内圧力を検出する機内圧力センサＳ２をさらに備え、制御部４２Ａは、機内圧力センサＳ２で検出される機内圧力Ｐ２よりも、圧力センサＳ１Ａで検出されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが高くなるよう、圧力調整弁４１を制御する。このように構成することで、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを、機内圧力Ｐ２よりも確実に高く維持し、圧縮機１０からのガスＧの漏洩を抑えることができる。
【００４８】
（第二参考例）
次に、本発明にかかる回転機械システムの第二参考例について説明する。なお、以下に説明する第二参考例においては、上記第一参考例と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
図１に示したように、この参考例の回転機械システム１は、圧縮機１０と、タービン２０と、ガスシールモジュール（ガスシール装置）４０Ｂと、を備えている。
圧縮機１０は、ケーシング１１内に、回転軸１２と、圧縮部（図示無し）と、を備えている。圧縮機１０の吸込側において、回転軸１２がケーシング１１の端部を貫通して外方に突出する部分に、ガスシール部３０が設けられている。
【００４９】
図３は、第二参考例における圧縮機１０に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
図３に示すように、ガスシール部３０は、回転環３１と、静止環３２と、機内側ラビリンスシール３３と、を備える。
【００５０】
ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するシールガス供給ポート１５が形成されている。シールガス供給ポート１５には、シールガス供給路１７が接続されている。シールガス供給路１７において、ガスシールモジュール４０Ｂと圧縮機１０のケーシング１１とを接続する接続管部７０Ｂには、筒状のポート接続口７１Ｂと、接続配管７２とが設けられている。
【００５１】
また、ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するベント排出ポート１６が形成されている。ベント排出ポート１６には、ベント１８が接続されている。
【００５２】
ガスシールモジュール４０Ｂは、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に送り込んだシールガスＧｓが、ガスシール部３０において逆流するのを防ぐため、その圧力が機内Ａ側よりも高くなるよう調整する。
このガスシールモジュール４０Ｂは、シールガス供給路１７に設けられた圧力調整弁４１と、圧力調整弁４１の開度を制御する制御部４２Ｂと、を備える。
【００５３】
制御部４２Ｂは、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａと、機内圧力Ｐ２とに基づいて、圧力調整弁４１の弁駆動部４１ｄを制御する。
【００５４】
シールガスＧｓの圧力Ｐ１ａは、シールガス供給路１７においてガスシールモジュール４０Ｂの圧力調整弁４１よりも圧縮機１０側に設けられたシールガス圧力センサＳ１Ｂにより検出される。この参考例において、シールガス圧力センサＳ１Ｂは、ガスシール部３０に臨む位置においてケーシング１１に形成された開口部７５に設けられている。
【００５５】
機内圧力Ｐ２は、ガスシール部３０および機内側ラビリンスシール３３よりもケーシング１１の機内Ａ側に設けられた機内圧力センサＳ２により検出される。
【００５６】
シールガス圧力センサＳ１Ｂおよび機内圧力センサＳ２は、差圧計４３Ｂに接続されている。差圧計４３Ｂは、ケーシング１１内のガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａと、ケーシング１１の機内圧力Ｐ２との機内差圧ＰＤＴ１（＝Ｐ１ａ−Ｐ２）を検出する。検出された機内差圧ＰＤＴ１を示す信号は、制御部４２Ｂに送信される。
【００５７】
制御部４２Ｂは、圧縮機１０の作動中、予め定めた一定時間ごとに、差圧計４３Ｂで検出した機内差圧ＰＤＴ１を取得する。
【００５８】
検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた下限閾値以上かつ上限閾値未満であり、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高ければ、圧力調整弁４１の開度は変動させず、そのまま運転を続行する。
【００５９】
検出された機内差圧ＰＤＴ１が予め定めた下限閾値未満であった場合、シールガスＧｓの圧力Ｐ１ａが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高くないので、圧力調整弁４１の開度を増大させる。すると、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの流量が増え、圧力Ｐ１ａが上昇する。その結果、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａと、機内圧力Ｐ２との機内差圧ＰＤＴ１が増加する。
なおここで、機内差圧ＰＤＴ１が予め定めた下限閾値未満であった場合に、圧力調整弁４１の開度を増大させるが、その開度の変化量は、例えば機内差圧ＰＤＴ１の大きさに応じて予め定めた設定開度変化量としてもよいし、一回の演算ごとに、圧力調整弁４１の開度を一定量だけ増大させるようにしてもよい。
【００６０】
また、制御部４２Ｂは、検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた上限閾値を越えていた場合には、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａが、機内圧力Ｐ２よりも高すぎ、機内Ａに流れ込むシールガス流量が増え、圧縮機１０で圧縮するガスＧの流量が減少してしまう。そこで、制御部４２Ｂは、圧力調整弁４１の開度を減少させる。
【００６１】
このようにして、シールガス圧力センサＳ１Ｂで検出したケーシング１１内のガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａと、機内圧力センサＳ２で検出した機内圧力Ｐ２とに基づいて、制御部４２Ｂで圧力調整弁４１の開度を調整することで、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを、常に機内圧力Ｐ２よりも高い状態を維持することができる。これにより、ベント１８内で圧力の急激な上昇が生じても、ガスシール部３０から圧縮機１０の機内に向けてのシールガスＧｓの逆流を抑える。
【００６２】
上述した回転機械システム１によれば、圧力センサＳ１Ｂを、ガスシールモジュール４０Ｂよりもガスシール部３０側に設けることで、上記第一参考例と同様、シールガスＧｓがガスシール部３０に到達するまでの間に生じる圧力損失を抑えることができる。これにより、シールガスＧｓの逆流を確実に抑えつつ、シールガスＧｓをガスシール部３０に供給するシールガス供給路１７の配管径を最小限に抑え、シールガス供給路１７の配管コスト、設計コスト、設計の手間を抑えることが可能となる。
【００６３】
特に、本参考例において、圧力センサＳ１Ｂは、ケーシング１１において、ガスシール部３０に臨むよう形成された開口部７５に設けられている。
このように構成することで、圧力センサＳ１Ｂは、ガスシール部３０に直接臨む位置に設置される。これにより、圧力センサＳ１Ｂでは、シールガスＧｓがガスシール部３０に送り込まれる間の配管において生じる圧力損失の影響を受けることなく、ガスシール部３０内におけるシールガスＧｓの圧力を検出できる。
【００６４】
（実施形態）
次に、本発明にかかる回転機械システムの実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態においては、上記第一参考例と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
図１に示すように、回転機械システム１は、圧縮機１０と、圧縮機１０を駆動する駆動源としてのタービン２０と、圧縮機１０にシールガスＧｓを供給するガスシールモジュール（ガスシール装置）４０Ｃと、を備えている。
圧縮機１０は、ケーシング１１内に、回転軸１２と、圧縮部（図示無し）と、を備えている。圧縮機１０の吸込側において、回転軸１２がケーシング１１の端部を貫通して外方に突出する部分に、ガスシール部３０が設けられている。
【００６５】
図４は、実施形態における圧縮機１０に設けられたガスシール部の構成を示す図である。
図４に示すように、ガスシール部３０は、回転環３１と、静止環３２と、機内側ラビリンスシール３３と、を備える。
【００６６】
ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するシールガス供給ポート１５が形成されている。シールガス供給ポート１５には、シールガス供給路１７が接続されている。
【００６７】
ケーシング１１には、軸挿通孔１１ｈの内周面に開口するベント排出ポート１６が形成されている。ベント排出ポート１６には、ベント１８が接続されている。
【００６８】
ガスシールモジュール４０Ｃは、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に送り込んだシールガスＧｓが、ガスシール部３０において逆流するのを防ぐため、その圧力が機内Ａ側およびベント１８内よりも高くなるよう調整する。
このガスシールモジュール４０Ｃは、圧力調整弁４１と、圧力調整弁４１の開度を制御する制御部４２Ｃと、を備える。
【００６９】
圧力調整弁４１は、シールガス供給路１７に設けられている。圧力調整弁４１は、その弁体４１ｖの開度を弁駆動部４１ｄで変動させることで、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂを調整する。
【００７０】
制御部４２Ｃは、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力Ｐ２と、ベント１８内のベント圧力Ｐ３とに基づいて、圧力調整弁４１の弁駆動部４１ｄを制御する。
【００７１】
シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂは、ガスシールモジュール４０Ｃの圧力調整弁４１よりも圧縮機１０側に設けられたシールガス圧力センサＳ１Ａにより検出される。この実施形態において、シールガス圧力センサＳ１Ａは、ガスシールモジュール４０Ｃと圧縮機１０のケーシング１１とを接続する接続管部７０Ａにおいて、最もケーシング１１の外周面に近いポート接続口７１Ａに形成した貫通孔７１ｈに設けられている。
【００７２】
機内圧力Ｐ２は、ガスシール部３０および機内側ラビリンスシール３３よりもケーシング１１の機内Ａ側に設けられた機内圧力センサＳ２により検出される。
【００７３】
ベント圧力Ｐ３は、ベント１８内に設けられたベント圧力センサＳ３により検出される。
【００７４】
シールガス圧力センサＳ１Ａおよび機内圧力センサＳ２は、差圧計４３Ａに接続されている。差圧計４３Ａは、ガスシール部３０に対し、ケーシング１１の機内圧力Ｐ２と、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂとの機内差圧ＰＤＴ１（＝Ｐ１ｂ−Ｐ２）を検出する。検出された機内差圧ＰＤＴ１を示す信号は、制御部４２Ｃに送信される。
【００７５】
シールガス圧力センサＳ１Ａおよびベント圧力センサＳ３は、差圧計４３Ｃに接続されている。差圧計４３Ｃは、接続管部７０Ａを通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、ベント１８内の圧力Ｐ３とのベント差圧ＰＤＴ２（＝Ｐ１ｂ−Ｐ３）を検出する。検出されたベント差圧ＰＤＴ２を示す信号は、制御部４２Ｃに送信される。
【００７６】
制御部４２Ｃは、圧縮機１０の作動中、予め定めた一定時間ごとに、差圧計４３Ａ，４３Ｃで検出した機内差圧ＰＤＴ１およびベント差圧ＰＤＴ２を取得する。
【００７７】
検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた下限閾値以上かつ上限閾値未満である場合、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高いので、圧力調整弁４１の開度は変動させず、そのまま運転を続行する。
【００７８】
また、検出された機内差圧ＰＤＴ１が予め定めた下限閾値未満であった場合には、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも十分に高くないので、圧力調整弁４１の開度を増大させる。すると、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが上昇する。その結果、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力Ｐ２との機内差圧ＰＤＴ１が増加する。
【００７９】
また、検出した機内差圧ＰＤＴ１が、予め定めた上限閾値を越えていた場合には、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、機内圧力Ｐ２よりも高すぎ、機内Ａに流れ込むシールガス流量が増え、圧縮機１０で圧縮するガスＧの流量が減少してしまう。そこで、制御部４２Ｃは、圧力調整弁４１の開度を減少させる。
【００８０】
また、差圧計４３Ｃで検出したベント差圧ＰＤＴ２が、予め定めた閾値以上である場合、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、ベント１８内の圧力Ｐ３よりも十分に高いので、圧力調整弁４１の開度は変動させず、そのまま運転を続行する。
【００８１】
例えば、圧縮機１０以外の他の機器から例えば安全弁が解放された場合等において、ベント１８内の圧力Ｐ３が高まることがある。このような場合に、検出されたベント差圧ＰＤＴ２が予め定めた閾値未満であったときには、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが、ベント１８内の圧力Ｐ３よりも十分に高くないので、圧力調整弁４１の開度を増大させる。すると、シールガス供給路１７を通してケーシング１１内に供給されるシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂが上昇する。その結果、シールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、ベント１８内の圧力Ｐ３とのベント差圧ＰＤＴ２が増加する。
【００８２】
このようにして、シールガス圧力センサＳ１Ａで検出したシールガスＧｓの供給圧力Ｐ１ｂと、機内圧力センサＳ２で検出した機内圧力Ｐ２と、ベント圧力センサＳ３で検出したベント圧力Ｐ３とに基づいて、制御部４２Ｃで圧力調整弁４１の開度を調整することで、ケーシング１１内のガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを、常に機内圧力Ｐ２およびベント圧力Ｐ３よりも高い状態に維持することができる。これにより、ベント１８内で圧力の急激な上昇が生じても、ガスシール部３０から圧縮機１０の機内に向けてのシールガスＧｓの逆流を抑える。
【００８３】
上述した回転機械システム１によれば、上記第一参考例と同様、圧力センサＳ１Ａを、ガスシールモジュール４０Ｂよりもガスシール部３０側に設けることで、シールガスＧｓがガスシール部３０に到達するまでの間に生じる圧力損失を抑えることができる。これにより、シールガスＧｓの逆流を確実に抑えつつ、シールガスＧｓをガスシール部３０に供給するシールガス供給路１７の配管径を最小限に抑え、シールガス供給路１７の配管コスト、設計コスト、設計の手間を抑えることが可能となる。
【００８４】
また、上述した回転機械システム１によれば、ベント１８内の圧力を検出するベント圧力センサＳ３をさらに備え、制御部４２Ｃは、ベント圧力センサＳ３で検出されるベント１８内の圧力よりも、圧力センサＳ１Ａで検出されるシールガスＧｓの圧力が高くなるよう、圧力調整弁４１を制御する。
このように構成することで、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力を、ベント内圧力よりも確実に高く維持し、ベント内圧力の変動に関わらず、シールガスＧｓのベントへの漏れを確実に抑えることができる。
【００８５】
（その他の実施形態）
なお、本発明の回転機械システムは、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、第一参考例で示した構成に加え、ベント１８内の圧力Ｐ３をベント圧力センサＳ３で検出し、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを調整するようにした。同様に、上記第二参考例で示した構成に対しても、ベント１８内の圧力Ｐ３をベント圧力センサＳ３で検出し、ガスシール部３０におけるシールガスＧｓの圧力Ｐ１ａを調整するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記第一参考例、実施形態においては、シールガス圧力センサＳ１Ａを、ガスシールモジュール４０Ａ、４０Ｃと圧縮機１０のケーシング１１とを接続する接続管部７０Ａにおいて、最もケーシング１１の外周面に近いポート接続口７１Ａに設けるようにしたが、これに限らない。シールガス圧力センサＳ１Ａは、接続管部７０Ａにおいて、１本以上配置された接続配管７２のうちの一本に設けるようにしてもよく、特に、最もケーシング１１側に配置される接続配管７２に設けられているとよい。
【００８７】
また、ガスシール部３０の構成は、適宜変更することが可能である。
また、ガスシール部３０は、圧縮機１０の吸込側に設けるようにしたが、これに限らない。ガスシール部３０を、圧縮機１０の吐出側に設けてもよく、その場合、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
これ以外にも、例えば圧縮機１０、回転機械システム１の全体構成は、いかなる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  回転機械システム
１０  圧縮機（回転機械）
１１  ケーシング
１１ｆ  外表面
１１ｈ  軸挿通孔
１２  回転軸
１５  シールガス供給ポート
１６  ベント排出ポート
１７  シールガス供給路
１８  ベント（ベント部）
２０  タービン
３０  ガスシール部
３１  回転環
３１ｆ  表面
３２  静止環
３３  機内側ラビリンスシール
３５  シャフトスリーブ
３５ａ  端部
３６  ホルダー部
３６ａ  保持凹部
３７  リテーナ
３７ａ  保持凹部
３８  コイルバネ
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ  ガスシールモジュール（ガスシール装置）
４１  圧力調整弁
４１ｄ  弁駆動部
４１ｖ  弁体
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ  制御部
４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ  差圧計
７０Ａ、７０Ｂ  接続管部
７１Ａ  ポート接続口（接続口部）
７１Ｂ  ポート接続口
７１ｈ  貫通孔
７２  接続配管
７５  開口部
Ａ  機内
Ｂ  機外
Ｇ  ガス（作動流体）
Ｇｓ  シールガス
Ｐ１ａ  ガスシール部におけるシールガスの圧力
Ｐ１ｂ  供給圧力
Ｐ２  機内圧力
Ｐ３  ベント圧力
ＰＤＴ１  機内差圧
ＰＤＴ２  ベント差圧
Ｓ  シール隙間
Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ  シールガス圧力センサ
Ｓ２  機内圧力センサ
Ｓ３  ベント圧力センサ
【図１】
0006501391.tif 000002
【図２】
0006501391.tif 000003
【図３】
0006501391.tif 000004
【図４】
0006501391.tif 000005