JP5773864B2 - 過給機の洗浄方法及び洗浄装置、並びにタービンの洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents
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また、一度固着した煤塵は簡単には除去されないため、洗浄効果を高めようと硬度の高い固形洗浄材を投入すると、動翼チップ部の摩耗を促進してしまうという問題が生じる。
本発明は、タービンケーシングで覆われており、内燃機関から導かれた排気ガスを受けて回転するタービンディスクおよびタービン翼から構成されたタービンの洗浄方法であって、洗浄剤容器に収容されたアルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤を、所定のタイミングで前記排気ガスの入口側から前記タービンケーシング内に散布する工程と、散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性物質の粒径及び密度に基づいて算出する工程と、前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速を検知する工程と、前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速が前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記タービンケーシング内が硫酸の酸露点を超える温度であるタイミングで前記アルカリ性洗浄剤が散布されるよう散布のタイミングを制御する工程と、を備えるタービンの洗浄方法を提供する。
上記発明によれば、アルカリ性洗浄剤は、過給機内(タービンケーシング内)が硫酸の酸露点を超える温度であるときに散布される。よって、硫酸が液体となる前に中和することができるため、凝集した硫酸をバインダーとする煤塵の付着を抑制できる。また、硫酸は中和されると低沸点の水に変換されて、過給機内(タービンケーシング内)の高温環境により蒸発するため、バインダーとなり得る液体成分が残留する心配もない。
また、本発明は、タービンケーシングで覆われており、内燃機関から導かれた排気ガスを受けて回転するタービンディスクおよびタービン翼から構成されたタービンの洗浄装置であって、アルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤が収容され、雑用空気を利用して該アルカリ性洗浄剤を前記タービンケーシング内に散布可能に前記タービンケーシングの前記排気ガスの入口側に接続された洗浄剤容器と、前記アルカリ性洗浄剤の散布のタイミングを制御する制御部と、前記洗浄剤容器の雑用空気入口に接続された電磁弁と、を備え、前記制御部が、前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速を検知する検知手段と、散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性洗浄剤の粒径及び密度に基づいて算出する演算手段と、を備え、前記検知手段で検知した前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速データに基づき、該排気ガスの流速データが前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記タービンケーシング内が硫酸の酸露点を超える温度となるタイミングで、前記アルカリ性洗浄剤を散布するよう前記電磁弁の開閉を制御するタービンの洗浄装置を提供する。
上記発明によれば、アルカリ性洗浄剤は、過給機内(タービンケーシング内)が硫酸の酸露点を超える温度であるときに散布される。よって、硫酸が液体となる前に中和することができるため、凝集した硫酸をバインダーとする煤塵の付着を抑制できる。また、硫酸は中和されると低沸点の水に変換されて、過給機内(タービンケーシング内)の高温環境により蒸発するため、バインダーとなり得る液体成分が残留する心配もない。
本発明によれば、タービン翼の外周部における排気ガスの流速が所定のガス流速以下まで減速し、且つ、タービンケーシング内が硫酸の酸露点を超える温度であるタイミングでアルカリ性洗浄剤の散布のタイミングを制御してタービンを洗浄することにより、腐食が防止されるとともに、煤塵の固着が抑制されたタービンとすることができる。
〔第1実施形態〕
図1に、本実施形態に係る過給機の洗浄装置の全体ライン図を示す。図2に、過給機への洗浄装置の取り付け例を示す。
洗浄剤容器15は、アルカリ性洗浄剤(以降、洗浄剤と称す)を収容可能な容器であり、雑用空気入口18と雑用空気出口19とを備えている。雑用空気出口19には、逆止弁20を介して洗浄剤供給管21の一端が接続されている。洗浄剤供給管21の他端は、洗浄剤容器15から洗浄剤を過給機内(タービンケーシング内)に散布可能に、タービンケーシング入口8(またはタービンケーシング入口8に接続された配管)に接続されている。雑用空気入口18には電磁弁16が接続されており、弁の開度により洗浄剤容器15に導入される雑用空気の量を調整することができる。
検知手段は、タービン2の外径部(タービン翼6の外周部)における排気ガスの流速を検知することができる。本実施形態において、検知手段は、回転軸3の回転信号を受信し、回転軸3からタービン翼6の外周までの径に基づき該受信した回転信号を排気ガスの流速に変換することでタービン2の外径部における排気ガスの流速を検知する。また、検知手段は、回転信号をタービンケーシング内温度に変換することもできる。例えば、予め回転軸3の回転数(またはタービン2の外径部における排気ガスの流速)とタービンケーシング内の温度変化との相関をとっておき、それに基づき回転信号をタービンケーシング内温度に変換する。
洗浄剤としては、アルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤を使用する。アルカリ性物質としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、または、炭酸カルシウムなどが挙げられる。アルカリ性物質の粒径は、0.7μm〜40μmであることが好ましく、平均粒径(メジアン径)が2.9μm〜3.9μmであることが更に好ましい。アルカリ性洗浄剤として微粒子のアルカリ性物質を散布することで、タービン2への物理的衝撃を抑制することができる。
アルカリ性洗浄剤は、固体(粉体)形状または液体(スラリー)形状のいずれであっても良い。
タービン2の寸法が既知であれば、排気ガスの流速は、タービンの回転情報に基づいて間接的に検知することができる。タービン2(回転軸3)の回転数は、排気ガスの流速だけでなくタービンケーシング内の温度とも相関する。
例えば、寸法0.6mのタービンが13,000rpmで回転している場合、タービン2の外径部における排気ガスの流速は約400m/s、タービンケーシング内の温度は400℃〜550℃となる。
洗浄剤容器25内には、雑用空気を導く導管24が設けられている。導管24は、一端が雑用空気入口28に接続され、他端が雑用空気出口29に向けられている。
洗浄剤容器25は、洗浄剤を収容する収容部30を備えている。収容部30は洗浄剤添加口31を有し、該洗浄剤添加口31の端部は導管内に配置されている。収容部30には洗浄剤自動充填手段として定量押し出しスクリュー32及び駆動用パルスモータ33が接続され、収容部30に収容された洗浄剤を洗浄剤添加口31から押し出すことができる。
洗浄剤容器内35には、雑用空気を導く導管44が設けられている。導管44は、一端が雑用空気入口38に接続され、他端が雑用空気出口39に向けられている。
洗浄剤容器35は、図示しない洗浄剤の収容部から洗浄剤を投入可能な洗浄剤投入口40を有する。洗浄剤投入口40は、洗浄剤容器35の上部に設けられており、投入された洗浄剤は、導管44から排出される雑用空気の流れに乗って、洗浄剤供給管41へと導かれる。洗浄剤供給管41は、耐熱フレキシブルホースとすると良い。それによりアフターサービスの新規ニーズにも対応可能となる。
雑用空気入口38の洗浄剤容器外には、電磁弁36が設けられている。
洗浄剤容器45には、液体形状の洗浄剤46が収容されている。洗浄剤容器内には、雑用空気を導く導管47が設けられている。導管47は、一端が洗浄剤供給管50内に配置され、雑用空気入口48を介して洗浄剤容器内に入り、他端が上記洗浄剤溶液に触れないよう配置されている。
また、洗浄剤容器45には、洗浄剤散布管51が取り付けられている。洗浄剤散布管51は、一端は洗浄剤溶液中に配置され、雑用空気出口49を経由して、他端が洗浄剤供給管50の導管47よりも下流側に接続されている。
アルカリ性洗浄剤として、水酸化マグネシウムの粉体(粒径分布0.75μm〜15.56μm、平均粒径(メジアン径)dv50=3.4μm、密度2.36g・cm−3)を用いた。
2 タービン
3 回転軸
4 圧縮機
5 タービンディスク
6 タービン翼
7 タービンケーシング
8 タービンケーシング入口
9 タービンケーシング出口
10 圧縮機ケーシング
11 インペラ
12 サイレンサ
13 圧縮機ケーシング入口
14 圧縮機ケーシング出口
15,25,35,45 洗浄剤容器
16,26,36 電磁弁
17,27,37 制御部
18,28,38,48 雑用空気入口
19,29,39,49 雑用空気出口
20 逆止弁
21,34,41,50 洗浄剤供給管
24,44,47 導管
30 収容部
32 定量押し出しスクリュー
33 駆動用パルスモータ
40 洗浄剤投入口
42 回転計
43 リセットスイッチ
46 洗浄剤
51 洗浄剤散布管
Claims (20)
- 内燃機関から導かれた排気ガスにより回転駆動されるタービンと、一端に前記タービンを設ける回転軸と、該回転軸の他端に設けられて前記タービンが回転駆動することにより回転駆動して空気を圧縮する圧縮機と、を有する過給機の洗浄方法であって、
洗浄剤容器に収容されたアルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤を、所定のタイミングで前記排気ガスの入口側から前記過給機内に散布する工程と、
散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性物質の粒径及び密度に基づいて算出する工程と、
前記タービンの外径部における前記排気ガスの流速を検知する工程と、
前記タービンの外径部における前記排気ガスの流速が前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記過給機内が硫酸の酸露点を超える温度であるタイミングで前記アルカリ性洗浄剤が散布されるよう散布のタイミングを制御する工程と、
を備える過給機の洗浄方法。 - 前記アルカリ性洗浄剤に含まれるアルカリ性物質の粒径を0.7μm以上40μm以下とする請求項1に記載の過給機の洗浄方法。
- 所定量の前記アルカリ性洗浄剤を、所定時間をかけて徐々に散布する請求項1又は請求項2に記載の過給機の洗浄方法。
- 前記タービンを通過した排気ガスに含まれる前記アルカリ性洗浄剤由来のアルカリ性物質を検出し、検出されたアルカリ性物質の量が所定値の範囲内となるよう前記所定のタイミングを制御する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の過給機の洗浄方法。
- 前記アルカリ性洗浄剤が固体である場合に、
前記洗浄剤容器内の前記アルカリ性洗浄剤と隔離された位置に、前記アルカリ性洗浄剤よりも吸湿性の高い吸湿剤を配置する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の過給機の洗浄方法。 - 内燃機関から導かれた排気ガスにより回転駆動されるタービンと、一端に前記タービンを設ける回転軸と、該回転軸の他端に設けられて前記タービンが回転駆動することにより回転駆動して空気を圧縮する圧縮機と、を有する過給機の洗浄装置であって、
アルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤が収容され、雑用空気を利用して該アルカリ性洗浄剤を前記過給機内に散布可能に前記過給機の前記排気ガスの入口側に接続された洗浄剤容器と、
前記アルカリ性洗浄剤の散布のタイミングを制御する制御部と、
前記洗浄剤容器の雑用空気入口に接続された電磁弁と、
を備え、
前記制御部が、
前記タービンの外径部における前記排気ガスの流速を検知する検知手段と、
散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性洗浄剤の粒径及び密度に基づいて算出する演算手段と、
を備え、
前記検知手段で検知した前記タービンの外径部における前記排気ガスの流速データに基づき、該排気ガスの流速データが前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記過給機内が硫酸の酸露点を超える温度となるタイミングで、前記アルカリ性洗浄剤を散布するよう前記電磁弁の開閉を制御する過給機の洗浄装置。 - 前記アルカリ性洗浄剤に含まれるアルカリ性物質の粒径を0.7μm以上40μm以下とする請求項6に記載の過給機の洗浄装置。
- 前記電磁弁が、前記アルカリ性洗浄剤が徐々に散布されるよう所定時間かけて開放されるよう制御可能な請求項6又は請求項7に記載の過給機の洗浄装置。
- 前記タービンを通過した排気ガスの排出口に、排気ガスに含まれる前記アルカリ性洗浄剤由来のアルカリ性物質を検出するアルカリ検出部を備え、
前記制御部が、前記アルカリ検出部で検出されたアルカリ性物質の量が所定値の範囲内となるよう前記電磁弁の開閉を制御可能である請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の過給機の洗浄装置。 - 前記アルカリ性洗浄剤が固体であり、
前記洗浄剤容器内の前記アルカリ性洗浄剤と隔離された位置に、前記アルカリ性洗浄剤よりも吸湿性の高い吸湿剤が配置される請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の過給機の洗浄装置。 - タービンケーシングで覆われており、内燃機関から導かれた排気ガスを受けて回転するタービンディスクおよびタービン翼から構成されたタービンの洗浄方法であって、
洗浄剤容器に収容されたアルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤を、所定のタイミングで前記排気ガスの入口側から前記タービンケーシング内に散布する工程と、
散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性物質の粒径及び密度に基づいて算出する工程と、
前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速を検知する工程と、
前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速が前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記タービンケーシング内が硫酸の酸露点を超える温度であるタイミングで前記アルカリ性洗浄剤が散布されるよう散布のタイミングを制御する工程と、
を備えるタービンの洗浄方法。 - 前記アルカリ性洗浄剤に含まれるアルカリ性物質の粒径を0.7μm以上40μm以下とする請求項11に記載のタービンの洗浄方法。
- 所定量の前記アルカリ性洗浄剤を、所定時間をかけて徐々に散布する請求項11又は請求項12に記載のタービンの洗浄方法。
- 前記タービン翼を通過した排気ガスに含まれる前記アルカリ性洗浄剤由来のアルカリ性物質を検出し、検出されたアルカリ性物質の量が所定値の範囲内となるよう前記所定のタイミングを制御する請求項11乃至請求項13のいずれかに記載のタービンの洗浄方法。
- 前記アルカリ性洗浄剤が固体である場合に、
前記洗浄剤容器内の前記アルカリ性洗浄剤と隔離された位置に、前記アルカリ性洗浄剤よりも吸湿性の高い吸湿剤を配置する請求項11乃至請求項14のいずれかに記載のタービンの洗浄方法。 - タービンケーシングで覆われており、内燃機関から導かれた排気ガスを受けて回転するタービンディスクおよびタービン翼から構成されたタービンの洗浄装置であって、
アルカリ性物質を含むアルカリ性洗浄剤が収容され、雑用空気を利用して該アルカリ性洗浄剤を前記タービンケーシング内に散布可能に前記タービンケーシングの前記排気ガスの入口側に接続された洗浄剤容器と、
前記アルカリ性洗浄剤の散布のタイミングを制御する制御部と、
前記洗浄剤容器の雑用空気入口に接続された電磁弁と、
を備え、
前記制御部が、
前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速を検知する検知手段と、
散布された前記アルカリ性洗浄剤が前記タービンに付着するための所定のガス流速を、前記アルカリ性洗浄剤の粒径及び密度に基づいて算出する演算手段と、
を備え、
前記検知手段で検知した前記タービン翼の外周部における前記排気ガスの流速データに基づき、該排気ガスの流速データが前記所定のガス流速以下まで減速し、且つ、前記タービンケーシング内が硫酸の酸露点を超える温度となるタイミングで、前記アルカリ性洗浄剤を散布するよう前記電磁弁の開閉を制御するタービンの洗浄装置。 - 前記アルカリ性洗浄剤に含まれるアルカリ性物質の粒径を0.7μm以上40μm以下とする請求項16に記載のタービンの洗浄装置。
- 前記電磁弁が、前記アルカリ性洗浄剤が徐々に散布されるよう所定時間かけて開放されるよう制御可能な請求項16又は請求項17に記載のタービンの洗浄装置。
- 前記タービン翼を通過した排気ガスの排出口である前記タービンケーシングの出口に、排気ガスに含まれる前記アルカリ性洗浄剤由来のアルカリ性物質を検出するアルカリ検出部を備え、
前記制御部が、前記アルカリ検出部で検出されたアルカリ性物質の量が所定値の範囲内となるよう前記電磁弁の開閉を制御可能である請求項16乃至請求項18のいずれかに記載のタービンの洗浄装置。 - 前記アルカリ性洗浄剤が固体であり、
前記洗浄剤容器内の前記アルカリ性洗浄剤と隔離された位置に、前記アルカリ性洗浄剤よりも吸湿性の高い吸湿剤が配置される請求項16乃至請求項19のいずれかに記載のタービンの洗浄装置。
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