(57)【要約】【課題】ターボ機械の流路に堆積する異物を除去することのできるターボ機械における異物除去装置及び異物除去方法を得る。【課題手段】ターボ機械における異物除去装置は、ケーシングと、該ケーシングに内蔵され羽根車を有するロータと、このロータを回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置とを備える。また、前記磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングするモニタリング装置と、前記モニタリング装置からの制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知する異物検出装置と、この異物検出装置からの信号に基づいて前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去する加振制御装置を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシングに内蔵され羽根車を有するロータと、このロータを回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置とを備えるターボ機械における異物除去装置であって、
前記磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングするモニタリング装置と、
前記モニタリング装置からの制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知する異物検出装置と、
この異物検出装置からの信号に基づいて前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去する加振制御装置を備える
ことを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記加振制御装置は、ターボ機械のロータまたはケーシングを加振することで、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去することを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記加振制御装置は、前記ロータまたは前記ケーシングをそれらの固有振動数で加振することにより、前記ロータまたは前記ケーシングを当該固有振動数における固有振動モードで共振させることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項４】
請求項３に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記加振制御装置は、ターボ機械の一部を、その部分の固有振動数で振動するように前記磁気軸受を制御することにより、当該部分を部分的に共振させることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記加振制御装置は、ターボ機械の一部ずつを、順次、部分的に共振させて、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去するように前記磁気軸受を制御することを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項６】
請求項４に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記ロータは、少なくとも２つのラジアル磁気軸受と少なくとも１つのスラスト磁気軸受で支持され、前記異物検出装置は、各磁気軸受の磁気力を制御する制御電流をモニタリングし、このモニタリングした制御電流に基づいて、ターボ機械内の流路に堆積した異物を検知すると共に、当該異物の場所を特定し、前記加振制御装置は、前記ターボ機械内の前記異物が検知された部分付近を共振させるように、検知された異物に近い部分に設けられている前記磁気軸受を加振させることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項７】
請求項３に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記固有振動モードは、ラジアル方向パラレルモードであることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項８】
請求項３に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記固有振動モードは、ラジアル方向コニカルモードであることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項９】
請求項３に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記固有振動モードは、軸方向モードであることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項１０】
請求項２に記載のターボ機械における異物除去装置であって、前記ターボ機械はダウンホール圧縮機であることを特徴とするターボ機械における異物除去装置。
【請求項１１】
ケーシングと、該ケーシングに内蔵され羽根車を有するロータと、このロータを回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置とを備えるターボ機械の異物除去方法であって、
前記磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングし、この制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知し、異物を検知すると前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去する
ことを特徴とするターボ機械の異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械における異物除去装置及び異物除去方法に係り、特にロータを磁気軸受で支持する構成のターボ機械において、流路に付着した異物を除去するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ圧縮機等のターボ機械として、例えば、天然ガス井戸内に設置し、天然ガスの産出をアシストするダウンホール圧縮機がある。このダウンホール圧縮機は、直径が数１０ｃｍ程度の坑井内に設置されるため、装置の小型化が必要である。装置の小型化に伴い、天然ガスの流路断面積も減少する。
【０００３】
坑井内の天然ガスには、水や油などの液体や土砂などの固体など、ガス以外の異物が混入することがある。このような異物が、ダウンホール圧縮機に吸入される天然ガスに混入していると、圧縮機の発熱増加や物理的な損傷の原因となる。
【０００４】
また、圧縮機の作動流体としての天然ガスに異物が混入すると、流体の密度や粘度などの物性が変化する。このため異物の混入を考慮せずに圧縮機を運転すると、羽根車の作動特性の変化により、運転効率の低下、過大流体力の発生、流体不安定現象の発生などの懸念がある。
【０００５】
このため、天然ガスに含まれる上述したような異物を、セパレータなどを用いて低減することが考えられるが、異物を完全に除去することはできない可能性がある。異物が混入した天然ガスが圧縮機の流路に流入した場合、流体の物性変化よって、流路に異物が付着して流路に堆積しやすくなる。これにより、流路は更に狭くなり、運転効率が低下してガス産出量が減少したり、圧縮機（ターボ機械）の信頼性が低下する。
【０００６】
この種の従来技術としては、特開昭６１−０１４４９１号公報（特許文献１）に記載のものがある。この特許文献１のものでは、モータの回転方向を一時的に逆転させて、原油を流すことにより、ストレーナの外面に堆積した異物を離脱させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−０１４４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来のものでは、セパレータなどを用いても、ターボ機械に流入する異物を完全に除去することはできず、ターボ機械の流路に異物が堆積して流路を狭くしたり、ターボ機械の信頼性を低下させる課題がある。  
また、上記特許文献１のものでは、モータの回転方向を逆転させる必要があり、ターボ機械には適用し難い課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、ターボ機械の流路に堆積する異物を除去することのできるターボ機械における異物除去装置及び異物除去方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、該ケーシングに内蔵され羽根車を有するロータと、このロータを回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置とを備えるターボ機械における異物除去装置であって、前記磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングするモニタリング装置と、前記モニタリング装置からの制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知する異物検出装置と、この異物検出装置からの信号に基づいて前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去する加振制御装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の特徴は、ケーシングと、該ケーシングに内蔵され羽根車を有するロータと、このロータを回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置とを備えるターボ機械の異物除去方法であって、前記磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングし、この制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知し、異物を検知すると前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去することにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ターボ機械の流路に堆積する異物を除去することのできるターボ機械における異物除去装置及び異物除去方法を得ることができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のターボ機械における異物除去装置の実施例１を示す図で、ターボ機械としてのダウンホール圧縮機の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置の構成と、本実施例１における異物除去装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施例１の異物除去装置における異物除去の処理手順を説明するフロー図である。
【図４】本発明の実施例１における励振モードとしてのラジアル方向パラレルモードを説明する図である。
【図５】本発明の実施例１における励振モードとしてのラジアル方向コニカルモードを説明する図である。
【図６】本発明の実施例１における励振モードとしての軸方向モードを説明する図である。
【図７】本発明の実施例１において、ダウンホール圧縮機をラジアル方向パラレルモードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。
【図８】本発明の実施例１において、ダウンホール圧縮機をラジアル方向コニカルモードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。
【図９】本発明の実施例１において、ダウンホール圧縮機を軸方向モードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のターボ機械における異物除去装置の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。なお、以下の説明では、ターボ機械として、天然ガス井戸内に設置され、天然ガスの産出をアシストするダウンホール圧縮機を例に説明するが、本発明は、ロータが磁気軸受で支持されているものであれば、他のターボ機械であっても同様に適用可能である。
【実施例１】
【００１５】
本発明のターボ機械における異物除去装置の実施例１を図１〜図９を用いて説明する。
図１は本発明のターボ機械における異物除去装置の実施例１を示す図で、ターボ機械としてのダウンホール圧縮機の概略構成を示す断面図である。この図１により、まずターボ機械としてのダウンホール圧縮機の全体構成を説明する。
【００１６】
ダウンホール圧縮機（ターボ機械）１は、天然ガス井戸内に設置され、天然ガスの産出をアシストするもので、図１に示すように、ロータ２の上端部には羽根車３が設置されている。このロータ２は、その下部側に設けられているモータ４により回転駆動される。このモータ４の両側には軸直角方向の荷重を支持するラジアル磁気軸受５（５ａ，５ｂ）が、それぞれ１個ずつ、合計２個配置されている。なお、前記ロータ２を３個以上のラジアル磁気軸受５で支持するようにしても良い。
【００１７】
また、前記モータ４と前記羽根車３の間のロータ２にはスラストカラー６が設けられており、このスラストカラー６の両側（上側と下側）には１組のスラスト磁気軸受７（７ａ，７ｂ）が設けられている。このスラスト磁気軸受７により、前記ロータ２の軸方向に作用するスラスト力を、前記スラストカラー６を介して支持するように構成されている。なお２組以上のスラスト磁気軸受７でロータ２に作用するスラスト力を支持するようにしても良い。
【００１８】
このように構成されているダウンホール圧縮機（ターボ機械）においては、ロータ２が回転することにより、天然ガスがロータ２の上流側、即ち前記ケーシング８の下部に設けられている吸込口９から吸い込まれ、前記ケーシング８と、フレーム１０との間の狭い流路１１を通り、羽根車３の入口部３ｂから出口部３ａにかけて加圧された後、前記ケーシング８上部の吐出口１２から吐出される。
【００１９】
前記フレーム１０は、前記ロータ２の回転軸部分、前記モータ４及び前記磁気軸受５，７などを内包しており、また前記ケーシング８との間で前記流路１１を形成するように構成されている。
【００２０】
次に、図１に示すラジアル磁気軸受５とスラスト磁気軸受６を制御する磁気軸受制御装置の構成と、本実施例１における異物除去装置の構成を、図１を参照しつつ図２を用いて説明する。
【００２１】
前記ラジアル磁気軸受５は、ロータ２をラジアル方向（軸直角方向）に支持する電磁アクチュエータ（電磁石）と、ロータ２のラジアル方向の変位を検知するラジアル変位センサ１３と、このラジアル変位センサ１３からの検出値に基づいて、前記電磁アクチュエータに流れる制御電流を制御する磁気軸受制御装置１５を備えている。
【００２２】
前記磁気軸受制御装置１５により、電磁アクチュエータへの制御電流を制御することにより、前記電磁アクチュエータの磁気力を制御し、ケーシング８内に設けられている前記ロータ２のラジアル方向の位置が概略一定となるように制御される。なお、前記ラジアル変位センサ１３は、モータ上部側に設けられているラジアル磁気軸受５ａの付近とモータ下部側に設けられているラジアル磁気軸受５ｂの付近にそれぞれ設けられている。
【００２３】
前記スラスト磁気軸受７も同様に、ロータ２をスラスト方向（軸方向）に支持する電磁アクチュエータと、前記ロータ２のスラスト方向の変位を検知するスラスト変位センサ１４と、このスラスト変位センサ１４からの検出値に基づいて、前記電磁アクチュエータに流れる制御電流を制御して磁気力を制御する磁気軸受制御装置１５を備えており、ケーシング８内に設けられているロータ２のスラスト方向の位置が概略一定となるように制御される。前記スラスト変位センサ１４は前記スラスト磁気軸受７ａまたは７ｂの付近かロータ２の軸端部に設けられている。なお、本実施例では、前記ラジアル磁気軸受５と前記スラスト磁気軸受７は１つの前記磁気軸受制御装置１５により制御される。
【００２４】
次に、本実施例１における異物除去装置の構成について説明する。  
前記ロータ２の位置を制御する前記電磁アクチュエータの磁気力は、前記制御電流の２乗に比例するので、前記磁気軸受制御装置１５から出力される制御電流（制御信号）をモニタリング装置１６によりモニタリングすることにより、前記ロータ２に作用する動的な流体力を把握できる。本実施例では、前記モニタリング装置１６から得られた制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知する異物検出装置１７を備えている。
【００２５】
なお、本実施例においては、前記モニタリング装置１６では、前記制御電流の他に、前記制御電流或いは各種センサなどにより得られる前記磁気軸受５，７の状態（着地、浮上、回転中）やその軸受温度、前記モータ４の電流値や駆動トルク、回転速度、などもモニタリングしている。
【００２６】
前記異物検出装置１７は、ロータ２に作用する前記流体力と、前記羽根車３の作動特性、モータ４の電流値や駆動トルク、回転速度などを照合することにより、天然ガスへの異物混入を推定する。また、羽根車上流側の圧力低下によるスラスト荷重の増加や、円周方向圧力不均一によるラジアル方向（軸直角方向）の荷重増加などから流路狭窄を推定する。
【００２７】
従って、前記ラジアル磁気軸受５の各軸受５ａ，５ｂや、前記スラスト磁気軸受７の各軸受７ａ，７ｂへの制御電流値の変化を前記モニタリング装置１６によりモニタリングすることにより、流路狭窄の発生有無を推定し、また当該流路狭窄が発生している場所も推定できる。
【００２８】
例えば、羽根車３上流の流路１１に異物が付着して流路狭窄が発生すると、羽根車３の入口部３ｂの圧力が低下するので、ロータ２に作用する下向きのスラスト力が増大し、スラストカラー６下側のスラスト磁気軸受７ｂへの制御電流値が増加する。
【００２９】
また、図１に示す流路１１で、流路１１の左側の部分に異物が堆積すると、羽根車３の入口部３ｂにおける左側の圧力が低下するので、ロータ２は左側に傾斜する。このため、ラジアル磁気軸受５ａでは左側に配設されている電磁アクチュエータ５ａｌへの制御電流値が増加し、ラジアル磁気軸受５ｂでは右側に配設されている電磁アクチュエータ５ｂｒへの制御電流値が増加する。
【００３０】
このようにして、流路狭窄が発生していることを前記異物検出装置１７で検出すると、本実施例においては、流路１１に付着し堆積している異物を、前記ラジアル磁気軸受５や前記スラスト磁気軸受７を制御して、ロータ２やケーシング８などを加振させ、励振させて除去する。即ち、本実施例では、加振制御装置（異物除去装置）１８を備えており、前記異物検出装置１７からの信号に基づいて、前記磁気軸受制御装置１５を介して前記磁気軸受５，７を制御し、ターボ機械１を加振する。これによりターボ機械１内の流路に堆積した異物を除去することができる。
【００３１】
即ち、本実施例においては、ロータ２の位置を前記磁気軸受５，７により磁気的に制御しているため、ロータ２やケーシング８等を磁気的に加振するように前記磁気軸受５，７を制御ことが可能である。従って、天然ガスへ異物が混入し、この異物がターボ機械の流路に付着することにより流路狭窄が発生すると、前記異物検出装置１７によりこの流路狭窄を検知できるから、前記加振制御装置１８により、前記磁気軸受５，７を制御して前記ロータ２や前記ケーシング８等を磁気的に加振し励振させて、流路１１に付着している異物を除去することができる。
【００３２】
本実施例のターボ機械における異物除去装置の処理手順を図３に示すフロー図により説明する。まず、ステップＳ１では、ターボ機械１の運転開始前に、ロータ２及びケーシング８の固有振動数を求めておく。また、必要に応じて、ターボ機械各部の固有振動数を求めておく。このとき、各固有振動数における固有振動モード（揺れ方）の形状も確認しておく。固有振動数及び固有振動モードの把握は、有限要素法などを用いた数値解析で求めることが可能であり、また打撃試験などにより実測して求めることもできる。
【００３３】
次に、ステップＳ２に移り、ターボ機械の運転を開始し、ロータ２を回転させる。そして、ステップＳ３では、ロータ２（モータ４）の駆動トルク、回転速度などの運転状態をモニタリングすると共に、流路１１の状態を判断するための各種データ、即ち前記磁気軸受制御装置１５から各磁気軸受５，７に出力される制御電流値等の取得を、前記モニタリング装置１６により開始する。
【００３４】
前記モニタリング装置１６によるモニタリングにより、前記ラジアル磁気軸受５の各軸受５ａ，５ｂや、前記スラスト磁気軸受７の各軸受７ａ，７ｂへの制御電流値の変化から、羽根車３上流側の圧力低下によるスラスト荷重の増加や円周方向圧力不均一によるラジアル方向（軸直角方向）の荷重増加などが検知された場合、異物の付着による流路狭窄が疑われるため、この場合には流路狭窄検知と判定し（ステップＳ４）、一旦ロータ運転（ターボ機械の運転）を停止する（ステップＳ５）。
【００３５】
次に、ステップＳ６に移り、ロータ２またはケーシング８を其々の固有振動数と等しい周波数で加振する。即ち、加振制御装置１８により、磁気軸受制御装置１５を介して、ラジアル磁気軸受５（５ａ，５ｂ）またはスラスト磁気軸受７（７ａ,７ｂ）に制御電流を流して磁気加振することにより、ロータ２またはケーシング８をそれぞれの固有振動数と等しい周波数で加振する。これにより、ロータ２またはケーシング８が励振されて共振状態となるため、ロータ２またはケーシング８が大きく振られて振動することにより、流路１１に付着している異物を除去することが可能となる。
【００３６】
なお、ロータ２またはケーシング８を其々の固有振動数と等しい周波数で加振する場合、その固有振動数における固有振動モードで加振する必要がある。  
前記ステップＳ６による異物除去後は、ステップＳ２に戻り、再びターボ機械１の運転を開始し、ステップＳ３で運転状態をモニタリングすると共に流路１１の状態を判断するための各種データを取得し、前記加振制御装置１８による加振後の流路の状態を確認する。即ち、スラスト荷重やラジアル（軸直角方向）荷重の大きさ等を検知すれば、流路狭窄が改善されたかどうかの確認ができる。
【００３７】
このようにして流路改善または異物除去を実施後、ターボ機械１の運転を継続する（ステップＳ７）。しかし、前記加振制御装置１８による加振後でも流路状態が改善されていない、或いは流路改善が十分でない場合は、再びターボ機械１を停止して、流路改善または異物除去ができるまで、更に前記加振制御装置１８による加振を続け、流路改善または異物除去ができた後、ターボ機械１の運転を継続する。
【００３８】
次に、図３におけるステップＳ６のロータまたはケーシングを加振するための励振モード形状（固有振動モード形状）について、図４〜図６により説明する。  
図４は本発明の実施例１における励振モードとしてのラジアル方向パラレルモードを説明する図である。このラジアル（軸直角）方向パラレルモードによる加振は、ロータ２またはケーシング８の全体を同相で軸直角方向に加振する剛体モードである。このラジアル方向パラレルモードでロータ２またはケーシング８を加振する場合には、図１に示す上下のラジアル磁気軸受５ａと５ｂにそれぞれ同相の制御電流を供給してロータ２をラジアル方向に加振する。図４中の「１」または「−１」は任意の一定の力で矢印方向に加振することを示し、「１」は正方向に、「−１」は逆方向に加振することを示す。
【００３９】
また、その加振周波数を、予め求めておいたロータ２の固有振動数（ラジアル方向パラレルモードで振動する固有振動数）に一致する周波数で加振すればロータ２が共振して、ロータ２を大きな振幅で、ラジアル方向パラレルモードで振動させることができる。
【００４０】
更に、前記加振周波数を、予め求めておいたケーシング８の固有振動数に一致する周波数（ラジアル方向パラレルモードで振動する固有振動数）で加振すれば、ケーシング８が共振して、ケーシング８をラジアル方向パラレルモードで、大きな振幅で振動させることができる。
【００４１】
図５は本発明の実施例１における励振モードとしてのラジアル方向コニカルモードを説明する図である。このラジアル（軸直角）方向コニカルモードによる加振は、ロータ２またはケーシング８が、それらの上部と下部で、軸直角方向に逆に振れる剛体モードである。このラジアル方向コニカルモードでロータ２またはケーシング８を加振する場合には、図１に示す上下のラジアル磁気軸受５ａと５ｂに、互いに逆相となる制御電流を供給して、上部と下部で、軸直角方向に逆に振れるように、ロータ２をラジアル方向に加振する。図５中の「１」は正方向に加振することを示し、「−１」は逆方向に加振することを示す。
【００４２】
その加振周波数を、予め求めておいたロータ２の固有振動数（ラジアル方向コニカルモードで振動する固有振動数）に一致する周波数で加振すればロータ２が共振して、ロータ２をラジアル方向コニカルモードで、大きな振幅で振動させることができる。
【００４３】
更に、前記加振周波数を、予め求めておいたケーシング８の固有振動数（ラジアル方向コニカルモードで振動する固有振動数）に一致する周波数で加振すればケーシング８が共振して、ケーシング８をラジアル方向パラレルモードで、大きな振幅で振動させることができる。
【００４４】
図６は本発明の実施例１における励振モードとしての軸方向モードを説明する図である。この軸方向モードによる加振は、ロータ２またはケーシング８が一様に軸方向に振れる剛体モードであり、ロータ２またはケーシング８が上下に振動するモードである。この軸方向モードでロータ２またはケーシング８を加振する場合には、図１に示す上下のスラスト磁気軸受７ａと７ｂに制御電流を供給してロータ２をスラスト方向（軸方向）に加振する。図６中の「１」または「−１」は任意の一定の力で矢印方向に加振することを示し、「１」は正方向（この例では下方）に、「−１」は逆方向（この例では上方）に加振することを示す。
【００４５】
その加振周波数を、予め求めておいたロータ２の固有振動数（軸方向モードで振動する固有振動数）に一致する周波数で加振すればロータ２が共振して、ロータ２を軸方向モードで、大きな振幅で振動させることができる。前記加振周波数を、予め求めておいたケーシング８の固有振動数（軸方向モードで振動する固有振動数）に一致する周波数で加振すればケーシング８が共振して、ケーシング８を軸方向モードで、大きな振幅で振動させることができる。
【００４６】
このように、ロータ２やケーシング８を図４〜図６に示す各励振モード形状（固有振動モード形状）で振動させることにより、流路１１等に付着、堆積した異物を除去することができる。なお、励振モード形状は図４〜図６で説明したモードに限らず、多様な固有振動モードを用いることができる。例えば、ターボ機械における異物の詰まり易いところが局所的に振れやすい局所励振モードで加振するようにしても良い。
【００４７】
この局所励振モードで加振する場合には、詰まり易い部分の固有振動数を予め求めておき、その固有振動数に一致する周波数で加振するように、前記ラジアル磁気軸受５ａ，５ｂや前記スラスト磁気軸受７ａ，７ｂを制御する。これにより、当該部分を部分的に共振させて大きく振動させ、異物を除去することができる。
【００４８】
また、ターボ機械の各部分毎に、それぞれ固有振動数を求めておき、前記加振制御装置１８により前記磁気軸受を制御して、ターボ機械の一部ずつを、順次、部分的に共振させていくようにすれば、ターボ機械内の流路に堆積した異物をより確実に除去することができる。
【００４９】
更に、前記異物検出装置１７によりターボ機械１内の流路１１に堆積した異物を検知すると共に、当該異物の場所を特定し、前記加振制御装置１８は、前記ターボ機械１内の前記異物が検知された部分付近を共振させるように、検知された異物に近い部分に設けられている前記磁気軸受５，７を加振させるように構成しても良い。
【００５０】
次に、ターボ機械としてのダウンホール圧縮機を、上述した各励振モードで励振させる場合の具体例を、図７〜図９を用いて説明する。  
図７は、ダウンホール圧縮機をラジアル方向パラレルモードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。
【００５１】
図７に示す流路１１に異物が付着していることを検知し、ダウンホール圧縮機をラジアル方向パラレルモードで励振させる場合、まずロータ２の運転を停止する。その後、上部と下部のラジアル磁気軸受５ａ，５ｂに制御電流を流し、ロータ２を周波数加振する。このとき、上下２か所のラジアル磁気軸受５ａ，５ｂによる加振位相は同相とし、加振振幅も上下のラジアル磁気軸受５ａ，５ｂで同じとする。
【００５２】
ロータ２をラジアル方向パラレルモードで加振する場合には、加振周波数をロータ２の固有振動数（ラジアル方向パラレルモードで振動する固有振動数）としてロータ２を共振させる。また、ケーシング８をラジアル方向パラレルモードで加振する場合には、加振周波数をケーシング８の固有振動数（ラジアル方向パラレルモードで振動する固有振動数）としてケーシング８を共振させる。
【００５３】
また、ロータ２及びケーシング８の両方を順次加振すると良いが、ロータ２のみ、或いはケーシング８のみを加振するようにしても良い。或いは、加振周波数を変えながら、ロータ２とケーシング８を交互に加振させるようにしても良い。  
このようにして、異物除去を行うことにより、流路改善が図られ、流路狭窄に伴う運転効率低下や発熱なども抑えられ、ターボ機械の信頼性を向上できる。
【００５４】
図８はダウンホール圧縮機をラジアル方向コニカルモードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。  
流路１１に異物が付着したことを検知し、ダウンホール圧縮機をラジアル方向コニカルモードで励振させる場合、ロータ２の運転停止後、上部と下部のラジアル磁気軸受５ａ，５ｂに制御電流を流し、ロータ２を周波数加振する。このとき、上下２か所のラジアル軸受部５ａ，５ｂでの加振位相は逆相とし、加振振幅は上下のラジアル磁気軸受５ａ，５ｂで同じとする。
【００５５】
ロータ２をラジアル方向コニカルモードで加振する場合には、加振周波数をロータ２の固有振動数（ラジアル方向コニカルモードで振動する固有振動数）としてロータ２を共振させる。また、ケーシング８をラジアル方向コニカルモードで加振する場合には、加振周波数をケーシング８の固有振動数（ラジアル方向コニカルモードで振動する固有振動数）としてケーシング８を共振させる。
【００５６】
また、ラジアル方向パラレルモードで加振する場合と同様に、ロータ２及びケーシング８の両方を順次加振する、またはロータ２かケーシング８のみを加振する、或いは加振周波数を変えながらロータ２とケーシング８を交互に加振するなどの方法で加振する。
【００５７】
このラジアル方向コニカルモードで加振することにより、羽根車３の上面やスラスト軸受７などの軸直角方向の面に堆積した異物を効率良く除去することが可能となる。従って、羽根車３やスラスト軸受７の信頼性を確保でき、ターボ機械の信頼性を向上できる。
【００５８】
図９はダウンホール圧縮機を軸方向モードで励振させる例を説明するダウンホール圧縮機の概略構成断面図である。  
流路１１に異物の付着を検知し、ダウンホール圧縮機を軸方向モードで励振させる場合には、ロータ２の運転停止後、スラスト磁気軸受７（７ａ，７ｂ）に制御電流を流し、ロータ２を周波数加振する。
【００５９】
ロータ２を軸方向モードで加振する場合、加振周波数をロータ２の固有振動数（軸方向モードで振動する固有振動数）として軸方向に加振し、ロータ２を共振させる。また、ケーシング８を軸方向モードで加振する場合は、加振周波数をケーシング８の固有振動数（軸方向モードで振動する固有振動数）として、ケーシング８を共振させる。
【００６０】
また、上述した各励振モードと同様に、ロータ２及びケーシング８の両方を順次加振したり、ロータ２またはケーシング８の何れかのみを加振する。或いは、加振周波数を変えながらロータ２とケーシング８を交互に加振すると良い。
【００６１】
この軸方向モードで加振することにより、ラジアル軸受部の異物除去及びケーシング８の異物除去など、軸方向の面に堆積した異物を効率良く除去することが可能となる。また、この軸方向モードによる加振では、加振して除去した異物を、ダウンホール圧縮機１の吸込側または上流側（図９では下部）に落とすことも可能となる。これにより、ラジアル磁気軸受５の信頼性を確保でき、また流路改善によるターボ機械の効率向上や信頼性向上を図ることができる。
【００６２】
なお、上述した図７〜図９の説明では、それぞれ各励振モードで励振させる場合の例を説明したが、上述したラジアル方向パラレルモード、ラジアル方向コニカルモード、及び軸方向モードを組み合わせて、ロータ２を加振するようにしても良い。
【００６３】
以上説明した本発明の実施例によれば、磁気軸受制御装置の制御電流をモニタリングするモニタリング装置と、前記モニタリング装置からの制御電流に基づいてターボ機械内の流路に堆積した異物を検知する異物検出装置と、この異物検出装置からの信号に基づいて前記磁気軸受を制御してターボ機械を加振し、ターボ機械内の流路に堆積した異物を除去する加振制御装置を備えているので、ターボ機械の流路等に付着、堆積した異物を除去することができる。従って、異物除去により、流路改善が図られ、運転効率低下や発熱なども抑えられるため、ターボ機械の信頼性を向上できる効果が得られる。  
【００６４】
また、本発明の実施にあたっては、前記ラジアル磁気軸受５、スラスト磁気軸受７、ラジアル変位センサ１３、スラスト変位センサ１４、制御電流をモニタリングするモニタリング装置１６、及び前記ラジアル磁気軸受５やスラスト磁気軸受７を制御する磁気軸受制御装置１５など、元々あるものをそのまま利用できるため、安価に本発明を実現できる効果もある。また、本実施例にかかる異物検出装置１７や加振制御装置１８についても前記磁気軸受制御装置１５を構成する制御装置（演算装置）を用いて１つの演算装置で構成することにより、更に安価に製作することができる。
【００６５】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１…ダウンホール圧縮機（ターボ機械）、２…ロータ、
３…羽根車、３ａ…羽根車の出口部、３ｂ…羽根車の入口部、
４…モータ、５，５ａ，５ｂ…ラジアル磁気軸受、
５ａｌ，５ｂｒ…電磁アクチュエータ、
６…スラストカラー、７，７ａ，７ｂ…スラスト磁気軸受、
８…ケーシング、９…吸込口、１０…フレーム、
１１…流路、１２…吐出口、
１３…ラジアル変位センサ、１４…スラスト変位センサ、
１５…磁気軸受制御装置、１６…モニタリング装置、
１７…異物検出装置、１８…加振制御装置。
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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