JPH0512557B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスライド弁式スクリユー圧縮機の消費
流量が急激に変動する例えばガスタービン等に使
用される場合に、ステツプ状変動消費流量に応じ
て運転する容量制御方法に関する。

（従来の技術） 互いに噛合う雌雄ロータ間に気体を閉込め圧縮
して吐出する気体閉込め容量を、上記ロータ周壁
の一部を形成するスライド弁に全開←―→全閉間
の所定位置をとらせて制御するスライド弁式スク
リユー圧縮機は公知である。而して当該圧縮機は
吐出圧力により容量制御するようにしている。

スライド弁式スクリユー圧縮機の従来制御方法
を第５図ａに示すブロツク図に従つて説明する。

図において、１は雌雄ロータおよびスライド弁
を内蔵するスライド弁式スクリユー圧縮機本体、
２はスライド弁の位置移動を掌る油圧シリンダ、
３は四方切換弁、４はスライド弁の位置検出をす
るスライド抵抗器、５はサージタンク、６は圧力
伝送器、７は圧力調節器、８は電／電ポジシヨ
ナ、９は安全弁である。尚、１０は雌雄ロータの
回転駆動源である。

圧縮機本体１は矢印Ginで示す気体の供給路か
ら取り入れた気体を圧縮して矢印Goutで示す吐
出路から吐出する。吐出された圧縮気体はサージ
タンク５に流入して調圧されたのち、消費され
る。この場合の吐出圧力制御は以下のようにして
行われる。

サージタンク５内……即ち吐出圧力部の圧力を
常時圧力伝送器６で検出し、検出信号を圧力調節
器７へ出力する。当該圧力調節器７は入力信号か
ら求め得る圧力変動が、所定圧力設定値Psetに対
して許容される所定偏差よりも大きな偏差を示し
たとき、電／電ポジシヨナ８へ信号を出力する。
当該電／電ポジシヨナ８は圧力調節器７からの入
力信号とスライド抵抗器４から入力するスライド
弁の位置検出信号とを付合わせつつ、スライド弁
に所定位置をとらしめるよう、四方切換弁３に切
り換え操作の制御指令を出力し、これにより油圧
シリンダ２は駆動となり、スライド弁に全開←―
→全閉間の所定位置をとらせて圧縮機本体１の気
体閉込め容量を制御するようにしている。

（従来技術に存する問題点） 上記の如く、吐出圧力により閉込め気体容量を
制御する従来容量制御方法は、吐出圧力部から流
出する消費流量がなだらかに変動する場合には、
制御系が十分追随可能で何等の支障を生ずること
もない。

しかし乍ら、消費流量がステツプ状に変動する
場合……例えばガスタービン等に圧縮気体を供給
する場合には、当該圧縮器の制御系は、第５図ｂ
の消費流量ｖを縦軸、時間ｔを横軸にとつた図表
上に示される消費流量特性線Ｖに対応して作動し
て吐出圧力部＝サージタンク５の圧力低下を回復
せんとするが、スライド弁の移動速度には物理
的・機械的な限界があるため（例えば、ロード、
アンロードとするまでに要する時間は約60秒）、
サージタンク５内の吐出圧力ｐは、当該吐出圧力
ｐを縦軸、時間ｔを横軸にとつた第５図ｃの図表
上に描かれる圧力特性曲線Ｐとなる。即ち、当該
圧力特性曲線Ｐは当初所定の吐出圧力設定値Pset
を維持しているが、消費流量が図示の如くステツ
プ状に増大して吐出圧力部５の圧力が急激に下降
変動すると、制御系はこれに応じてスライド弁を
常態時位置からロード側方向へ大巾に移動させて
圧力変動量の回復を図るが、吐出圧力が設定値
Psetまで回復し、かつこれを検出してスライド弁
を移動位置から常態時位置に復帰するにあたり、
移動速度に限度があるため、移動開始から終了ま
でに要する時間が経過する間に、矢印で示す設定
値Psetを超えた圧力上昇が生じ、サージタンク５
内の吐出圧力が設定値Psetから大きくずれる場合
がある。かかる状態が発生すると、安全弁９が作
動したり、あるいは図示しないトリツプ回路が導
通する現象が時として惹起される。

上記安全弁９の作動やトリツプ回路の導通は圧
縮機自体の運転停止を伴い、これにより当該スク
リユー圧縮機から供給される圧縮気体を使用する
装置に多大の損害を及ぼすこととなる。

本来、安全弁９やトリツプ回路は異常時対策と
して設けられているものであるが、正常に制御・
運転されているにも拘わらず、ただスライド弁の
移動速度の緩慢に起因して異常時対策装置が働く
のは好ましくないので、このような事態に対処す
る解決策が希求されていた。

（発明の目的） 本発明は、消費流量がステツプ状に変動する装
置に圧縮気体を供給するスライド弁式スクリユー
圧縮機の従来制御方法に存する上述した問題点を
解決するためになされたもので、正常な制御・運
転中に異常対策装置が働く事態を惹起する虞のな
いスライド弁式スクリユー圧縮機の容量制御方法
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の構成は、 (1) 互いに噛合う雌雄ロータ間に気体を閉じ込め
圧縮して吐出する気体閉じ込め容量を、吐出さ
れた気体が流入する吐出圧力部の圧力に応じ
て、上記ロータ周壁の一部を構成するスライド
弁に全開←―→全閉間の所定位置をとらせて制
御する圧縮機の、消費流量が急激に変動する場
合において、 (2) 上記圧縮機へ気体を供給する供給路と上記吐
出圧力部との間に常閉弁が介挿されたバイパス
を設けるとともに、 (3) 吐出圧力部の圧力上昇スピードを演算・測定
するように構成し、 (4) 吐出圧力部に設定されている設定値を超えた
所定圧力に達した時点で常閉弁を上記圧力上昇
スピードの大、小に応じたステツプ状大、小の
開度で開弁してバイパスを導通させて圧縮気体
を供給管へ還流させるように設定するととも
に、 (5) 当該常閉弁の閉弁動作を前記スライド弁が圧
力制御可能な緩いスピードに設定したことを特
徴とするスライド弁式スクリユー圧縮機の容量
制御方法にある。

（発明の作用） 本発明は、スライド弁式スクリユー圧縮機の消
費流量がステツプ状に変動する場合、スライド弁
の不可避的移動動作所要時間に起因して惹起され
る、吐出圧力部圧力の設定値を大巾に超える上昇
を阻止し、吐出圧力による容量制御を可能とする
作用を発揮する。

（実施例） 本発明制御方法を第１図に示す実施例ブロツク
図に従つて以下に詳述する。

図において、１は雌雄ロータおよびスライド弁
を内蔵するスライド弁式スクリユー圧縮機本体、
２はスライド弁の位置移動を掌る油圧シリンダ、
３は四方切換弁、４はスライド弁の位置検出をす
るスライド抵抗器、５はサージタンク、６は圧力
伝送器、８は電／電ポジシヨナ、１０は雌雄ロー
タの回転駆動源であつて、上記諸機器は従来装置
と異ならない。

しかし乍ら、本発明は上記諸機器が配置された
回路に、従来圧力調節器７に替つて演算器１１を
配置し、また圧縮機本体１に気体を供給する供給
路Ginとサージタンク５との間にバイパスBPを
配設し、かつ当該バイパスBPに常閉弁１２を介
挿した構成とする。

上記構成において、圧縮機本体１は供給路Gin
から取り入れた気体を圧縮して矢印Goutで示す
吐出路から吐出し、吐出された圧縮気体はサージ
タンク５に流入して調圧されたのち消費され、当
該消費流量に応じてサージタンク５内の圧力の変
動が圧力伝送器６で検知され、信号出力される点
は従来同様である。

本発明は、圧力伝送器６の信号出力を演算器１
１に入力するようにし、当該演算器１１に従来の
圧力設定器７と同様に、吐出圧力変動の偏差が所
定許容偏差以上であると電／電ポジシヨナ８へ出
力してスライド弁の位置制御をなさしめるととも
に、以下の動作を実行するように設定される。

まず、演算器１１は入力信号から吐出圧力上昇
スピードを測定する。

即ち、消費流量がステツプ状に減少する場合、
制御系はサージタンク５内の低下した圧力を所定
設定値Psetに復元すべく作動するが、前述の如く
スライド弁の移動開始から終了までには時間がか
かり、その間に取り込まれる気体の容量はスライ
ド弁の開度に応じて変化するので、サージタンク
５内の圧力上昇スピードは消費流量の減少巾によ
り変化する。この関係を第２図ａおよびｂに示
す。サージタンク５内圧力ｐを縦軸、時間ｔを横
軸にとつた図表ａ上の圧力特性線Ｐの設定値Pset
を超える上昇は、消費流量ｖを縦軸、時間ｔを横
軸にとつた図表ｂ上の消費流量特性線Ｖに応じ
て、例えば消費流量変化が小の消費流量特性線Ｖ
イに対してはＰイ、中の消費流量特性線Ｖロに対
してはＰロ、大の消費流量特性線Ｖハに対しては
Ｐハで描かれる挙動を示すこととなる。

それ故、演算器１１に第３図ａの縦軸に圧力
ｐ、横軸に時間ｔをとつた図表上に示す如く単位
時間Ｔあたりの上昇圧力変化量△_pを演算・測定
させるか、あるいは第３図ｂの縦軸に圧力ｐ、横
軸に時間ｔをとつた図表上に示す如く所定圧力値
P1からP2まで上昇するに要する時間T1を演算・
測定させるかして、吐出力上昇スピードΔPを求
めるように設定可能である。

さらに、演算器１１に、上記吐出圧力上昇スピ
ードΔPから消費流量ｖを演算させ、当該消費流
量ｖから流量変化量△Ｖを求めさせ、後述する常
開弁１２の閉弁動作速度との関係において、常開
弁１２の開度％を演算・決定するよう設定可能で
ある。

而して、本発明はサージタンク５内圧力ｐが設
定値Psetを超えた所定圧力P3に到達した時点で、
演算器１１が求め得た吐出圧力上昇スピードΔP
および決定した常閉弁１２の開度％に対応した信
号を、当該演算器１１から電／電ポジシヨナ８へ
出力するように設定し、かつ当該信号が入力する
電／電ポジシヨナ８が常閉弁１２へ入力信号に応
じた開弁動作指令を出力するように設定する。

本発明は演算器１１に上記の如き設定をする一
方、他方では常閉弁１２の閉弁動作が緩慢なスピ
ードとなるように設定しておく。何故ならば、閉
弁を急速に行うと、前述スライド弁の位置制御動
作完了前に閉弁となり、再びサージタンク５内圧
力が所定圧力P3に到達し、演算器１１が電／電
ポジシヨナ８へ信号出力するからである。

従つて、電／電ポジシヨナ８の出力する開弁動
作指令により、常閉弁１２は第３図ｃに示すよう
に圧力上昇スピードΔPの程度に応じ、それが大
であれば開度％を大とし、小であれば開度％を小
として開弁されることとなる。当該常閉弁１２の
開弁によりバイパスBPは導通し、サージタンク
５の圧縮気体は当該バイパスBPを介して流出し、
当該サージタンク５内の圧力が設定値Psetを超え
た所定圧力P3から順次低下するとともに、流量
変化量ΔV相当分の圧縮気体が供給管Ginへ還流
されることとなる。

本発明を実施した圧縮機の各部の動作を第４図
ａ〜ｄの線図に示す。ｂのステツプ状消費流量の
変動に対応して制御系が作動し、これに伴いサー
ジタンク５内圧力が上昇し、圧力上昇が設定値
Psetを超えて所定圧力P3に到達するとａ、演算
器１１から信号が出力されて常閉弁１２は所定開
度で開弁したのち、徐々にほぼ閉弁状態へと復帰
するｃ。この間、スライド弁は、サージタンク５
内圧力が上昇して設定値Psetを示した時点で演算
器１１からの出力信号により移動を開始し、当該
スライド弁の開度がｄに示す如くロード側閉方向
位置からアンロード側開方向位置へと変化し、そ
の移動の終了時と上記常閉弁１２の閉弁状態復帰
時とがほぼ同調する。

従つて、サージタンク５内の吐出圧力は安全弁
やトリツプ回路が作動する前に効果的に圧力低下
され、かつスライド弁の吐出圧力による容量制御
は何等の支障もなく継続して実施されることとな
る。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、消費流量がステ
ツプ状に変動する場合でも、正常な制御による運
転中に異常時対策装置が作動する虞がなくなり、
信頼してスライド弁式スクリユー圧縮機を吐出圧
力により容量制御運転することが出来、当該スラ
イド弁式スクリユー圧縮機により製造される圧縮
気体を使用する装置の運転が確保される。また、
吐出圧力上昇スピードを検出する設定となつてい
ることから、消費流量の変動巾を推定し得るの
で、当該推定値を基礎とした最適容量制御が可能
となる。そのうえ、安全弁等作動時の開弁し放し
で圧縮気体を外部に放出する状態とは異なり、常
閉弁は開弁後ただちにほぼ閉弁し、ほぼ常時スラ
イド弁移動で容量制御がなされていることから、
軸動力が改善されるなど、齎される効果は甚大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御方法の実施例ブロツク図、
第２図ａおよびｂはそれぞれサージタンク５内の
設定値を超える圧力上昇挙動と消費流量との関係
を示す圧力特性線図および消費流量特性線図、第
３図ａおよびｂはそれぞれ演算器１１による圧力
上昇スピードの求めかたを説明する線図、第３図
ｃは演算器１１による常閉弁の開度決定方法を説
明する線図、第４図ａ〜ｄはそれぞれ本発明方法
を実施したスライド弁式スクリユー圧縮器の各部
の動作を示す線図、第５図ａはスライド弁式スク
リユー圧縮機の従来制御方法を説明するブロツク
図、第５図ｂおよびｃはそれぞれ消費流量がステ
ツプ状に変動する場合の消費流量特性線図および
サージタンク内吐出圧力特性線図である。 １……圧縮器本体、５……吐出圧力部（サージ
タンク）、１２……常閉弁、BP……バイパス、
Gin……気体供給路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに噛合う雌雄ロータ間に気体を閉じ込め
   圧縮して吐出する気体閉じ込め容量を、吐出され
   た気体が流入する吐出圧力部の圧力に応じて、上
   記ロータ周壁の一部を構成するスライド弁に全開
   ←―→全閉間の所定位置をとらせて制御する圧縮
   機の、消費流量が急激に変動する場合において、
   上記圧縮機へ気体を供給する供給路と上記吐出圧
   力部との間に常閉弁が介挿されたバイパスを設け
   るとともに、吐出圧力部の圧力上昇スピードを演
   算・測定するように構成し、吐出圧力部に設定さ
   れている設定値を超えた所定圧力に達した時点で
   常閉弁を上記圧力上昇スピードの大、小に応じた
   ステツプ状大、小の開度で開弁してバイパスを導
   通させて圧縮気体を供給管へ還流させるように設
   定するとともに、当該常閉弁の閉弁動作を前記ス
   ライド弁が圧力制御可能な緩いスピードに設定し
   たことを特徴とするスライド弁式スクリユー圧縮
   機の容量制御方法。