JPH0418155B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばガスホルダへのガス圧送の際
に適用する遠心圧縮機の容量制御方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、ガス圧送装置として第２図に示すものが
特開昭53−113306号公報により公知であり、遠心
圧縮機１の吸込流路側に吸込案内翼、吸込絞り弁
等の流量調節手段（以下、PCVという。）２と、
吐出流路側に逆止弁３とが設けてあり、図中逆止
弁３の右側の吐出母管４は例えば図示しないガス
ホルダに至つている。

また、遠心圧縮機１と逆止弁３との間で吐出流
路を分岐させて分岐流路に大気放風弁又は、圧縮
機吸込管へ通過する圧縮機バイパス弁（以下、
FCVという。）５を設けるとともに、この分岐部
分の手前に吐出流量の低下を検出する流量低下検
出スイツチ（以下、FSという。）６を取付け、こ
のFS６により吐出流量が検出圧力における下限
設定値（FSL）に達したのを確認した場合に無負
荷運転信号を発信し、三方切換弁７を介して
FCV５を全開させるように形成してある。すな
わち、吐出流量が検出圧力における下限設定値
PSLにいたる以前には負荷運転指令信号により、
三方切換弁７のａ−ｂポートが連通して、流路８
からの所定圧の計装空気によりFCV５は閉じて
いるのに対して、吐出流量が下限設定値FSLに達
した場合には、ｂ−ｃポートが連通し、FCV５
の駆動部に加圧されていた計装空気は大気に開放
排気されFCV５は全開となる。

同様にして、FS６により制御される三方切換
弁９を介して吐出母管４に圧力検出可能に取付け
た、また、圧力の下限設定器を内蔵した母管圧力
調節計（以下、PICという。）１０によりPCV２
の開度θを調節するようにしてある。

次に、この装置によるガス圧送の際に行われて
いる容量制御方法を第３図を参照しつつ説明す
る。

第３図は各種の圧力−流量関係を同一面上に表
わしたもので、曲線はFCV５の全開時におけ
るFCVの抵抗曲線を示し、下端がこの曲線上
にある曲線群はPCV２の開度θをθ₁……θmin
と変化させた場合の、各開度における圧縮機の吐
出圧力とガス流量，直線はサージ圧とガス流量
との関係、直線は各吐出圧力におけるサージ防
止のための許容限である下限設定流量を示してい
る。また、縦軸上の▼印はPIC１０における定風
圧制御の圧力設定値，PSLは吐出母管４での圧力
下限設定値を示す。

そして、圧縮機の運転が開始すると、まず、こ
の設定圧力にある点Ａ，Ｂ間でPCV２の開度調
節による定風圧制御が行われる。この点Ａ，Ｂで
示される圧力は、この制御時の吐出母管４での圧
力を示し、PIC１０における偏差（検出圧力−設
定値）が＋の場合にはPCV２の開度θを小さく
し、−の場合には開度θを大きくして吐出母管４
での圧力が略一定に保たれる。偏差が一の状態で
続くとPCV２の開度θは増大して行き、圧縮機
最大能力であるＡ点に達する。

これに対して、母管圧力が上昇傾向にあつて偏
差が＋の状態が続くとPCV２の開度θは小さく
なつて行き（θmin側に作動して行く。）、やがて、
吐出ガス流量はサージ防止用のFS６の下限設定
流量（FSL）を示す直線と交差する点Ｂの状態
に達する。

この結果、FS６が作動して無負荷運転指令信
号を出し、FCV５が全開し（第３図中、吐出口
部分をＢ点よりC′点の状態へ移行させる。）、続け
て、PCV２の開度θを最小値θminの状態にする
（同様に、C′点よりＤ点の状態へ移行させる。）。
この結果、吐出ガスはＤ点の状態となり、この状
態は圧縮機の最小負荷状態で、消費動力は最小と
なる。また、この状態では吐出母管４側へのガス
圧送はなく、かつ逆止弁３によりガスの逆流は阻
止されており、吐出母管４側に圧送ガスは畜圧さ
れた状態にあり、その消費とともに徐々に圧力降
下が生じる。そして、吐出母管４の圧力が下限設
定値PSLまで下がると、すなわち、PIC１０によ
りPSLの値に等しい圧力値が検出されると、図中
三方切換弁９のａ−ｂポートを連通させてPIC１
０による制御状態にする。即ちPCV２をPIC１０
と接続し、PCV２を全開にする（同様に、Ｄ点
よりＥ点の状態に移行させる。）。続けて図中三方
切換弁７のａ−ｂポートを連通させてFCV５を
全閉にする（同様に、Ｅ点よりA′点の状態に移
行させる。）。

さらに、吐出圧力が上昇した点A′を超えると、
吐出ガスの吐出母管４への圧送が始まり、吐出母
管４内の圧力は徐々に上昇して点Ａの水準に達
し、これまでのＢ点からＤ点を経てＡ点に至る
ON−OFF制御から上記Ａ−Ｂ線上の定風圧制御
に移行し、以後、上記同様な制御の繰り返しとな
る。

第３図中、一点鎖線による曲線Ｖが以上の制御
による吐出ガスの状態変化を示す。

即ち、この公知技術は、圧縮機の吐出流量がサ
ージング領域に近い所定の流量下限値以下に達す
ると、直ちに吸入弁であるPCVを遮断し、排気
弁（放風弁）であるFCVを開放して無負荷運転
することでサージングを防止することを前提とし
た技術である。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この公知技術においては、ガスの消
費量の変動が多い用途に供された場合、上記定風
圧制御と上記ON−OFF制御とが頻繁に繰り返さ
れるので、制御機器の損傷が激しく装置寿命を縮
めるという問題が生じる。

これを防止するために、定風圧制御での運転圧
力（圧力調整器での設定圧）を高く設定しておく
ことが考えられるが、そのようにすれば装置各部
の容量が大きくなり設備費が増大を招くという問
題が生じる。

本発明は、上記従来の装置の容量制御方法にお
いて、斯る問題に鑑み、吐出流量がサージング領
域に近い所定の流量下限値以下に達すると、直ち
に無負荷運転に切換えるのではなく、定風圧制御
をなす圧力調節計PICの上限設定値を上昇させる
ことで、一旦一時的に流量を増大させることでサ
ージング領域に入るのを防止することを基本的技
術思想とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、大風
量域では定風圧制御用吐出母管圧力調節計
（PIC）の設定値を必要吐出圧力の最小値に設定
し、定風圧制御の下限値を吐出流量検出用流量検
出スイツチ（FS）により検出し、放風制御域に
達した場合には上記圧力調節計の上限設定値を上
昇させることにより運転圧力を上昇させて、吐出
母管圧力を高めてガスを畜圧し、吐出母管圧力が
上限値に達すると圧縮機を無負荷運転状態にして
吐出母管内に畜圧したガスだけを消費させ、畜圧
したガスが消費されて圧力が上記圧力調節計の下
限設定値に達すると圧縮機を再び負荷運転状態に
して、吐出母管へのガス圧送を開始するようにし
た。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。

本発明に係る容量制御方法は、図面上第２図に
示すガス圧送装置にそのまま適用でき、この装置
に本方法を適用して説明する。

ただし、PIC１０についてはその設定値を下限
と上限の２点を選定できる計器とする。

まず、本方法では定風圧制御におけるPIC設定
値を上記PSLとし、すなわち、第３図に示すよう
に、Ａ−Ｂ線より下降させたA′−B′線の範囲を
大風量域における定風圧制御線として運転圧力を
下げる。また、吐出母管４内の圧力が上昇して、
PIC１０によりPCV２が絞られて吐出ガスがB′点
の状態に達したときには、上記同様にFS６が作
動するが、その後PIC１０の設定値を上限設定値
（PSH）であるａ−ｂ線まで上げ、定風圧制御を
行う。

すなわち、第１図に示すように、ステツプ＃１
で吐出母管圧力がａ−ｂ線の状態に到達している
か否かをPIC１０により判断して、到達していな
い場合はステツプ＃２に、到達している場合はス
テツプ＃７に進む。

ステツプ＃２で、PIC１０の偏差（検出圧力−
設定値）が−か＋かを判断し、−の場合は吐出母
管圧力は下降していると判断するためステツプ
＃３に、＋の場合は逆に吐出母管圧力は上昇して
いると判断するため、ステツプ＃４に進む。

ステツプ＃３でPCV２の開度θを一定量だけ
大きくして流量を増大させ、その後、ステツプ
＃１に戻る。

ステツプ＃４で、PCV２の開度θを一定量だ
け小さくして流量を減少させ、ステツプ＃５に進
む。

ステツプ＃５で、FS６により吐出流量が検出
圧力における下限値（FSL）より大きいか否かを
判断し、FSLより大きい場合はステツプ＃１に戻
り、FSL以下の場合すなわちB′点に達した場合
はステツプ＃６に進む。

ステツプ＃６で、PIC１０の設定値を上限設定
値であるａ−ｂ線まで上げてステツプ＃１に戻
る。

この結果、PIC１０は吐出母管圧力が低下して
いると判断するため、PCV２を開けるように作
用し、これに伴つて吐出母管圧力をPIC１０の上
限の設定値まで引き上げるように圧縮機容量を増
大させる。

ステツプ＃７で、FCV５を全開として放風制
御域に移る（第３図中、ａ−ｂ線上からｃ点の状
態へ移行させる。）すなわち、ステツプ＃６によ
り吐出母管圧力が上昇し、やがてａ−ｂ線に到達
するので、FCV５を全開として、ステツプ＃１
からステツプ＃６までの定風圧制御から以下の
ON−OFF制御に切換える。それと同時にPIC１
０の設定値をPSHからPSLへ下降させる。

ステツプ＃８で、PCV２の開度θをθminにす
る（同様に、Ｃ点からＤ点の状態に移行させ
る。）。すなわち、PCV２をPIC１０から切離す。

ステツプ＃９で、吐出母管圧力が下限設定値
PSLすなわちA′−B′線に到達したか否かを判断
して到達していない場合は、そのまま運転を続
け、到達している場合はステツプ＃１０に進む。

ステツプ＃１０でPCV２を全開として、PCV
２をPIC１０に接続して、PIC１０の制御下にお
く（同様に、Ｄ点よりＥ点の状態に移行させ
る。）。

これにより、流量を増大させる。

ステツプ＃１１で、FCV５を全閉として（同
様に、Ｅ点よりA′点の状態に移行させる。）、ス
テツプ＃１に戻り、再び定風圧制御運転を繰り返
す。

第３図中、実線による曲線が以上の制御によ
る吐出ガスの状態変化を示す。

なお、上記実施例ではPIC１０の設定値を変化
させたものを示したが、この他FS６の作動によ
り、PCV２を強制全開し、母管圧力をPSHまで
上昇させ、無負荷状態に切換えるようにしてもよ
い。

さらに、PIC１０の設定値については、殊に上
限値を複数設定しておき、圧縮機の用途，使用状
態の特性に応じて適宜選択するようにしても良い
ことは勿論である。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれ
ば、大風量域では定風圧制御用PICの設定値を必
要吐出圧力の最小値に設定し、定風圧制御域の下
限値をFSにより検出し、放風制御域に達した場
合には、PICの上限設定値を上昇させることによ
り運転圧力を上昇させて、吐出母管圧力を高めて
ガスを畜圧し、吐出母管圧力が上限値に達すると
ON−OFF制御を行うようにしてある。このよう
に、ON−OFF制御に移る前に一旦PICにおける
設定値を上昇させて吐出母管側に高い圧力でガス
を畜圧するため、畜圧するガスの量が増大する結
果、ON−OFF制御の頻度が小さくなり、制御機
器の損傷を抑え、装置自体の耐久性を向上させる
ことが出来る。

また、大風量域での運転圧力が低いので装置各
部の容量を小さく出来るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る容量制御方法を示すフロ
ーチヤート、第２図はガス圧送装置のガスおよび
制御系統図、第３図は遠心圧縮機の特性および容
量制御におけるガス圧力とガス流量との関係を示
す図である。 １…遠心圧縮機、２…PCV（流量調節手段）、
４…吐出母管、５…FCV（放風弁）、６…FS（流量
低下検出スイツチ）、１０…PIC（母管圧力調節
計）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大風量域では定風圧制御用吐出母管圧力調節
   計（PIC）の設定値を必要吐出圧力の最小値に設
   定し、定風圧制御域の下限値を吐出流量検出用流
   量検出スイツチ（FS）により検出し、放風制御
   域に達した場合には上記圧力調節計の上限設定値
   を上昇させることにより運転圧力を上昇させて、
   吐出母管圧力を高めてガスを畜圧し、吐出母管圧
   力が上限値に達すると圧縮機を無負荷運転状態に
   して吐出母管内に畜圧したガスだけを消費させ、
   畜圧したガスが消費されて圧力が上記圧力調節計
   の下限設定値に達すると圧縮機を再び負荷運転状
   態にして、吐出母管へのガス圧送を開始すること
   を特徴とする遠心圧縮機の容量制御方法。