JPH02123299A - 遠心圧縮機の制御装置 - 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］ この発明は遠心圧縮機に係り、特に遠心圧縮機を電流制
御で効率よく且つ好適に運転させる遠心圧縮機の制御装
置に関する。

［従来の技術］ 一定圧力のサービス空気を効率よく生成し、生成したサ
ービス空気をユーザー（プラント）に安定供給する空気
圧ａｍとして遠心圧縮機がある。

一般的な遠心圧縮機を第４図のフローシートに示す。

図示するように、遠心式圧縮機１の吸込側に、遠心式圧
縮機１の羽根車に対する吸込み空気の流量を変えて遠心
式圧縮機１の圧力曲線を変えるガイドベーン２を設け、
遠心式圧縮機１の吐出下流に圧縮空気の一部を外部に放
出してサージングを防止する放風制御弁５を設け、上記
遠心式圧縮機１を駆動する駆動モータ（図示せず）の使
用負荷を検出するオーバーロード調節計７の指示および
吐出空気圧を検出する圧力指示調節計８の指示を分析し
、一方の指示を優先する選択器９の指示に従ってガイド
ベーン２の開度を自動的に調節するように構成する一方
、遠心式圧縮機１の下流の差圧を計測する差圧発信器１
０の計測値に基づき上記放風制御弁５の開閉または開度
を自動的に調節する流量指示調節計１１を設けて梢成し
たものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら差圧発信器の実測値に基づき上記放風制御
弁の開閉または開度を調節するように構成すると、各弁
の開閉に起因して突発的な圧力の変動が発生した時の制
御に応答遅れが生じることがあり、制御の信頼性をより
向上させる上で解決すべき課題として指摘されていた。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記課題を解決することを目的とし、遠心圧
縮機の吸込上流に設けられ吸込流量を変えるガイドベー
ンと、吐出下流に設けられ圧縮空気の一部を放出する放
風制御弁と、上記圧縮機の吐出下流の吐出圧を電圧信号
に変換して出力する圧力変換器と、上記圧縮機の吐出流
量計測用として流Ｉに比例する電動機電流（交流）を直
流電圧信号に変換する電流変換機と、これら変換値に応
じて上記ガイドベーン及び放風制御弁を開閉作動するコ
ントローラとを有して遠心圧Ｓ機の制御装置を構成した
ものである。

［作用］ 電流変換器から遠心圧縮機の吐出流量及び圧力変換器か
ら吐出下流の吐出圧を示す変換値がコントローラに入力
されると、コントローラはそれら変換値に応じてガイド
ベーン及び放風制御弁を開閉作動する。即ち入力された
変換値から想定される遠心圧縮機の運転状態に応じてガ
イドベーン及び放風制御弁を開閉作動することで遠心圧
縮機が一定の吐出圧力を保持し、且つ遠心圧縮機がサー
ジング領域で運転されることを阻止する一方、ガイドベ
ーン及び放風制御弁の開閉作動を制御して吐出圧の急激
な増加を未然に防止する。

［実施例］ 以下にこの発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説
明する。

この実施例にあって、遠心式圧縮機は第１図のフローシ
ートに示しであるように、遠心圧縮機１の吸込み側には
、アクチュエータ（図示せず）で駆動されて遠心圧縮機
１の羽根車に対する吸込み空気の流入角度を変えて遠心
圧縮Ｒ１の吸込空気流量を変え、遠心圧縮ａｉの圧力曲
線を変えるガイドベーン２が設けられ、遠心圧縮機１の
吐出部に接続した圧力流体搬送路３の下流には、圧縮空
気の一部を遠心圧縮機１の吸込み側４に戻すが或いは大
気開放させてサージングを防止する放風制御弁５が設け
られている。実施例にあってこの遠心圧縮Ｒ１は空気を
吸い込みつつ圧縮して吐出する圧縮部を吐出方向に直列
に３段連結して構成されており、各圧縮部はそれぞれイ
ンペラと、それらインペラをそれぞれ回転自在に収容す
る圧縮部ケーシング（いずれも図示せず）から成る。但
しインペラの駆動軸（図示せず）はそれぞれギヤトレー
ンまたは駆動ベルト等の駆動力伝達機構（図示せず）で
連結され、これら駆動軸が１つの駆動モータ６で連動す
るように梢成しである。また上記圧縮ｆｉ１より下流に
設けた逆止弁２５の上流を放風制御弁５で大気解放でき
るように構成し、１段側のインペラの前にガイドベーン
２を設けて遠心圧縮ｆｉ１の流量を調節できるように構
成することで遠心圧縮Ｉａ１の負荷・無負荷切換運転を
可能にしている。実施例ではガイドベーンを開閉作動す
るアクチュエータは可逆電動機とボールネジにより全開
から全開に至らせるストロークを一定時間（Ｔ２ｓｅｃ
）で行うようにしである。

さてこの実施例にあっては、これらガイドベン２および
放風制御弁５を１つのコントローラ１５で開閉を制御す
るように構成している。

実施例にあってコントローラ１５は、第１図に示しであ
るように中央演算処理装置（以下ｒｃｐｕ。

という）１６と、上記遠心式圧ａｎ　１のアナログ運転
データをデジタル運転データに変換してＣＰＵ１６に入
力するアナログ信号／デジタル信号変換器（以下ｒＡ／
Ｄ変換器」という）１７と、ＣＰＵ１６との間でデータ
を入出力するプロセス入出力装置（以下ｒＰ１０．とい
う）１８、ＣＰＵ１６が読み込む遠心圧縮ｆｉ１の運転
を記憶させたマツプ２０とから構成されている。

Ａ／Ｄ変換器１７には、電流変換器１９を介して入力さ
れる上記駆動モータ６の電流値、および圧力変換機２３
を介して入力される遠心圧ａｆｉ　１の吐出圧か入力さ
れる。２８はレシーバ−タンクである。

なおＰＩＯ１８は、接続されたブツシュ・ボタン切換式
の自動／無負荷スイッチ（ＰＢ）の切換えで遠心式圧縮
機１の自動運転（負荷運転）と無負荷運転とのいずれか
一方を選択できるようにしである。

さて第１図および第３図を参照しつつＣＰＵ１６の制御
内容を説明する。

ＣＰＵ１６は第３図のフローチャートに示しであるよう
な制御を実行するように構成しである。

基本的にＣＰＵ１６は吐出圧力が設定圧力Ｐ。工Ｘ固定
常数ｆ１より高くなると遠心圧縮機１を熟ｆ′を荷（ア
ンロード）にしてサージングを防止する工１荷／無負荷
制御（非サージ制御）、及び第２図に示しである電流（
吐出１１）−吐出圧力性能を示すマツプ２０に基づいて
、サージング領域■（斜線部）の圧力で遠心圧縮機１を
アンロードする非サージ制御を実行するように構成しで
ある。

ＣＰＵ１Ｇは、判断５０で起動盤（図示せず）の０Ｎ−
ＯＦＦを判断し、ＹＥＳのときは判断５１へ進み、起動
後の時間が所定時間に達したかを判断する。即ち判断５
１は起動後の時間が’ｒ”、ｓｅｃに至るまでフローを
一時待機させる。待機を終了するとステップ５２でカウ
ンターＮ　Ｎ　Ｎに１を入れ１回目の制御を続行する。

次に判１！Ｊｉ５３で負荷モードを判定する。

判断５３の判定か自動負荷運転である場合には、まず判
断５４で圧力変換器２３で計測した吐出圧が設定圧力Ｐ
ＳＥＴＸ固定常数ｆ４未満のとき、判断５５で逆止弁２
５下流の吐出圧がＰｓＥＴＸ電流／ＭＩＮ・Ａ、ＭＰ＋
ＰＭ（サージ脱出圧力マージン）未満のとき、判断５６
で電流値がＭ　Ｉ　Ｎ−Ａ、　Ｍ　Ｐを越えるとき、つ
まりこれ等判断５４，５５．５６の全てがＹＥＳの場合
ＣＰＵ１６は工１荷運転を継続する。ＣＰＵ１６は次い
でステップ５７．５８の負荷時間、ｆｔ荷四回数計測を
経て判断５９及び判断６０のそれぞれで検出電流がＭＡ
Ｘ−ＡＭＰ以下か、ＭＩＮ−ＡＭＰＸ固定常固定常数上
２以上定する。但し固定常数ｆ１ｆ２は例えば１．１　
とする。判断６０がＮＯのときはステップ６１でガイド
ベーン２を閉作動し、ＹＥＳのときはそれぞれ判断６２
１判ＩＪＪｒ６４に進む９判断６２で吐出圧が、設定圧
力Ｐ　ｓ！を一不感帯Ａ以下のときステップ６５でガイ
ドベーン２を開作動し、判断６４で吐出圧が設定圧力Ｐ
０アを越えるときステップ６６でガイドベーン２を閉作
動する。判断５９で検出電流値かＭＩＮ−ＡＭＰｘ固定
定ｆｉｆ２以上のときＣＰｔＪ１６はステップ６３とス
テップ６８で放風制御弁５を閉作動する。尚、固定常数
ｆ＋、ｆ２．不感帯Ａは可変な固定常数である。

一方、遠心式圧縮機１の動力が１００％定格を越えても
駆動モータ６の定格電流を越えない場合は問題がないか
らＭ　Ａ　Ｘ−Ａ　Ｍ　Ｐが決定するモータ定格電流以
下で圧力が設定圧力ＰＳＥエー不感帯Ａ未満の場合にガ
イドベーン２を開けて、風量を増加させるように制御（
ステップ６５）シ、モータ定格電流を越えると、越えた
分たけカイトベーン２の開度を絞って風量を減少させる
（ステップ６１）。

つまりＣＰＵ１Ｇはモータ定格電流を越えである程度運
転を継続された際に、モータ保護のモータ過負荷リレー
（図示せず）等で遠心圧縮機１が１ヘリツブすることを
防止し一過負荷防止のためにモ一定格電流以下の時は、
ガイドベーン２を圧力によって支配的に制御する一方で
、設定圧力より低い場合はカイトベーン２を開いて重量
を増加させて圧力を一定に保ち、設定圧力より高い場合
はガイドベーン２を絞って風量を少なくして一定の圧力
をキープする０判断６２では吐出圧力が設定圧Ｐｉｌｌ
！Ｔ−不感帯Ａより高い場合で、かつ判断６４で設定圧
力Ｐ、Ｅ工より吐出圧力が低い場合は何も実行せず制御
に対して不感滞状態を作る。

一方、判断５４．５５．５６のそれぞれがＮＯであると
きＣＰＵ１６は負荷運転から無負荷運転に切換える。

即ち、ステップ７０でガイドベーン２に閉指令を、ステ
ップ７１で放風制御弁５に１１Ｍ指令を出力し、その後
判１ｔｌｉ７２で、ガイドベーン２の閉指令直後からの
経過時間がＴ２ＳｅＣに至るまでガイドベーン２の閉指
令を継続し、ステップ７３では上記放風制御弁５を無励
磁に切換えて遠心圧縮機１の無負荷運転を実行する。

するとガイドベーン２で空気が絞られながらも最少限の
空気量が流れ、放風制御弁５によって吐出側を大気解放
することで圧力の増加が防止されサージング領域Ｉに入
ることが防止される。この結果遠心式圧縮機１が無負荷
になる。

次にＣＰＵ１６は判断７４で検出吐出圧と設定圧力Ｐ　
ＩＩＥＴとの比較演算を実行する。即ち逆止弁２５以降
の圧力が設定圧よりΔＰ低下すると（設定圧力ＰＩＩＥ
Ｔ−ΔＰ）強制的に負荷運転に戻すため、判断７４の判
定かＹＥＳの時、上記の負荷運転を実行する。

まずステップ５７．５８で負荷時間と負荷の運転回転を
カウントし、以降のフローを実行する。つまりプラント
の空気の使用によって無負荷後、吐出側の圧力（レシー
バの圧力を含む）が、設定値に対して、圧力がΔＰを下
回るような時に、遠心式圧縮機１を負荷に自動復帰させ
る。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなようにこの発明によれば
次の如き優れた効果を発揮する。

遠心圧縮機の吸込上流に設けられ吸気の流入角度を変え
るガイドベーンと、吐出下流に設けられ圧縮空気を放出
する放風制御弁と、上記圧縮機の駆動モータ負荷及び吐
出下流の吐出圧を検出する変換器と、これら変換値に応
じて上記ガイドベーン及び放風制御弁を開閉作動するコ
ントローラとを備えたから、遠心圧縮機に一定の吐出圧
力を保持させて、遠心圧縮機がサージング領域で運転さ
れることを阻止できる一方、ガイドベーン及び放風制御
弁の開閉作動を制御して吐出圧の急激な増加を未然に防
止できる。

／１．　、１３］面の簡単な説明 第１図はこの発明の好適一実施例を示すフローシート、
第２図は遠心圧縮機の吐出流量−吐出圧性能を示すマツ
プ、第３図は制御装置の制御内容を示すフローシート、
第１１図は従来例としての遠心圧縮機のフローシートで
ある。

図中１は遠心式圧縮機、２はガイドベーン、５は放風制
御弁、１５はコントローラ、１９は電流変換器、２３は
圧力変換器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遠心圧縮機の吸込上流に設けられ吸込流量を変える
   ガイドベーンと、吐出下流に設けられ圧縮空気を放出す
   る放風制御弁と、上記圧縮機の吐出流量を検出する電流
   変換器と、吐出下流の吐出圧を検出する圧力変換器と、
   これら検出値に応じて上記ガイドベーン及び放風制御弁
   を開閉作動するコントローラとを備えたことを特徴とす
   る遠心圧縮機の制御装置。 ２、上記コントローラが上記吐出流量と上記吐出圧の変
   換値を、このコントローラが記憶した吐出流量−吐出圧
   性能のマップと照合し、そのマップに基づいて上記ガイ
   ドベーン及び放風制御弁を開閉作動するように構成され
   た請求項１記載の遠心圧縮機の制御装置。 ３、上記コントローラが、上記マップから判定される上
   記圧縮機のサージング領域で上記ガイドベーンを閉作動
   し上記放風制御弁を開作動するように構成された請求項
   ２記載の遠心圧縮機の制御装置。 ４、上記コントローラが、上記遠心圧縮機の駆動モータ
   の定格電流値以下で上記ガイドベーンを開作動し上記放
   風制御弁を閉作動して上記遠心圧縮機を無負荷運転から
   負荷運転に切換えるように構成された請求項１記載の遠
   心圧縮機の制御装置。