JPS63198794A - 空気機械の負荷変動追従制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気機械の負荷変動追従制御装置に係り、特
に、負荷変動の激しいガス圧送設備に使用される昇圧機
構、例えば圧縮機の負荷変動追従制御に好適な空気機械
の負荷変動追従制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、多用途に使用されるガス圧送設備においては、
負荷使用量の変動は激しいが圧力は一定で使用する場合
が多い、このようなガス圧送設備の配管系には、複数台
の圧縮機が使用され、負荷変動に応じて圧縮機の容量ま
たは台数を調整する必要がある。

容量を調整するために、圧縮機は容量調整装置を有して
おり、遠心圧縮機の場合における容量制御の手段を、第
３図および第４図を参照して説明する。

ここに第３図は、従来のガス圧送設備における圧縮機の
容量制御装置の系統図、第４図は、第３図における圧縮
機の作動点特性図である。

第３図に示すように、従来のガス圧送設備では圧送本管
５の圧力が一定となるように、圧力制御装置６によって
複数台の圧縮機１，２．・・・・・・が制御される。

すなわち、負荷が減少したときには、圧送本管５の圧力
が上昇することになるので、圧力制御装置６によって各
圧縮機１，２の圧送量を減少させるように容量調整装置
（例えば吸入弁）３，４が絞られる。この結果、圧縮機
の作動点は、第４図に示すように、定風圧上のＡ点から
Ｂ点に移行し、さらに圧送＠（風量）を減少させる場合
には、サージング発生領域となる境界線（以下サージラ
インという）１１との交点である０点に移行することに
なる。

一方、サージライン１１における運転を防止させるため
に、サージライン１１の手前側に、圧気を大気に開放し
て無負荷運転をするような、いわゆる放風制御ライン１
２′を設け、この放風制御ライン１２′上のＤ点より小
風量側で圧縮機を運転させないように、第７３図に示す
放風装置！（例えば放風弁）８からガスを放出させるよ
う放風制御装＠７によって制御する。

この運転中の、各圧縮機の放風装置８からのガスの放出
量の総和量が、いずれかの圧縮機の容量より上廻オ）つ
た場合には、該当する圧縮機を停止させて圧縮機運転台
数の調整を行う。

なお、この種の装置に関するものとして、特開昭５８−
１５７９３号公報記載の圧縮機の無負荷運転制御装置が
知られている、 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の制御装ｂ！では、あるプラントなどの負荷使
用数の変動幅が大きい場合、ガス圧送配管系における圧
縮機の運転台数調整の過渡時に、圧送圧力状態における
放風運転となるため動力の損失となり、また、負荷変動
の繰返し頻度が高い場ｆには、圧縮機の起動停止頻度が
高くなるため、運転管理がわずられしいという問題およ
び装置の機械的寿命が短くなるという問題があり、これ
を防止するためには放風運転を継続させなければならな
いという問題があった。

本発明は、上記従東技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、負荷変動があるガス圧送設備における昇圧
機構（例えば圧縮機）の制御幅を拡大し、負荷減量時に
昇圧機構の減量幅を越えた領域においても圧送圧力状態
における族１！１ｉ１ｉ＄１転を防止させ、動力の損失
を低減し、装置の機械的寿命を向上しうる空気機械の負
荷変動追従制御装置を提供することを、その目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る空気機械の負
荷変動追従制御装置の構成は、負荷変動のあるガス圧送
配管系に複数の吸込口を有する多軸並列形の昇圧機構を
備え、当該昇圧機構の容量制御運転時に、当該昇圧機構
の作動点が、前記複数の吸込口にそれぞれ装備されてい
る容量調整装にした圧送圧力状態から切り離して絞り込
むための容量制御装置を設けたものである。

なお付記すると、上記目的は、１台の駆動機によって独
立した吸込口を有する複数の昇圧機構を駆動できる、例
えば多軸並列形の圧縮機における、各昇圧機構部を圧送
圧力状態から切離す容量制御機構を採用することによっ
て達成されるものである。

〔作用〕

圧縮機の昇圧機構部の吸込側に設置された容量調整装置
を絞ることにより、圧縮機の風量−風圧特性曲線は、先
に第４図に示したごとく、風量および圧力ともに減少す
る。したがって、負荷変動時に負荷が減少してきた場合
、圧縮機の作動点は、圧送状態圧力における放風制御ラ
インとの交点まで容量調整装置を絞ったのち、さらに絞
り込むと、圧力は圧送状態圧力より低下するとともに風
量も減少するにの状態において、圧縮機吐出ガスを大気
または吸込側へ放風装置を介して放出させることによっ
て圧送状７１１と切離すことができる。この運転状態に
おいては、圧送圧力放風状態に比較して仕事量が減少す
るため動力の損失の節約がはかられる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

ここに第１図は、本発明の一実施例に係る２軸並列形圧
縮機の容量制御装置の系統図、第２図は、第１図におけ
る圧縮機の作動点説明図である。第１図中、第３図と同
一符号のものは従来の装置と同等部分を示している。

第１図に示す装置は、先に従来技術を説明した第３図と
同様、ガス圧送設備に関するもので、圧力制御装置６に
よって、昇圧機端に係る複数台（第１図では２台を示す
）の圧縮機構部が制御されるものを示し、図中、実線矢
印はガスの流れ、破線矢印は制御信号系を示している。

なお、圧力制御装置［￥６は、設定圧と実測圧の偏差が
０となるように制御する。例えば圧力指示調節計を用い
るもので、６ａは、プロセス圧力を電子信号に変換させ
る圧力変換器である。

第１図において、圧縮機は、駆動機１３によって駆動さ
れ、独立した吸込口１４−ａおよび１４−ｂを有する圧
縮機構部１０−ａおよび１０−ｂによって構成される２
軸通列形圧縮機１０を示す。

前記圧力制御装置６によって、各独立した前記圧縮機構
部１０−ａおよび１０−ｂの吸込側に設置されている容
量調整装置（例えば吸込絞り弁）３　　ａおよび：（−
ｂが作動し、負荷変動に応じて圧送本管５の圧力が一定
となるよう圧送量を制御するものである。

圧力制御装置６の制御信号の途中にある９は、第２図に
示すサージライン１１　（１１−８，１１−ｂの総称）
よりわずかに大風量側になるように、圧送圧力と流量の
信号から演算処理される放風制御ラインに係る容量制御
ライン１２（１２−ａ。

１２−ｂの総称）を設定するための容量制御装置である
。この容量制御装置９は、例えばプログラム演算処理タ
イプの流量指示調節計を用いるもので、９ａ、９ｂは、
プロセス流量を電子信号に変換させる流量変換器である
。容量制御装置９は、流量と圧力の２信号により制御す
る、いわゆるカスケード制御装置９Ａ、９Ｂを具備して
いる。これら容量制御装置９は、プラントの負荷変動時
に負荷量が減少した場合に、圧縮機１０の作動点が第２
図に示す容量制御ライン１２　（１２−ａ。

１２−ｂ）に到達したときには、圧力制御装置６からの
圧力制御信号をカットして、容量ｉ１［装置（吸込絞り
弁）３−ａ、３−ｂを保持させる制御、および圧送圧力
状態より切離して容量調整装置３−ａ、３−ｂを絞り込
むと同時に放風装置（例えば放風弁）８−ａ、８−ｂを
開いてガスを放出させる制御を行うものである。

このような構成の圧縮機の容量制御装置の、特に負荷変
動追従制御動作について説明する。

第２図に示す圧縮機の作動点説明図は、状態■は、圧縮
機構部１０−ａ、１０−ｂいずれも圧送の状態で、その
それぞれの作動点と圧縮機構部１０−ａ、１．０−ｂ組
合せた状態とを横軸に風量、縦軸に圧力をとって示して
いる。また状態■は、圧縮機構部１０−ａが圧送状態圧
力、風量から切離された最小放出開度制御状態を示すも
のである。

２軸並列形圧縮機】、０は、独立した吸込口１４ｎおよ
び１４−ｂを有する圧縮機構部１０−８および１０−ｂ
が並列に作動しているため、第２図の状態■に示すごと
く、それぞれの圧縮機構部の定風圧上における最大風量
をＱａおよびＱｂとし、定風圧−ににおける容量制御ラ
イン１２−ａおよび１２−ｂ作動点における絞り風量を
１　／　２　Ｑａおよび１　／　２　Ｑｂとすれば、こ
の圧縮機の全体の定風圧上の作動範囲風量は、最小風量
のとき１／２　（Ｑａ　＋　Ｑｂ　）　、最大風量のと
き（Ｑｌｌ　＋Ｑｂ　）で、その間となる。

したがって、２軸通列形圧縮機１０全体の作動範囲に対
して負荷変動追従時には、それぞれの圧縮機構部１０−
８および１０−ｂの容量調整装置（吸込絞り弁）３−ａ
および３−ｂに追従優先順位を設けるよう圧力制御装置
６からの圧力制御信号に対して容量制御装置９を制御さ
せ、負荷減量制御時において順次追従制御させて両者と
も容量制御ライン１２−８および１２−ｂに到達した場
合に、第２図の「状態■」に示すごとく、最初に容量制
御ライン１２−　；ｉに到達保持していた容量調整装置
；３−ａを圧送状態圧力、風量から切離して最小放出開
度状態に絞り込むと同時に、放出装置８−ａ　（放風弁
）よりこの最小放出ガスを放出させる制御をする。この
場合、後から容欲制御ライン１２−ｂに到達した容量？
１４整装置３−ｂは第２図の「状態■」に示すように圧
送状態制御を継続する。

さらにプラントの負荷が減少して追従制御をする場合に
は、後から容量制御ラインに到達した容量調整装置３−
ｂも、先に容量制御ラインに到達して圧送状態より切離
した制御と同様に制御する。

なお、負荷増量制御時には、上記減量制御時と全く逆順
序の制御である。

したがって、２軸位列形遠心圧縮機１０に本制御方式を
採用すると、前述の独立した圧縮機構部］０−８および
１０−ｂの容量を同一とすれば、圧送状態の運転制御幅
は従来の制御方式の運転制御幅の２倍に拡大する。また
、負荷減量時に圧縮機の減量幅を越える減量領域におい
ても、圧送状態における放風運転を防止できるため、動
力の損失を軽減できる。この場合、圧送状態切離し時の
動力は一般に吐出圧力が５〜８ｋｇ／ｃｄＧ程度の動力
空気源用の場合、圧送状態放風運転時の約４０％である
。

本実施例によれば、負荷変動があるガス圧送設備におい
て、圧縮機の運転制御幅が拡大するので運転管理のオ）
ずられしさが防止でき、また、負荷減量時に圧縮機の減
量幅を越えた領域においても圧送状態数風量運転を防止
できるため、動力の損失を節約できる効果がある。

なお、前述の実施例では、ガス圧力設備における２軸位
列形圧縮機の例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、負荷変動のあるガス圧送配管系
における多軸並列形の昇圧機構、例えばブロワ等空気機
械に広く適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、負荷変動があるガ
ス圧送設備における昇圧機構（例えば圧縮機）の制御幅
を拡大し、負荷減量時に昇圧機構の減量幅を越えた領域
においても圧送圧力状態における放風運転を防止させ、
動力の損失を低減し、装置の機械的寿命を向上しうる空
気機械の負荷変動追従制御装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る２軸位列形圧縮機の
容量制御装置の系統図、第２図は、第１図における圧縮
機の作動説明図、第３図は、従来のガス圧送設備におけ
る圧縮機の容量制御装置の系統図、第４図は、第；３図
における圧縮機の作動点特性図である。 ３−ａ、３−ｂ・・・容量調整装置、５・・・圧送本管
、６・・・圧力制御装置、８−ａ、８−ｂ・・・放風装
置、９・・・容量制御装置、】０・・・２軸位列形圧縮
機、１．０−ａ、　１’０−ｂ−−・圧縮機構部、１２
−ａ。 １２−　ｂ−・・容量制御ライン、１４−ａ、１４−ｂ
・・・吸込口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、負荷変動のあるガス圧送配管系に複数の吸込口を有
   する多軸並列形の昇圧機構を備え、当該昇圧機構の容量
   制御運転時に、当該昇圧機構の作動点が、前記複数の吸
   込口にそれぞれ装備されている容量調整装置の作動限界
   に係る放風制御ラインに到達したときに、前記容量調整
   装置の動作を、吐出圧力を基にした圧送圧力状態から切
   り離して絞り込むための容量制御装置を設けたことを特
   徴とする空気機械の負荷変動追従制御装置。