JPH0350918B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0350918B2 JPH0350918B2 JP58032726A JP3272683A JPH0350918B2 JP H0350918 B2 JPH0350918 B2 JP H0350918B2 JP 58032726 A JP58032726 A JP 58032726A JP 3272683 A JP3272683 A JP 3272683A JP H0350918 B2 JPH0350918 B2 JP H0350918B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- compressor
- vanes
- vane
- flow rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0269—Surge control by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; load distribution between compressors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、多段圧縮機の容量調節法に関し、特
に、段間に冷却器を有する多段遠心圧縮機、軸流
圧縮機と遠心圧縮機を有する複合圧縮機などの効
率向上に好適な容量調節方法に関する。
に、段間に冷却器を有する多段遠心圧縮機、軸流
圧縮機と遠心圧縮機を有する複合圧縮機などの効
率向上に好適な容量調節方法に関する。
近年の世界的な省資源、省エネルギー等で、圧
縮機の設計点効率のみならず、部分負荷効率の向
上が非常に重要になつてきた。すなわち、大形の
プラントにおいては、わずか1%程度の圧縮機効
率の違いが電力の大きな節約となつてあらわれ
る。
縮機の設計点効率のみならず、部分負荷効率の向
上が非常に重要になつてきた。すなわち、大形の
プラントにおいては、わずか1%程度の圧縮機効
率の違いが電力の大きな節約となつてあらわれ
る。
ちなみに空気分離装置では、プラント動力の約
6割が圧縮機が占める。このようにプラント動力
に占める圧縮機の割合が大きいことからも圧縮機
の効率向上が要求される理由でもある。
6割が圧縮機が占める。このようにプラント動力
に占める圧縮機の割合が大きいことからも圧縮機
の効率向上が要求される理由でもある。
このような背景から、たとえば、多段遠心圧縮
機においては、各段入口にベーンを配置し、この
ベーンを操作することによつて容量調節が行なわ
れているが、更に効率の良い方法が要求されるよ
うになつてきた。その代表的な手法としては、本
願出願人が先に提案した特願昭54−27744号(特
開昭55−123394号)発明の名称「多段遠心圧縮機
の制御方法」がある。この制御方法は、複数段ベ
ーンを一回ずつ試行的に動かして効率の変化を確
認し、効率の頂点を見出す方法である。
機においては、各段入口にベーンを配置し、この
ベーンを操作することによつて容量調節が行なわ
れているが、更に効率の良い方法が要求されるよ
うになつてきた。その代表的な手法としては、本
願出願人が先に提案した特願昭54−27744号(特
開昭55−123394号)発明の名称「多段遠心圧縮機
の制御方法」がある。この制御方法は、複数段ベ
ーンを一回ずつ試行的に動かして効率の変化を確
認し、効率の頂点を見出す方法である。
しかしながら、この効率は流体効率を用いてお
り次のような欠点がある。
り次のような欠点がある。
すなわち、流体効率(η)は(1)式で表わされ
る。
る。
η=RTsloge(Pd/Ps)・G/Ls ……(1)
ここで、
R:ガス定数
Ts:1段吸込温度
Ps・Pd:1段吸込圧力・圧縮機吐出圧力
G:圧縮機流量
Ls:駆動機動力
また、圧縮機流量(G)は(2)式から得る。
ここで、
K:係数
ΔP:圧縮機最終段の吐出管路に設けたオリフイ
ス差圧 P0:圧縮機最終段の吐出管路に設けたオリフイ
ス前圧 T0:圧縮機最終段の吐出管路に設けたオリフイ
ス前温 (1)、(2)式から分かるようにん流体効率を得るに
は少なくともTs、Ps、Ls、ΔP、P0、T0の7つの
物理量を計測する必要がある。従つて、これらを
ベーンコントロールの制御装置に取込むセンサー
を必要とするばかりでなく、変換器、増幅器が必
要となる。これらの機器は必ず誤差が存在し、誤
差が集積されて効率の算出精度が悪くなる。たと
え、一般に用いられている工業計器よりも数段精
度の良いものを用いても流体効率の算出精度は±
1%程度になる。すわなち、これ以上の精度の省
エネルギー運転は流体効率を用いた効率評価では
困難である。
ス差圧 P0:圧縮機最終段の吐出管路に設けたオリフイ
ス前圧 T0:圧縮機最終段の吐出管路に設けたオリフイ
ス前温 (1)、(2)式から分かるようにん流体効率を得るに
は少なくともTs、Ps、Ls、ΔP、P0、T0の7つの
物理量を計測する必要がある。従つて、これらを
ベーンコントロールの制御装置に取込むセンサー
を必要とするばかりでなく、変換器、増幅器が必
要となる。これらの機器は必ず誤差が存在し、誤
差が集積されて効率の算出精度が悪くなる。たと
え、一般に用いられている工業計器よりも数段精
度の良いものを用いても流体効率の算出精度は±
1%程度になる。すわなち、これ以上の精度の省
エネルギー運転は流体効率を用いた効率評価では
困難である。
更に、多段圧縮機の高効率運転を意図した方法
として、特開昭57−2497号公報に記載の例があ
る。しかし、この方法も結局ベーン動作を試行錯
誤させて最適制御を探るもので、プラントの要求
流量に変動をきたし、また、ベーン動作回数が多
くなるという問題があつた。
として、特開昭57−2497号公報に記載の例があ
る。しかし、この方法も結局ベーン動作を試行錯
誤させて最適制御を探るもので、プラントの要求
流量に変動をきたし、また、ベーン動作回数が多
くなるという問題があつた。
本発明の目的は、プラントから要求される流量
を満足し、かつ流量変動をできるだけ小さくする
と共に、ベーン動作回数の少ない圧縮機の容量調
節方法を提供し、併わせて、効率評価の精度向上
と物理量の計測を極力少なくした容量調節方法を
提供するところにある。
を満足し、かつ流量変動をできるだけ小さくする
と共に、ベーン動作回数の少ない圧縮機の容量調
節方法を提供し、併わせて、効率評価の精度向上
と物理量の計測を極力少なくした容量調節方法を
提供するところにある。
本発明の要旨は、複数段で構成される圧縮機の
少なくとも2個以上の圧縮段の入口に、開度調節
可能なベーンを配置し、第1段に配置したベーン
を前段グループとし、第2段以降に配置したベー
ンを後段グループとして、前記圧縮機の流量と目
標流量とを比較して該比較値の差が所定の許容偏
差内に達するまで、前記前段グループベーンと後
段グループベーンとの間で各ベーンの開度の調節
を行い、さらに該比較値の差が前記許容偏差内に
達したことを検知する検知工程と、該許容偏差内
で前記各ベーンの開度を調節する開度調節工程と
を備えてなる多段圧縮機の容量調節方法におい
て、前記許容偏差内の開度調節工程で、前記前段
グループのベーン開閉方向と前記後段グループの
ベーン開閉方向とを反対にし、且つ前段ベーンの
操作量を後段ベーンの操作量より少なくしたこと
を特徴とする多段圧縮機の容量調節方法、にあ
る。
少なくとも2個以上の圧縮段の入口に、開度調節
可能なベーンを配置し、第1段に配置したベーン
を前段グループとし、第2段以降に配置したベー
ンを後段グループとして、前記圧縮機の流量と目
標流量とを比較して該比較値の差が所定の許容偏
差内に達するまで、前記前段グループベーンと後
段グループベーンとの間で各ベーンの開度の調節
を行い、さらに該比較値の差が前記許容偏差内に
達したことを検知する検知工程と、該許容偏差内
で前記各ベーンの開度を調節する開度調節工程と
を備えてなる多段圧縮機の容量調節方法におい
て、前記許容偏差内の開度調節工程で、前記前段
グループのベーン開閉方向と前記後段グループの
ベーン開閉方向とを反対にし、且つ前段ベーンの
操作量を後段ベーンの操作量より少なくしたこと
を特徴とする多段圧縮機の容量調節方法、にあ
る。
上記構成によれば、第1段の前段グループと第
2段以降の後段グループとでベーン開閉方向を逆
にしたので、流量変化を小さくでき、流体効率が
向上する。又、最初の動作方向を圧縮機効率の良
くなる方向にすることができ、ベーン動作回数を
少なくすることができるので、摺動摩耗も減少す
る。更に、後段ベーン操作量を前段のそれより多
くしたので、同一流量になりやすく、流量変化を
小さくすることができる。
2段以降の後段グループとでベーン開閉方向を逆
にしたので、流量変化を小さくでき、流体効率が
向上する。又、最初の動作方向を圧縮機効率の良
くなる方向にすることができ、ベーン動作回数を
少なくすることができるので、摺動摩耗も減少す
る。更に、後段ベーン操作量を前段のそれより多
くしたので、同一流量になりやすく、流量変化を
小さくすることができる。
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図
にもとづいて説明する。
にもとづいて説明する。
第1図は段間に冷却器4,5を、各段入口には
ベーン6〜8を有する多段圧縮の遠心圧縮機の容
量調節方法の系統図を示す。各段入口のベーンは
それぞれベーン駆動装置17,18を有する。ベ
ーン駆動装置18は第2段、第3段のベーン7,
8のそれを共用している。このベーン駆動装置1
7,18は制御装置19からベーン開度指令信号
21,22をベーンを駆動するための機械的な力
に変換するものである。一方この圧縮機の流量は
吐出のオリフイス差圧、前温、前圧によつて計測
される。これらはそれぞれの変換器11,12,
13によつて電気信号に変換され演算器にて吐出
流量に変換される。10は吐出管路Bに設けたオ
リフイス、Aは吸込管路、9は多段圧縮機の駆動
機である。また多段圧縮機の容量制御をつかさど
る制御装置19は、第2図にその詳細を示したよ
うに中央処理装置25、制御装置動作命令記憶装
置26、記憶装置27、入力装置28、出力処理
装置29、インターフエイス30,31とから構
成される。従つて、信号流量演算のためのオリフ
イス差圧11、オリフイス前圧12、同前温1
3、駆動機動力9A、目標流量信号20は制御装
置19へ入力される。
ベーン6〜8を有する多段圧縮の遠心圧縮機の容
量調節方法の系統図を示す。各段入口のベーンは
それぞれベーン駆動装置17,18を有する。ベ
ーン駆動装置18は第2段、第3段のベーン7,
8のそれを共用している。このベーン駆動装置1
7,18は制御装置19からベーン開度指令信号
21,22をベーンを駆動するための機械的な力
に変換するものである。一方この圧縮機の流量は
吐出のオリフイス差圧、前温、前圧によつて計測
される。これらはそれぞれの変換器11,12,
13によつて電気信号に変換され演算器にて吐出
流量に変換される。10は吐出管路Bに設けたオ
リフイス、Aは吸込管路、9は多段圧縮機の駆動
機である。また多段圧縮機の容量制御をつかさど
る制御装置19は、第2図にその詳細を示したよ
うに中央処理装置25、制御装置動作命令記憶装
置26、記憶装置27、入力装置28、出力処理
装置29、インターフエイス30,31とから構
成される。従つて、信号流量演算のためのオリフ
イス差圧11、オリフイス前圧12、同前温1
3、駆動機動力9A、目標流量信号20は制御装
置19へ入力される。
以上のように構成されたものにおいて圧縮機の
目標流量信号20が制御装置19に指示され、フ
イードバツクされた吐出流量信号として各ベーン
駆動装置17,18に指令することによつて圧縮
機の容量調節を行なう。
目標流量信号20が制御装置19に指示され、フ
イードバツクされた吐出流量信号として各ベーン
駆動装置17,18に指令することによつて圧縮
機の容量調節を行なう。
ここまでの操作は、圧縮機流量を第3図に示す
ように要求する目標流量に対応するA点に対して
所定の許容流量偏差ε内に調節するものである。
同図中23は、圧縮機の特性曲線、24はプラン
トの抵抗ラインである。前述の所定の許容流量偏
差ε内に調節するとき、前段ベーンと後段ベーン
開度は第4図の直線aのような関係で動く。この
直線aは全ての位置で圧縮機効率の最高点と一致
することは不可能である。すなわち、第4図の等
効率曲線bの尾根と直線aはほとんどの位置で同
じとはならない。従つて、目標流量到達後は、同
じ流量(許容範囲ε内で)を保ちながら前段ベー
ン6と後段ベーン7,8を試行操作しながら最高
効率点を探索する。
ように要求する目標流量に対応するA点に対して
所定の許容流量偏差ε内に調節するものである。
同図中23は、圧縮機の特性曲線、24はプラン
トの抵抗ラインである。前述の所定の許容流量偏
差ε内に調節するとき、前段ベーンと後段ベーン
開度は第4図の直線aのような関係で動く。この
直線aは全ての位置で圧縮機効率の最高点と一致
することは不可能である。すなわち、第4図の等
効率曲線bの尾根と直線aはほとんどの位置で同
じとはならない。従つて、目標流量到達後は、同
じ流量(許容範囲ε内で)を保ちながら前段ベー
ン6と後段ベーン7,8を試行操作しながら最高
効率点を探索する。
この場合、本発明にあつては、駆動機動力の絶
体値の増減を判断して行なう。一般に駆動機動力
は流量に比例するので、流量が減れば当然駆動機
動力も減り見かけ上効率が良くなるという問題が
ある。従つて駆動機動力を効率変化の判定のバラ
メータとして用いるためには、各段ベーン6〜8
の試行動作において流量が変化しないようにしな
ければならない。この操作は、制御装置19によ
つてなされる。
体値の増減を判断して行なう。一般に駆動機動力
は流量に比例するので、流量が減れば当然駆動機
動力も減り見かけ上効率が良くなるという問題が
ある。従つて駆動機動力を効率変化の判定のバラ
メータとして用いるためには、各段ベーン6〜8
の試行動作において流量が変化しないようにしな
ければならない。この操作は、制御装置19によ
つてなされる。
すなわち、第2図において、流量演算のための
吐出流量信号を、インターフエイス30を通して
入力装置28により取込み、記憶装置27に記憶
する。これらのデータから流量を演算し、同様に
入力し、記憶装置27に記憶した目標流量と比較
し、その差が所定の許容値εより大きければ、ベ
ーン6〜8の動作量を決め出力装置29によりイ
ンターフエイス31を通してベーン駆動装置1
7,18に動作信号が出る。最終的に上記偏差が
許容値内に入れば、そのときの軸動力を記憶す
る。入力記憶方法は上記の他の検出物理量と同じ
である。以降の動作は前・後段ベーン操作を2組
の方法に分け試行しその都度、駆動機動力を上述
の方法で取込み、駆動機動力が前回の試行時の値
より小さければさらにその方向に試行し、最終的
に駆動機動力最小位置を探索する。中央処理装置
25では、上述の一連の動作命令を記憶した記憶
装置26の内容を解読し、各装置に上述の動作を
行なわす。
吐出流量信号を、インターフエイス30を通して
入力装置28により取込み、記憶装置27に記憶
する。これらのデータから流量を演算し、同様に
入力し、記憶装置27に記憶した目標流量と比較
し、その差が所定の許容値εより大きければ、ベ
ーン6〜8の動作量を決め出力装置29によりイ
ンターフエイス31を通してベーン駆動装置1
7,18に動作信号が出る。最終的に上記偏差が
許容値内に入れば、そのときの軸動力を記憶す
る。入力記憶方法は上記の他の検出物理量と同じ
である。以降の動作は前・後段ベーン操作を2組
の方法に分け試行しその都度、駆動機動力を上述
の方法で取込み、駆動機動力が前回の試行時の値
より小さければさらにその方向に試行し、最終的
に駆動機動力最小位置を探索する。中央処理装置
25では、上述の一連の動作命令を記憶した記憶
装置26の内容を解読し、各装置に上述の動作を
行なわす。
この中央処理装置25内演算処理作業をフロー
チヤートで示すと、第5図に示す通りである。第
5図において、第2図と同一物に同一符号を付し
てある。
チヤートで示すと、第5図に示す通りである。第
5図において、第2図と同一物に同一符号を付し
てある。
以上説明したように本発明にあつては駆動機動
力の最小値を見い出すようにすれば良いのである
が、その最も良い方法について以下説明する。
力の最小値を見い出すようにすれば良いのである
が、その最も良い方法について以下説明する。
第4図に戻つて、同一流量曲線cは、前段ベー
ン開度大からなるときは後段ベーン開度小から大
なる方向にゆるやかな傾斜を持つ。そこでベーン
の試行操作を後段ベーン開度開操作なら前段ベー
ン開度閉操作、後段ベーン開度閉操作なら前段ベ
ーン開度開操作になるように前段と後段のベーン
操作を2組の方法に分け試行することにより流量
変化は小さくて流体効率の向上のみが得られる。
尚さらに上述のベーン操作では前段ベーン操作量
に比べ後段ベーン操作量を多くすると同一流量曲
線にのりやすく、流量変化を小さくして流体効率
の向上のみが得られるので、このようにすること
が本発明の特徴である。
ン開度大からなるときは後段ベーン開度小から大
なる方向にゆるやかな傾斜を持つ。そこでベーン
の試行操作を後段ベーン開度開操作なら前段ベー
ン開度閉操作、後段ベーン開度閉操作なら前段ベ
ーン開度開操作になるように前段と後段のベーン
操作を2組の方法に分け試行することにより流量
変化は小さくて流体効率の向上のみが得られる。
尚さらに上述のベーン操作では前段ベーン操作量
に比べ後段ベーン操作量を多くすると同一流量曲
線にのりやすく、流量変化を小さくして流体効率
の向上のみが得られるので、このようにすること
が本発明の特徴である。
以上述べたように本発明によれば、圧縮機第1
段の前段グループと第2段以降の後段グループの
ベーン開閉方向を逆にし、前段ベーンの操作量を
後段のそれより少なくすることにより、流量変動
が防止され、容量調節装置の寿命も延びる。その
ため、より高い効率で容量制御を達成することが
できるとともに、圧縮機効率が向上して長期運転
ができるようになつた。
段の前段グループと第2段以降の後段グループの
ベーン開閉方向を逆にし、前段ベーンの操作量を
後段のそれより少なくすることにより、流量変動
が防止され、容量調節装置の寿命も延びる。その
ため、より高い効率で容量制御を達成することが
できるとともに、圧縮機効率が向上して長期運転
ができるようになつた。
第1図は本発明の方法を実施するための多段遠
心圧縮機の系統図、第2図は第1図の制御装置の
詳細図、第3図は圧縮機の運転状態説明図、第4
図は本発明の方法の最良の態様を説明するための
動作説明図、第5図は本発明の制御方法に用いら
れる制御装置の演算処理作業のフローチヤートで
ある。 1〜3……1〜3段圧縮機、4,5……中間冷
却器、6〜8……ベーン、17,18……ベーン
駆動装置、19……制御装置。
心圧縮機の系統図、第2図は第1図の制御装置の
詳細図、第3図は圧縮機の運転状態説明図、第4
図は本発明の方法の最良の態様を説明するための
動作説明図、第5図は本発明の制御方法に用いら
れる制御装置の演算処理作業のフローチヤートで
ある。 1〜3……1〜3段圧縮機、4,5……中間冷
却器、6〜8……ベーン、17,18……ベーン
駆動装置、19……制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 複数段で構成される圧縮機の少なくとも2個
以上の圧縮段の入口に、開度調節可能なベーンを
配置し、第1段に配置したベーンを前段グループ
とし、第2段以降に配置したベーンを後段グルー
プとして、前記圧縮機の流量と目標流量とを比較
して該比較値の差が所定の許容偏差内に達するま
で、前記前段グループベーンと後段グループベー
ンとの間で各ベーンの開度の調節を行い、さらに
該比較値の差が前記許容偏差内に達したことを検
知する検知工程と、該許容偏差内で前記各ベーン
の開度を調節する開度調節工程とを備えてなる多
段圧縮機の容量調節方法において、 前記許容偏差内の開度調節工程で、前記前段グ
ループのベーン開閉方向と前記後段グループのベ
ーン開閉方向とを反対にし、且つ前段ベーンの操
作量を後段ベーンの操作量より少なくしたことを
特徴とする多段圧縮機の容量調節方法。 2 前記多段圧縮機は各段間に中間冷却器を配置
してなる特許請求の範囲第1項記載の多段圧縮機
の容量調節方法。 3 前記多段圧縮機を3段で構成し、前記各段に
設けたベーンの駆動器の内、第2段、第3段の駆
動機を共用したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の多段圧縮機の容量調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272683A JPS59160097A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 多段圧縮機の容量調節方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272683A JPS59160097A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 多段圧縮機の容量調節方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160097A JPS59160097A (ja) | 1984-09-10 |
| JPH0350918B2 true JPH0350918B2 (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=12366841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3272683A Granted JPS59160097A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 多段圧縮機の容量調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160097A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121451A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ターボ冷凍機およびその制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572497A (en) * | 1980-06-04 | 1982-01-07 | Hitachi Ltd | Volume control method for centrifugal compressor |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP3272683A patent/JPS59160097A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59160097A (ja) | 1984-09-10 |
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