JPH11148483A - Vertical shaft multi-stage pump - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce axial thrusting force applied to a main spindle when a pump is started. SOLUTION: This multi-stage pump is so constituted as to be provided with a thrust balancing mechanism and a plurality of impellers, and as to be disposed in the inside of a pump column of a liquefied gas tank. In this case, as an impeller, a single liner type impeller 20 having a liner part only at its suction side, and a both liner type impeller 30 having a balance hole 31 and both liner parts 32 and 33 at its suction and back face sides, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＮＧ、ＬＰＧ等
の液化ガスの貯蔵、払出、気化設備等に設置して液化ガ
スの加圧、払出用に使用される立軸多段ポンプに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical multi-stage pump used for pressurizing and discharging a liquefied gas by installing it in a facility for storing, discharging and vaporizing a liquefied gas such as LNG and LPG.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、液化ガスを貯蔵する液化ガスタ
ンクにあっては、このタンクの内部に円筒状のポンプコ
ラムをワイヤ等を介して垂下し、このポンプコラムの内
部に前記液化ガスを昇圧させて外部に吐出す立軸多段ポ
ンプを配置することが広く行われている。2. Description of the Related Art For example, in a liquefied gas tank for storing a liquefied gas, a cylindrical pump column is suspended via a wire or the like inside the tank, and the liquefied gas is pressurized inside the pump column. It is widely practiced to dispose a vertical shaft multi-stage pump that discharges to the outside.

【０００３】図３は、この種の立軸多段ポンプの従来の
一般的な構成を示すものである。立軸多段ポンプは、吸
込みケーシング２と、多段状に設けられた複数のポンプ
ケーシング３と、モータケーシング４等とを備えてお
り、これらは液体ガスタンク（図示せず）内に垂下され
た円筒状のポンプコラム１の内部に配置されるようにな
っている。FIG. 3 shows a conventional general configuration of this type of a vertical multi-stage pump. The vertical shaft multi-stage pump includes a suction casing 2, a plurality of pump casings 3 provided in a multi-stage shape, a motor casing 4, and the like. These are cylindrical tubes suspended in a liquid gas tank (not shown). It is arranged inside the pump column 1.

【０００４】前記各ケーシング２，３，４内には、主軸
５が回転自在に配置されており、この主軸５は、上部軸
受６、中間軸受７、下部軸受８、上部モータ軸受９及び
下部モータ軸受１０により回転自在に支承されている。
そして、前記吸込みケーシング２およびポンプケーシン
グ３内には、複数段（図示では６段）の羽根車１１ａ〜
１１ｆが前記主軸５に固定されて配置されている。一
方、前記モータケーシング４内にはモータステータ１２
が配置され、主軸５にはモータステータ１２に対向して
モータロータ１３が固定されている。In each of the casings 2, 3, and 4, a main shaft 5 is rotatably arranged. The main shaft 5 includes an upper bearing 6, an intermediate bearing 7, a lower bearing 8, an upper motor bearing 9, and a lower motor. It is rotatably supported by a bearing 10.
In the suction casing 2 and the pump casing 3, a plurality of (six in the figure) impellers 11a to 11a are provided.
11 f is fixedly arranged on the main shaft 5. On the other hand, a motor stator 12 is provided in the motor casing 4.
, And a motor rotor 13 is fixed to the main shaft 5 so as to face the motor stator 12.

【０００５】最終段の羽根車１１ｆの背面側には、スラ
ストバランス機構１４が備えられている。このスラスト
バランス機構１４は、この例では、モータケーシング４
に固定された静止板１５と、静止板１５の端面と対向す
る羽根車１１ｆの背面と、モータケーシング４に固定さ
れた上部ウエアリング１６と、ポンプケーシング３に固
定された下部ウエアリング１７と、羽根車１１ｆの背面
と静止板１５とモータケーシング３によって形成された
上部チャンバ１８とから構成されている。上部ウエアリ
ング１６と下部ウエアリング１７により固定絞り部を、
羽根車１１ｆの背面と静止板１５とバランス室１８とに
より可変絞り部をそれぞれ形成して、この自動平衡機能
で運転中の軸スラスト力をバランスさせるようになって
いる。[0005] A thrust balance mechanism 14 is provided on the rear side of the last stage impeller 11f. In this example, the thrust balance mechanism 14
A stationary plate 15, a rear surface of the impeller 11 f facing the end face of the stationary plate 15, an upper wear ring 16 fixed to the motor casing 4, and a lower wear ring 17 fixed to the pump casing 3. It comprises a back surface of the impeller 11f, a stationary plate 15, and an upper chamber 18 formed by the motor casing 3. The fixed throttle section is formed by the upper wear ring 16 and the lower wear ring 17,
A variable throttle portion is formed by the back surface of the impeller 11f, the stationary plate 15, and the balance chamber 18, and the auto-balancing function balances the axial thrust force during operation.

【０００６】前記羽根車１１ａ〜１１ｆは、ポンプの軸
方向に沿った寸法を短くするため、図４に示すように
（なお、同図は羽根車１１ｂ〜１１ｅのみを示してい
る）、吸込み側にライナ部２１を有し、このライナ部２
１にポンプケーシング３に取付けたライナリング２２を
近接させて配置することで、高圧部と低圧部との間の絞
り部を形成する片ライナ型羽根車２０が使用されてい
る。The impellers 11a to 11f are arranged on the suction side as shown in FIG. 4 (only the impellers 11b to 11e are shown in FIG. 4) in order to shorten the dimension along the axial direction of the pump. Has a liner portion 21 and the liner portion 2
A single-liner type impeller 20 is used in which a liner ring 22 attached to the pump casing 3 is disposed close to the first liner 1 to form a throttle portion between a high-pressure portion and a low-pressure portion.

【０００７】これによって、吸込みケーシング２に吸い
込まれた液体ガスは、各段の羽根車１１ａ〜１１ｆで順
次昇圧された後、ポンプコラム１の内部に流れ込み、こ
のポンプコラム１に設けられた吐出管（図示せず）から
順次外部に吐出されるようになっている。As a result, the liquid gas sucked into the suction casing 2 is sequentially pressurized by the impellers 11a to 11f at the respective stages, and then flows into the inside of the pump column 1, where the discharge pipe provided in the pump column 1 is provided. (Not shown), the liquid is sequentially discharged to the outside.

【０００８】ここに、前記立軸多段ポンプにあっては、
ポンプ起動時にポンプ吐出ラインの背圧が液レベルのみ
の低圧であるため、ポンプ運転点で過大流量域となる。
そして、片ライナ型羽根車２０にあっては、図２に示す
ように、ポンプ起動時に大水量側で下向きの荷重Ｗｋが
発生し、この荷重が、図４に示すように、各段毎に加算
されて、主軸５に下向きの大きな軸スラスト力が作用す
る。図２において、横軸は流量を、縦軸はスラスト荷重
をそれぞれ表す。一方、前記スラストバランス機構１４
は、ポンプが所定の吐出圧力を発生した状態で機能する
ようになっている。Here, in the vertical multi-stage pump,
Since the back pressure of the pump discharge line is low only at the liquid level when the pump is started, an excessive flow rate region occurs at the pump operating point.
Then, in the single-liner type impeller 20, as shown in FIG. 2, a downward load Wk is generated on the large water flow side when the pump is started, and this load is applied to each stage as shown in FIG. As a result, a large downward axial thrust force acts on the main shaft 5. In FIG. 2, the horizontal axis represents the flow rate, and the vertical axis represents the thrust load. On the other hand, the thrust balance mechanism 14
Is designed to function when the pump generates a predetermined discharge pressure.

【０００９】このため、前記中間軸受７として玉軸受を
使用し、この玉軸受（中間軸受７）でポンプ起動時に前
記主軸５に作用する過渡的な軸スラスト力を支えるよう
にしているが、これでは、中間軸受７に過大な荷重が負
荷されて、この寿命の低下に繋がってしまう。For this reason, a ball bearing is used as the intermediate bearing 7, and this ball bearing (intermediate bearing 7) supports a transient axial thrust force acting on the main shaft 5 when the pump is started. In this case, an excessive load is applied to the intermediate bearing 7, which leads to a reduction in the service life.

【００１０】そこで、ポンプ停止時に液化ガスがポンプ
内部へ逆流してしまうことを防止して、ポンプ起動と同
時にポンプの吐出圧が定格吐出圧近くになるようにした
り、過渡的な軸スラスト力を支える玉軸受として、単列
深溝型玉軸受を復列配置したものを使用して、玉軸受の
負荷能力を増大させるようにしたもの等がある。Therefore, it is possible to prevent the liquefied gas from flowing back into the pump when the pump is stopped, to make the discharge pressure of the pump close to the rated discharge pressure simultaneously with the start of the pump, or to reduce the transient axial thrust force. As a supporting ball bearing, there is a type in which a single row deep groove type ball bearing is used in a back-to-back arrangement to increase the load capacity of the ball bearing.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、そのいずれもが対症療法的なもので、根本的に
ポンプ起動時に主軸に作用する軸スラスト力そのものを
低減させるようにしたものではないため、特殊な構造で
あったり、実現性に乏しいものであった。However, all of the above conventional examples are symptomatic treatments, and do not fundamentally reduce the axial thrust force acting on the main shaft when the pump is started. Therefore, it has a special structure or lacks feasibility.

【００１２】例えば、過渡的な軸スラスト力を支える玉
軸受として、単列深溝型玉軸受を復列配置したものを使
用すると、軸受の組合せや接触面の摺り合わせ等の面で
品質管理に多大の労力を必要としてコストアップに繋が
ってしまうばかりでなく、製品のばらつきを考えた場
合、軸受に過大な荷重が掛かることに変わりがないた
め、最悪の場合には、１個の軸受での一定の負荷能力も
考慮する必要があって、益々過大な品質を求めるように
なると考えられる。しかも、コラムタイプの場合、コラ
ム内の液レベルがスラストバランスに至るまでに数分か
かることから、更に苛酷である。For example, when a single row deep groove type ball bearing is used as a ball bearing for supporting a transient axial thrust force in a back row arrangement, a great deal of quality control is required in terms of the combination of bearings and the sliding of contact surfaces. Not only leads to increased costs due to the need for labor, but also in consideration of product variations, an excessive load is still applied to the bearings. It is necessary to take into account the load capacity of the car, and it is thought that the quality will be required more and more. Moreover, in the case of the column type, it takes several minutes for the liquid level in the column to reach the thrust balance, which is even more severe.

【００１３】本発明は上述の事情に鑑み、ポンプ起動時
に主軸に加わる軸スラスト力そのものを軽減させること
ができる立軸多段ポンプを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a vertical multi-stage pump capable of reducing the axial thrust force applied to the main shaft when the pump is started.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の立軸多段ポンプは、スラストバランス機構
と複数の羽根車を備え、液化ガスタンクのポンプコラム
内に配置される立軸多段ポンプにおいて、前記羽根車と
して、吸込み側のみにライナ部を有する片ライナ型羽根
車と、バランスホールを備え吸込み側と背面側にライナ
部を有する両ライナ型羽根車とを備えたことを特徴とす
るものである。In order to achieve the above object, a vertical multi-stage pump according to the present invention comprises a thrust balance mechanism and a plurality of impellers, and is disposed in a pump column of a liquefied gas tank. As the impeller, a single-liner type impeller having a liner portion only on the suction side, and a double liner type impeller having a balance hole and having a liner portion on the suction side and the back side are provided. is there.

【００１５】これにより、ポンプ起動時に片ライナ型羽
根車の大水量側に発生する下向きの荷重と、両ライナ型
羽根車の大水量側に発生する上向きの荷重とを互いに相
殺させて、主軸に作用する軸スラスト力そのものを低減
させることができる。[0015] Thus, the downward load generated on the large water flow side of the single liner type impeller when the pump is started and the upward load generated on the large water flow side of both liner type impellers cancel each other, and The acting axial thrust force itself can be reduced.

【００１６】ここに、ポンプ起動時に前記片ライナ型羽
根車の大水量側に下向きに発生する各段当りの荷重をＷ
ｋ、片ライナ型羽根車の段数をＮｋ、ポンプ起動時に前
記両ライナ型羽根車の大水量側に上向きに発生する各段
当りの荷重をＷｒ、両ライナ型羽根車の段数をＮｒとし
た時、Ｗｋ・Ｎｋ≒Ｗｒ・Ｎｒの式が成り立つように前
記各値を設定することが好ましく、これにより、ポンプ
起動時に主軸に作用する軸スラスト力をバランスさせる
ことができる。Here, when the pump is started, the load per stage generated downward on the large water flow side of the single liner type impeller is W
k, the number of stages of the single-liner type impeller is Nk, the load per stage generated upward on the large water volume side of the two liner-type impellers when the pump is started is Wr, and the number of stages of the both liner-type impellers is Nr. , Wk · Nk ≒ Wr · Nr are preferably set so that the axial thrust force acting on the main shaft at the time of starting the pump can be balanced.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図３に示す立軸多段ポンプ
に適用した本発明の実施の形態を図１を参照して説明す
る。即ち、この実施の形態は、図３に示すように、ポン
プケーシング３内に複数段（図示では６段）の羽根車１
１ａ〜１１ｆが主軸５に固定されて配置されている立軸
多段ポンプに適用したもので、これらの羽根車１１ａ〜
１１ｆの内、第１段〜第３段の羽根車１１ａ〜１１ｃと
して、図１に示す両ライナ型羽根車３０を、第４段〜第
６段の羽根車１１ｄ〜１１ｆとして、同じく片ライナ型
羽根車２０をそれぞれ使用したものである。なお、図１
は、羽根車１１ｂ〜１１ｅのみを示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention applied to a vertical multi-stage pump shown in FIG. 3 will be described below with reference to FIG. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of (six in FIG.
1a to 11f are applied to a vertical shaft multi-stage pump fixed to the main shaft 5, and these impellers 11a to 11f
11f, the two-liner type impeller 30 shown in FIG. 1 is used as the first to third stage impellers 11a to 11c, and the single-liner type impeller is used as the fourth to sixth stage impellers 11d to 11f. The impeller 20 is used. FIG.
Shows only the impellers 11b to 11e.

【００１８】ここに、前記両ライナ型羽根車３０は、吸
込み側と背面側とを連通するバランスホール３１を備
え、吸込み側に第１のライナ部３２を、背面側に第２の
ライナ部３３をそれぞれ有している。そして、前記第１
のライナ部３２に第１のライナリング３４を、第２のラ
イナ部３２に第２のライナリング３５をそれぞれ近接さ
せて配置している。The two-liner type impeller 30 has a balance hole 31 communicating the suction side and the back side, and has a first liner portion 32 on the suction side and a second liner portion 33 on the back side. Respectively. And the first
The first liner ring 34 and the second liner ring 35 are arranged close to the second liner part 32 and the second liner part 32, respectively.

【００１９】このように構成した両ライナ型羽根車３０
にあっては、図２に示すように、ポンプ起動時に大水量
側で上向きの荷重Ｗｒ（段当り）が発生する。一方、片
ライナ型羽根車２０にあっては、前述のように、ポンプ
起動時に大水量側で下向きの荷重Ｗｋ（段当り）が発生
する。The double-liner type impeller 30 constructed as described above
In FIG. 2, as shown in FIG. 2, an upward load Wr (stage contact) is generated on the large water flow side when the pump is started. On the other hand, in the single-liner type impeller 20, as described above, a downward load Wk (stage contact) occurs on the large water flow side when the pump is started.

【００２０】これにより、ポンプ起動時に片ライナ型羽
根車２０の大水量側で発生する下向きの荷重と、両ライ
ナ型羽根車３０の大水量側で発生する上向きの荷重とを
互いに相殺させて、主軸５に作用する軸スラスト力その
ものを低減させることができる。Thus, the downward load generated on the large water flow side of the single-liner type impeller 20 and the upward load generated on the large water flow side of the two liner-type impellers 30 when the pump is started are mutually offset. The axial thrust force acting on the main shaft 5 itself can be reduced.

【００２１】ここに、ポンプ起動時に片ライナ型羽根車
２０の大水量側で下向きに発生する各段当りの荷重をＷ
ｋ、片ライナ型羽根車２０の段数をＮｋ、ポンプ起動時
に前記両ライナ型羽根車３０の大水量側で上向きに発生
する各段当りの荷重をＷｒ、両ライナ型羽根車３０の段
数をＮｒとした時、Ｗｋ・Ｎｋ≒Ｗｒ・Ｎｒの式が成り
立つように各値を設定することにより、ポンプ起動時に
主軸５に作用するスラスト力をバランスさせることがで
きる。Here, the load per stage generated downward on the large water flow side of the single liner type impeller 20 when the pump is started is represented by W
k, the number of stages of the single liner type impeller 20 is Nk, the load per stage generated upward on the large water volume side of the two liner type impellers 30 when the pump is started is Wr, and the number of stages of the both liner type impellers 30 is Nr. By setting each value so that the equation of Wk · Nk ≒ Wr · Nr holds, the thrust force acting on the main shaft 5 at the time of starting the pump can be balanced.

【００２２】なお、この実施の形態にあっては、片ライ
ナ型と両ライナ型の２種類の羽根車が必要となるととも
に、ポンプの軸方向の寸法が若干長くなるが、ポンプ起
動時のみならず定常運転時にあっても、主軸に作用する
軸スラスト力そのものを低減させることができる。In this embodiment, two types of impellers, a single liner type and a double liner type, are required, and the axial dimension of the pump is slightly longer. Even during normal operation, the axial thrust force acting on the main shaft itself can be reduced.

【００２３】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
羽根車として、片ライナ型と両ライナ型を組合せて使用
することにより、ポンプ起動時のみならず定常運転時に
主軸に作用する軸スラスト力を大幅に低減させることが
でき、これによって、軸受の寿命を延ばすとともに、ポ
ンプの信頼性を増大させることができる。As described above, according to the present invention,
By using a combination of single liner type and double liner type as the impeller, it is possible to greatly reduce the axial thrust force acting on the main shaft not only at the time of starting the pump but also at the time of steady operation. And the reliability of the pump can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施の形態の羽根車の配置状態の概要
を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an outline of an arrangement state of an impeller according to an embodiment of the present invention.

【図２】片ライナ型羽根車と両ライナ型羽根車における
軸スラスト力と流量との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the axial thrust force and the flow rate in a single liner type impeller and both liner type impellers.

【図３】従来の立軸多段ポンプの縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a conventional vertical shaft multi-stage pump.

【図４】図３における羽根車の配置状態の概要を示す断
面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an outline of an arrangement state of the impeller in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ポンプコラム ３ ポンプケーシング ４ モータケーシング ５ 主軸 ６，７，８，９，１０ 軸受 １１ａ〜１１ｆ 羽根車 １４ 軸スラスト平衡装置 １５ バランスディスク部 １６ スライドプレート ２０ 片ライナ型羽根車 ２１ ライナ部 ２２ ライナリング ３０ 両ライナ型羽根車 ３１ バランスホール ３２，３３ ライナ部 ３４，３５ ライナリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump column 3 Pump casing 4 Motor casing 5 Main shaft 6,7,8,9,10 Bearing 11a-11f Impeller 14 Shaft thrust balance device 15 Balance disk part 16 Slide plate 20 Single liner type impeller 21 Liner part 22 Liner ring 30 Double liner type impeller 31 Balance hole 32,33 Liner part 34,35 Liner ring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 スラストバランス機構と複数の羽根車を
備え、液化ガスタンクのポンプコラム内に配置される立
軸多段ポンプにおいて、 前記羽根車として、吸込み側のみにライナ部を有する片
ライナ型羽根車と、バランスホールを備え吸込み側と背
面側にライナ部を有する両ライナ型羽根車とを備えたこ
とを特徴とする立軸多段ポンプ。1. A vertical multi-stage pump provided with a thrust balance mechanism and a plurality of impellers and arranged in a pump column of a liquefied gas tank, wherein the impeller has a single-liner type impeller having a liner portion only on a suction side. A multi-stage pump having a balance hole, a double-liner type impeller having a liner portion on the suction side and a liner portion on the back side. 【請求項２】 ポンプ起動時に前記片ライナ型羽根車の
大水量側で下向きに発生する各段当りの荷重をＷｋ、片
ライナ型羽根車の段数をＮｋ、ポンプ起動時に前記両ラ
イナ型羽根車の大水量側で上向きに発生する各段当りの
荷重をＷｒ、両ライナ型羽根車の段数をＮｒとした時、
Ｗｋ・Ｎｋ≒Ｗｒ・Ｎｒの式が成り立つように前記各値
を設定したことを特徴とする請求項１記載の立軸多段ポ
ンプ。2. The load per stage generated downward on the large water volume side of the single liner type impeller at the time of starting the pump is Wk, the number of stages of the single liner type impeller is Nk, and the two liner type impellers are used at the time of starting the pump. When the load per stage generated upward on the large water volume side is Wr, and the number of stages of both liner type impellers is Nr,
2. The vertical multi-stage pump according to claim 1, wherein the values are set so that the following equation is satisfied: Wk · Nk ≒ Wr · Nr.