JPH0125908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、１段圧縮機の吸込側に設けられた吸
込絞り弁の開度を調整して容量調整を行なう容積
式多段形圧縮機における、経済的な運転を可能と
した容量調整方法に関するものである。

この種、容積式圧縮機においては、P_A・V_A＝
P_B・V_Bなる関係があるため、１段圧縮機の吸込
量を絞ると１段圧縮機の吸込圧が低下し中間段圧
が低下する。そして、知られているように中間段
圧を低下させると動力が低下する。したがつて、
１段圧縮機の吸込量を少なくすることが、動力回
収の点から経済的である。

しかしながら、１段圧縮機の吸込量を少なくす
ると、前段圧縮機は何の問題もないが、最終段圧
縮機における吸込圧と吐出圧との差圧が大きくな
り、また、吐出温度が過大となるため、最終段圧
縮機の使用条件から、前記絞り弁開度を設定する
にあたつては、前記差圧制限および吐出温度制限
が課せられている。すなわち、この吐出温度の過
上昇は、圧縮機のシヤフト等における軸封部等必
要個所のクリアランスの確保を困難にし、また、
差圧の過大化は部品の機械的強度に大きく影響す
るので、機械の設計時にこれらを制限するもので
ある。

そして、一般的には最終段圧縮機の吐出側管路
に設けた圧力検出器からの信号により１段圧縮機
の吸込絞り弁開度を調整する場合、最終段圧縮機
と吸込側と吐出側に設けた差圧スイツチと、吐出
側に設けた温度スイツチとによつて、前記絞り弁
開度を規制するようにしている。

ところで、従来、吸込絞り弁による最少吸込流
量あるいは最少吸込圧は、前述した理由に基いて
最終段圧縮機の安全度を見込んで余裕をもつて設
定されており、前記絞り弁の開度は更に小さくす
ることが可能な場合が多い。

すなわち、設計吐出圧力を運転圧力より高く
選定している場合、容量調節を行なつたとき吐
出圧力が設計吐出圧力以下に下がるプロセス等が
あり、これらの場合、上記安全度にかなり大幅な
余裕が存在するので、最大絞り弁開度を更に少な
くすることが本来的に可能であるにも拘わらず、
従来では何の対策も施されていなかつた。つま
り、それだけ動力回収を無駄にしていたものであ
る。

すなわち、設計吐出圧力で吸込絞り弁開度の最
小値を設定する容積形圧縮機ではターボ機械と異
なり、設計吐出圧力より下げて運転しても問題が
ないという特徴を有している。

ところが、吐出圧力が変動する場合でも、吐出
圧力の最大値を設計吐出圧力として吸込絞り弁開
度の最小値が設定されるのが一般的であり、本来
的には吐出圧力が下がれば吸込絞り弁開度の最小
値は下げられるにも拘わらず、従来は上記吐出圧
力最大値（設計吐出圧力）の開度で機械的に制限
されていた。

吐出圧力が一定であれば問題はないのである
が、現実的には流量に応じてプロセスラインの抵
抗が変化するケースが多いから、流量に応じてプ
ロセスラインの抵抗が変化するケースが多いの
で、それに伴つて吐出圧力が変動するのが一般的
であり、その場合に上記問題を呈する。

本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、圧縮機の運転の
実体に応じて常に絞り弁開度の限界値を最小と
し、極力動力回収を行なつて経済的な運転を行な
わしめるようにした容積式多段形圧縮機の容量調
整方法を提供することにある。

つぎに、本発明を一実施例である第１図にした
がつて説明する。

図面は、本発明を３段形圧縮機に適用した場合
を示し、１Ａ，１Ｂ，１Ｃはその各段の圧縮機を
示し、１段圧縮機１Ａの吸込側管路２に絞り弁３
が設けられ、この絞り弁３は下記する３段圧縮機
１Ｃの吐出側管路４に設けた圧力検出器５からの
容量信号６により開度調整されるようになつてい
る。

また、最終(3)段圧縮機１Ｃの吸込側と吐出側に
は各々圧力を検出して発信する圧力発信器７ａ，
７ｂが取付けてあり、各圧力発信器７ａ，７ｂは
演算器８に接続されている。また、この演算器８
は差圧演算器８ａ、圧力比演算器８ｂとからな
る。前記差圧演算器８ａは前述したように最終段
圧縮機１Ｃの吸込，吐出圧の差圧（P2−P1）が
所定圧力差以上になるのを検出するものであり、
圧力比演算器８ｂは吐出温度がその一次要因であ
る圧力比で決まるため、この圧力比から吐出温度
を予測し、危険温度に達するのを検出するもので
ある。

すなわち、圧縮機の吐出温度TDは一般に次式
で求められる。

ここに PS：吸込圧力（Kg／cm²Ａ） PD：吐出圧力（Kg／cm²Ａ） TS：吸込温度 ηc：冷却系数 ηad：断熱効率 Ｋ：ガスの比熱比（定圧比熱／定容比熱） なお、断熱効率ηad，冷却係数ηcはほぼ一定で
あるから吐出温度は圧力比PD／PSに依存する。特 に、スクリユ圧縮機では吐出温度に制限があるた
め、その吐出温度に影響する圧力比を制限するも
のである。

前記両演算器８ａ，８ｂからの検出信号は第１
セレクター９に入力され、いずれか一方が限界値
に達したとき、その限界値信号を前記容量信号系
に設けた第２セレクター１０に入力する。

ここで、圧縮機の機械的使用制限を決定する主
因子は、シヤフト等の部品の強度および必要箇所
のクリアランスの確保であり、前者は差圧を、後
者は吐出温度を制限すれば良い。このうち、吐出
温度は前述の如く圧力比に依存するので圧力比で
制限している。なお、吐出温度スイツチによる制
限でも良いが温度検出遅れがあり急激な圧力変動
に対してはリミツタとしての機能を満足しないた
め圧力比による方法が現実的である。ただし、吐
出温度の低い圧縮機では吐出温度スイツチでも使
用することは可能である。

そして、この第２セレクター１０に、前記限界
値が入力されると、前記圧力検出器５からの信号
をその状態に保持し、前記絞り弁３の開度を固定
する。

したがつて、限界値信号が第２セレクター１０
に入力されるまで、圧力検出器５からの信号に基
いて絞り弁３は閉じる。すなわち、絞り弁３は許
容限界まで閉じられることになる。

なお、吐出温度の低い安定した圧縮にあつて
は、前記圧力比演算器８ｂにかえて吐出温度発信
器としてもよく、また、差圧スイツチ１１、温度
スイツチ１２等の保護装置を設けてもよい。

また、必要に応じて、前記圧力検出器５より手
前に、前記絞り弁３より手前に連通するバイパス
路１３を設け、前記圧力検出器５からの信号によ
り圧力調整弁１４を設けて１段圧縮機１Ａの吸込
側にバイパスし、あるいは、直接大気に放出する
ようなラインを追加してもよい。図において、１
５は濾過器、１６は冷却器である。

以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、絞り弁の絞り量は、圧縮機の実際の運転情況
に応じて限度一杯まで絞られることになり、従来
のように、運転状況等に関係なく一律に規制され
るものでないため、それだけ動力の回収が図れ、
圧縮機を経済的に運転することができる。すなわ
ち前述の如く、容量調整時には如何に中間段圧を
下げるかが省エネルギにとつて重要となる。ま
た、中間段圧は吸込弁絞り時の圧送量に比例する
故に吐出圧力が低くなれば中間段圧を規定値以下
に下げることができる（吐出圧力が下がれば差
圧，圧力比共低下するため中間段圧を規定値以下
に下げることができる。）中間段圧差を下げるこ
とができれば１段バイパスによる容量調整巾が大
きくなることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る容積式多段形圧縮機の
容量調整方法を示す系統図でである。 １Ａ，１Ｂ，１Ｃ…各段圧縮機、３…吸込絞り
弁、５…圧力調整弁、７ａ，７ｂ…圧力発信器、
８ａ…差圧演算器、８ｂ…圧力比演算器、９，１
０…セレクター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容積式多段形圧縮機における１段圧縮機の吸
   込側に設けられた吸込絞り弁の開度を調整して許
   容任意容量の圧縮気体を送り出し、必要に応じて
   最終段圧縮機の吐出側から１段圧縮機の吸込側に
   圧縮気体をバイパスして戻すか、あるいは大気に
   放出することにより容量調整する吸込絞り弁方式
   の容量調整方法において、前記吸込絞り弁の絞り
   量をプロセスラインの圧力変動に応じて吸込絞り
   弁の開度を増減するように出力される容量信号で
   調整するとともに、該容量信号の最大値を最終段
   圧縮機の吸込，吐出側間の所定差圧あるいは所定
   吐出温度によつて定められる限界値信号により規
   制することを特徴とする容積式多段形圧縮機の容
   量調整方法。