JPH0610885A - 遠心圧縮機のサージ制御及び回復 - Google Patents

遠心圧縮機のサージ制御及び回復

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JPH0610885A
JPH0610885A JP5082914A JP8291493A JPH0610885A JP H0610885 A JPH0610885 A JP H0610885A JP 5082914 A JP5082914 A JP 5082914A JP 8291493 A JP8291493 A JP 8291493A JP H0610885 A JPH0610885 A JP H0610885A
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pressure
surge
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pressure ratio
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John T Gunn
ティー ガン ジョン
Daniel T Martin
ティー マーチン ダニエル
William H Harden
エッチ ハーデン ウイリアム
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Ingersoll Rand Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠心圧縮機におけるサージの発生を検出し制
御する安価で正確な方法及び装置を提供することであ
る。 【構成】 遠心圧縮機における作動流体のサージを制御
する方法と装置には最小所望サージマージンを達成する
ために可変速原動機を用いることによってサージを防止
することがある。サージ防止はまた実際の圧縮機圧力比
を所定の目標最大値に保つように吐出し弁を連続的に調
整することによって達成される。サージ検出は最終段の
吐出し圧力の変化の速度を監視することにって達成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にいえば、遠心
圧縮機に関し、さらに詳しくいえば、遠心圧縮機内のサ
ージを制御して検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機を通る流れが急に減らされるとサ
ージが起こる。遠心圧縮機内のサージの過程によってサ
ージング過程の間遠心圧縮機内の作動体の流れが一時的
に不安定になる。普通には、サージには大きい不愉快な
騒音が伴い、サージによって遠心圧縮機に初期または遠
心圧縮機の寿命中のいずれかに構造的損傷と疲労を生じ
させることがある。さらに詳しくいえば、サージによっ
て遠心圧縮機に以下のことが起こることがある。遠心羽
根車への損傷、軸受の破壊を生じる可能性のある圧縮機
軸受の過熱と過負荷、遠心圧縮機配管の疲労と過熱及び
他の圧縮機構成要素の過熱である。
【０００３】現在、サージ過程に「反応」し、サージが
起こった後で遠心圧縮機を無負荷にするだけの遠心圧縮
機制御装置がある。しかし、そのような圧縮機制御装置
においては、サージの初期段階が、修正作用を取るとき
までにすでに起こっていた。なお、これらの制御装置が
機能するためには、遠心圧縮機を、ほとんど完全に無負
荷にし、それによって関連の遠心圧縮機の流体出力を小
さくする。
【０００４】従来の圧縮機制御装置はサージを検出する
ために多数の方法を用いた。従来の装置において用いら
れた方法が圧縮機排出導管の中に置かれているベンチュ
リノズルなどの流量計を流れの逆転が起こったかどうか
を指示するための制御装置への適当な信号と共に用いる
ことを含んでいる。この方法は、普通は、費用がかか
り、かつ不正確であり、追加システム圧力損失を生ず
る。従来技術において用いられたもう一つの方法は、遠
心圧縮機への入口導管における作動流体の温度の上昇速
度に頼っている。この方法は、普通は望んでいるより応
答が遅い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のことは現在の遠
心圧縮機サージ制御装置にあると知られている限界を示
している。したがって、前述の限界の一つ以上を克服す
ることを目的とした代替物を提供することが有益である
ことは明らかである。したがって、後でもっと完全に開
示する構成を備える適当な代替物を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの面におい
て、これは、周囲絶対圧力を検知する段階と、周囲絶対
圧力に対応する第１の信号を発生する段階と、圧縮機の
入口における周囲温度を検知する段階と、周囲温度に対
応する第２の信号を発生する段階と、圧縮機のための所
定の設定値吐出し圧力を選択する段階と、設定値吐出し
圧力に対応する第３の信号を発生する段階と、前記第
１、第２及び第３の信号を制御回路に入力する段階とを
含む遠心圧縮機における流体サージを防止する方法を提
供することによって達成される。制御装置には、流体サ
ージが起こるマップ圧縮機サージ速度のデータが記憶さ
れている。圧縮機速度が周囲絶対温度、周囲温度及び設
定値吐出し圧力の関数として計算される。圧縮機速度
は、流体サージを防止するためにマップ圧縮機サージ速
度から所定の最小余裕を保たれる。
【０００７】前述及びその他の面は添付図面と合わせて
考慮するとき本発明の以下の詳細な説明から明らかにな
るであろう。
【０００８】
【実施例】遠心圧縮機が図１の１０に総括的に示されて
いる。この明細書全体を通して用いられる遠心圧縮機と
いう用語は、遠心ポンプ及び遠心圧縮機並びにこの明細
書では遠心力作用による気体、代表的には空気、または
液体を含むすべての流体を包含するように意図した作動
流体を押しのけるすべての遠心装置に適用する。遠心圧
縮機１０は、従来の設計の第１の圧縮機段１２ａと第２
の圧縮機段１２ｂを備えている。二つの圧縮機段１２
ａ、１２ｂだけが図１に示されているが、１から１０ま
たはそれ以上の任意の数の圧縮機段を直列に流体連絡す
るように接続できる。
【０００９】図２を参照すると最もよく見られるよう
に、各圧縮機段１２ａ及び１２ｂには遠心羽根車１１及
び作動流体を排出するディフューザ部１３がある。羽根
車１１は、高速度で回転するが、特性流体速度増加を伴
う流体圧力の上昇を与えるように空気力学的に構成され
ている。ディフューザ部１３は、当該技術で周知のよう
にして構成されて遠心羽根車から通る流体の速度を下げ
て、それによって追加の作動流体圧力を上昇させる。
【００１０】図１に戻ると、圧縮機１２ａ及び１２ｂ
は、可変速原動機１４に原動力を受ける関係に配置され
た歯車装置１６によって従来の方法で駆動される。この
明細書において、「原動機」という用語は、内燃機関、
電動機及び圧縮機１０に原動力伝えるかまたは仕事を送
るすべての装置を包含するように考えられている。原動
機１４を圧縮機１０へ接続するために継手（図示なし）
を用いている。原動機１４の角速度は角速度センサ１８
によって検知される。本願において制御装置１３０とし
て用いることのできるマイクロコンピュータがＩＮＴＥ
Ｌ ８０Ｃ１９６である。（ＩＮＴＥＬはインテル・コ
ーポレーションの商標である）。
【００１１】第１の圧縮機段１２ａおよび第２の圧縮機
段１２ｂは、段間導管１５によって直列に流体連通する
ように配置されている。中間冷却器１７及び水分分離器
１９が二つの圧縮機段の間を通る作動流体を第２の圧縮
機段を通して圧縮できる状態に作動流体を調整するため
に段間導管に配置されている。
【００１２】作動流体が吸込み導管２２によって第１の
圧縮機段に供給される。作動流体の吸込み導管２２を通
る流れが適当な入口弁または絞り装置２４によって調整
される。正常な圧縮機の運動状態のもとでは、入口弁２
４は後で詳細に説明する制御装置１３０によって調整さ
れる。図からわかるような、入口弁２４は、始動の間及
びアイドル速度運転の間、圧縮機１０が作動流体の流量
を最小にして無サージング動作をするように弁が完全に
閉じるのを防止する手段を備えている。入口弁２４の完
全閉止を防止する手段は、機械的、例えば弁位置止め、
または電気的、例えば入口弁位置決め装置への制御装置
１３０によって命じられる最小電気信号、のいずれであ
ってもよい。第１の圧力センサまたはトランスデューサ
２５が吸込み導管２２の中に入っている作動流体の圧力
を測定する。入口弁２４が開くと、吸込み導管２２の中
の絶対圧力は増加し、遠心圧縮機が押しのけできる作動
流体の量は増加する。温度センサ２０２が第１の圧縮機
段１２ａから入る作動流体の温度を測定する。もう一つ
の温度センサ１２９が第２の圧縮機段１２ｂに入る作動
流体の温度を測定する。
【００１３】作動流体は、第２の圧縮機段１２ｂを通過
した後に、吐出し口３０に入る。第２の圧力センサまた
はトランスデューサ３２が吐出し口３０における流体圧
力を測定する。吐出し口３０は、流体が第２の圧縮機段
１２ｂを出た後で作動流体を所望の最終温度に戻す後置
冷却器３６に対して流体を供給す関係に配置された排出
導管３４と流体で連通している。後置冷却器３６を去る
作動流体は、逆止め弁４０を通って加圧作動流体をいれ
るタンク３８に流入する。圧力センサ３９がタンク３８
の中の圧力を測定する。関心の対象、たとえばサービス
出口４６、へ作動流体を供給できるようにするタンク３
８と流体連通する形にサービス管路４２が配置されてい
る。サービス弁４８がタンク３８の中に入っている流体
がサービス出口４６に加わるのを制限する。この明細書
では、吐出し口３０は吐出し導管３４の中に入っている
として定められている。
【００１４】吹出し導管５０が吐出し導管３４と流体で
連通するよう配置されている。吹出し導管５０に流体で
連通するように接続されているのは吐出し導管３４から
大気への流体の流れの制御を可能にする可変式に位置決
めでる吹出し弁５２である。入口弁２４と吹出し弁５２
は第１及び第２の圧縮機１２ａ及び１２ｂと相互作用
し、段間導管１５及び排出導管３４に当該技術において
周知の方法で加えられる流体圧力を制御する。吹出し弁
５２の位置決めは、図３と図１３に与えられ、後でさら
に詳細に説明する論理を用いて制御装置１３０によって
調整される。
【００１５】遠心圧縮機のための遠心段１２ａ、１２ｂ
の形状はサージという現象を可能にするものである。サ
ージは遠心圧縮機の主な動作上の限界の一つである。ど
の特定な空気力学的羽根車の構成の場合にも、羽根車が
特定の作動流体条件で特定の速度で回転するとき作るこ
とのできる最大圧力比が存在する。流体の流れが図２に
よって示されているように遠心羽根車１１と吐出し口３
０の間で順方向と逆方向の両方で異なる時に異なる条件
のもとで可能なので、サージが可能になる。サージの発
生は圧縮機性能マップによって最も良く理解される。
【００１６】図５は特定の遠心圧縮機で達成可能な性能
の特性マップを与えている。図５は圧縮機への入口にお
ける流体状態に修正された圧縮機を通過する流体の質量
流れを指示するのに用いられる全圧縮機圧力比対流れパ
ラメータのグラフである。種々の修正速度線を図５の圧
縮機マップに示し、後で詳しく説明する。
【００１７】図５は、圧縮機がこの線の左の領域では動
作できない「サージ」線８０を示している。サージ線８
０は、修正速度線の上限の軌跡を定め、臨界圧力比ＰＲ
３を定めている。特定の圧縮機速度に対して、通常「修
正速度」と呼ばれる速度パラメータが物理的圧縮機速度
を吸込み導管２２の中の作動流体の温度の算術関数で割
った商によって特徴づけられる（図５参照）。したがっ
て、速度パラメータまたは「修正速度」を物理的圧縮機
速度を大きくするか圧縮機の入口における作動流体の温
度を下げることよって大きくできる。したがって、そし
て図５に示されているように、修正圧縮機速度を高くす
れば、遠心圧縮機１０がサージ線に達するまでに動作で
きる圧力比が高くなる。
【００１８】図６は、サージを経験しており、サージ防
止、検出、制御及び回復のための装置またはシステムを
備えていない遠心圧縮機の従来技術の実施例の吐出し圧
力対時間のグラフである。図６の圧縮機が最初は安定な
状態で動作すると仮定すると、圧縮された作動流体の需
要に突然の減少が起これば、普通はサービス出口４６か
ら、タンク３８及び吐出し導管３４の両方における圧縮
機吐出し圧力は上昇する。用語「圧力比」は、本明細書
で用いられているように、吐出し口３０に加えられる作
動流体絶対圧力（吐出し圧力センサによって検知され
る）を吸込み導管２２に加えられる作動流体絶対圧力
（入口圧力センサ２５によって検知される）で割った商
として定義される。本明細書において別段の指定がなけ
れば、圧力センサが絶対圧力を測定する。
【００１９】遠心羽根車１１とディフューザ部１３の組
み合わせは圧力比の指定範囲だけまで動作できる。圧力
比を図６に示されているサージ点６８と言う指定値より
上に大きくする場合、遠心羽根車は作動流体の流れを順
方向７０に保つことができず、そのような場合には作動
流体は実際には逆方向に流れる。したがって、全圧縮機
比がサージ圧力比（図５の上側鎖線）まで上昇すると、
サージ事象が起こる。サージに伴う方向７２の流れの逆
転は、圧力比が所定の水準以下に落ちるまで続き、次に
圧力比が下がると、流体の流れがもう一度順方向７０に
始まることができる。 図６に示されているように、サ
ージの後に圧縮機吐出し圧力の急峻な下がりスパイクを
ともない、そのスパイクの後は、圧縮機が再び安定する
につれて圧縮機吐出し圧力の上昇が続く。サージを発生
させた条件がなお存在する場合、すなわち、サービス出
口４６からの圧縮作動流体需要の突然の減少の場合、サ
ージ事象は起こり続けるであろう。サージ事象が起こる
たびに、導管１５または導管３４に入っている定容積の
作動流体は急に流れの方向を逆転し、圧縮機入口導管２
２の方へ後ろ向きに流れる。
【００２０】羽根車が低めの圧力比状態のもとで再び負
荷をかけられると、作動流体はサージスパイクが再び起
こるまで再び正常な方向に動く。圧力比のこれらの変動
は、図６の圧力スパイク１０２ａ、１０２ｂ及び１０２
ｃによって特徴づけられているように頻繁に激しく反復
する。
【００２１】一連の圧力スパイク１０２ａ、１０２ｂ及
び１０２ｃは、作動流体によって伝えられる交流圧力波
として特徴づけることができる。作動流体が圧力スパイ
ク１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結果として前後に交
互に切り換えられると、原動機１４によって作動流体に
伝えらているエネルギーは、熱となって現れ、作動流体
の温度上昇を伴う。サージ条件が除かれていなければ、
圧縮機または関連の構成要素に対する物理的損傷が生ず
る。本発明のサージ制御装置は遠心圧縮機サージがまず
第一に起こらないようにし、それが起こるようなことが
あれば圧縮機サージを検出し、適用装置への流れの中断
を最少にしてサージ事象から回復することによって従来
技術の弱点を克服する。
【００２２】図７は、圧縮機の回転速度を検知して設定
値する装置を備えていない遠心圧縮機の従来技術の実施
例のサージマージン対高度及び周囲温度のグラフであ
る。好ましい実施例において、図３に示されているよう
に、制御装置１３０は、可変速原動機１４の物理的圧縮
機速度または設定値速度を連続的に調節する。このよう
にして利用可能なサージマージンがサージ事象を防止す
るために図８に示されたものまで増大される。
【００２３】設定値速度が以下の式を用いて制御装置１
３０によって計算される。
【００２４】 ＧＳＥＴ＝ＭＡＸ｛ＧＨＰ，ＧＳＵＲＧＥ｝ ＧＥＰ＝Ａ＋Ｂ＊Ｔ１ ここで、 Ａ，Ｂ＝ＰＳＥＴ及びＰＴＯの一次関数 及び ＧＳＵＲＧＥ＝Ｇｃ＊ＳＱＲＴ（Ｔ１／５２８） ここで、 Ｔ１＝周囲温度（゜Ｒ） Ｇｃ＝必要な圧力比においてサージが起こる修正速度、
ＲＥＱＤ−ＰＲ． ＲＥＱＤ−ＰＲ＝Ｆｃ＊（Ｐ
ＳＥＴ＋ＤＰ２）／ＰＴＯ ＰＳＥＴ＝設定値圧力（ｐｓｉａ） ＤＰ２＝吐出し導管圧力降下（ｐｓｉ） ＰＴＯ＝周囲圧力（ｐｓｉａ） Ｆｃ＝サージマージン係数（たとえば、１．０８） Ｇｃはサージ線データ８０の内挿によって得られる。
【００２５】制御装置１３０は正しい設定値圧縮機速度
を制御して保つために「比例積分微分」または「ＰＩ
Ｄ」制御アルゴリズム（図３参照）を用いる。図９は、
速度制御弁７４の動速度制御のために制御装置１３０に
よって用いられる制御伝達関数を与える。
【００２６】固定電圧及び周波数で動作する代表的かご
形電動機のような「定速度」形の原動機１４の場合に、
物理的圧縮機速度が一定速度に保持され、修正速度が入
口導管２２にある作動流体の温度の違いによってだけ変
わる。そのような装置の場合、本発明によって教えられ
るような速度の違いがサージ防止の方法として可能であ
る。
【００２７】作動流体に対して継続需要があるかぎり、
吐出し口３０を出る作動流体は吐出し導管３４、後置冷
却器３６、逆止め弁４０、タンク３８及びサービス弁４
８を通って、関心の対象へ自由に流れる。サービス弁が
締め切られると圧縮機段１２ａ、１２ｂはこれらの要素
における絶対圧力を増加させる作動流体をこれらの要素
内に押しのけ続ける。吹き出し弁５２が十分迅速に開か
なければ、圧力増加によってサージ事象が起こり、サー
ジ条件を特徴づける前述の流れ逆転と圧力比の減少を伴
う。
【００２８】本発明の装置はまた、まず第一にサージが
起こる臨界圧力比ＰＲ３のかなり下の圧力比を保つよう
に吹き出し弁を調整することによってサージを防止する
ために使用できる。臨界圧力比ＰＲ３は特定の修正速度
線と実際のサージ線の交差点によって定められる図５の
サージ点である。図５は実際のサージ線８０から所定の
距離はなれたところに設定され、それと大体心を合わさ
れた２本の追加の線８１と８２を示している。修正速度
線７８と線８１の交差点は最大安全圧力比ＰＲ２を定め
る。必要流量が小さくなっている期間の間、制御装置１
３０は圧縮機圧力比ＰＲ２のわずかに下の目標値に保
つ。この実際の目標圧力比は圧力比ＰＲ１として定義そ
れ、図５に破線８２として示されている。
【００２９】吹き出し弁５２の圧力比ＰＲ１における正
常な調整は、図１０に示されている。圧力比が安全最大
圧力比ＰＲ２より上に登ると、サージが非常に起こりそ
うであり、すなわち今にも起こりそうであって、制御装
置１３０は、吹出し弁５２が圧力比の上昇を軽減するの
に十分に迅速に開けられるリセットモードに入る。この
作用のグラフによる表現が図１１に示され、図において
制御装置１３０は圧縮機圧力比をＰＲ１に保つように最
初に吹出し弁５２を調整する。サービス弁４８の迅速閉
鎖などの何らかの外部事象が圧縮比をＰＲ１の目標値よ
り上にＰＲ２もの高さまで増大させると（図１１参
照）、制御装置１３０は圧力比のこの増加を検知して吹
出し弁を迅速にあるより高い値にまで迅速に開けさせ
る。吹出し弁を開くことが吐出し口３０における作動流
体の圧力を下げて、それによって圧力比を下げる。次
に、圧縮比を下げると作動流体の流れが逆方向７２に起
こる可能性を小さくする。
【００３０】原動機１４が可変速形のものであれば、制
御装置１３０はまた吹出し弁５２の即開と同時に「速度
信号リセット」を実行する。この技術は吹出し弁リセッ
ト機能に関連した急激な負荷降下によって圧縮機超過速
度が生じないようにする。吹出し弁５２の圧縮機圧力比
がＰＲ１を超さないようにする調整は制御装置１３０に
おいて「比例積分」または「ＰＩ」制御技術によって遂
行される。図３及び１３は、目標安全圧力比ＰＲ１を達
成するために吹出し弁を調整するときに制御装置１３０
によって用いられる制御伝達関数を与える。
【００３１】本発明は、吐出し口３０における圧縮機吐
出し圧力を圧力センサによって解析することによってサ
ージを検出するように動作できる。図６を参照すると、
サージを特徴づける圧力スパイク１０２の輪郭と他の代
表的圧縮機動作によって作られる圧力比、輪郭の差は、
サージにおける圧力比の時間に関する降下がきわめて急
な傾斜を持っていることである。遠心圧縮機の動作にお
いてはサージを伴う圧力スパイクほど急な圧力比降下の
傾斜を作る正常に起こる現象は他にない。
【００３２】制御装置１３０は圧縮機出口圧力をセンサ
３２を介し、圧縮機入口圧力センサ２５を介して連続的
に監視する。これらのセンサによって発生された情報か
ら、制御装置１３０は全圧縮機圧力比を計算する。圧縮
機吐出し圧力の絶対値が所定の速度より早く降下する
と、推定サージが起こったと宣言される。制御装置１３
０は、圧力信号の下りスパイクの後に図６に示されてい
る圧力の上りスパイクが続くかどうかを決めるために圧
縮機吐出し圧力を監視し続ける。検出されると、制御装
置１３０は、確定サージが起こったと宣言し、制御装置
は計数器を増分してある時間内に起こった確定サージの
数を数える。圧縮機吐出し圧力信号の挙動によって指示
されるサージ事象を最初に検出したとき、制御装置１３
０は後で詳しく説明するサージ回復対策を実行する。制
御装置１３０はある最大数のサージ事象だけが所定の時
間内に起こることができるようにプログラムされてい
る。最大数のサージ事象が起こると、圧縮機装置は制御
装置１３０によって停止される。 制御装置１３０は、
圧縮機段１２ａの入口における作動流体の温度を温度セ
ンサ２０２によって、圧縮機段１２ｂの入口おける作動
流体の温度を温度センサ１２９によって連続的な監視す
る。これらの二つの温度のどちらかが所定の最大値まで
上昇すれば、制御装置１３０は連続的なサージ事象がシ
ステム停止を必要としたという操作員へのメッセージで
装置を停止する。このようにして、遠心圧縮機と関連の
機器は、反復サージングによる損傷から護られることを
保証される。 上述のように、推定サージを所定の値よ
り速い吐出し圧力降下に基づいて検出したとき、制御装
置１３０は、吹出し弁５２により大きい開き角を特徴と
する新しい位置まで迅速に増加させる。吹出し弁の面積
が大きくなるとサージ条件をなくし、正常な吹出し弁調
整がＰＲ１に等しい目標圧縮機圧力比に基づいて再始動
される。図１２は、サージ事象に対するこの応答とそれ
から結果として生ずる回復を特徴づける。吹出し弁５２
のサージ事象から回復するための前述の調節と同時に、
制御装置はＰＲ１を所定の量だけ自動的に減分する。
【００３３】たとえば、ＰＲ１をサージ事象が検出され
たとき、それの前の値の１％だけ減分できる。こうし
て、単一のサージ事象の発生は、制御装置１３０に最後
の値より低い目標圧力比ＰＲ１を設定させれることによ
って自己修正させる。外部要因、たとえば空冷装置にお
ける冷却空気流量の減少によって迷惑なサージ事象の可
能性を考慮するために、制御装置１３０は、制御装置が
作動されて装置が再始動されるたびに最初の省略時の値
にＰＲ１を自動的にリセットする。
【００３４】動作について説明すると、制御装置は、入
口弁２４、吹出し弁５２及び速度制御弁７４を調整して
後でさらに詳しく説明するようにサージ事象を防止し、
サージ事象から回復する。制御装置の機能を行うため、
制御装置１３０は、以下のものから関連したデータを受
ける。 圧力センサ（９）：気圧、ｐｓｉａ（ＰＴＯ） 圧力センサ（２５）：圧縮機入口圧力、ｐｓｉａ（ＰＴ
１） 圧力センサ（３２）：圧縮機吐き出し圧力、ｐｓｉａ
（ＰＴ２） 圧力センサ（３９）：タンク圧力、ｐｓｉｇ（ＰＴ３） 温度センサ（２０２）：段１入口温度、゜Ｒ 温度センサ（１２９）：段２入口温度、゜Ｒ 圧縮機速度（１８）：圧縮機速度、ＲＰＭ（Ｖ） 設定値圧力（１２２）：使用者選択、ｐｓｉｇ（ＰＳＥ
Ｔ） 制御装置１３０が操作盤または適当な装置によって最初
に電源に接続されるようなときには、制御装置１３０
は、以下のデータを受ける。絶対圧力センサ９からの気
圧（ＰＴＯ）、温度センサ２０２からの周囲温度（Ｔ
１）、使用者選択または操作盤１２２上のスイッチ選択
からの設定値圧力（ＰＳＥＴ）。このデータから、制御
装置１３０は、所望の最小圧縮機サージマージンを確立
するために設定値目標速度を計算する。圧縮機１０が始
動され、ウォームアップされ、負荷をかけられ、オンラ
インに置かれる所定の時に、制御装置１３０は、サージ
事象を防止し、それから回復するために入口弁２４、吹
出し弁５２及び速度制御弁７４に連続的に調整する。
【００３５】入口弁２４は、圧力センサ３９によって測
定されるタンク３８内の所望の設定値吐き出し圧力に達
するように制御装置１３０によって指令される流量絞り
を可能にする。入口弁２４の制御装置１３０による調整
は、図３及び図４に示された「比例積分」または「Ｐ
Ｉ」制御技術に基づいている。一例として、代表的な二
段遠心圧縮機装置の場合、１５％ないし２０％の流量絞
りが目標圧力比ＰＲ１に達する前にのみ入口弁を絞るこ
とによって可能である。
【００３６】吹出し弁５２は、前述の全圧縮機圧力比に
応じて制御装置１３０によって位置決めされる。圧縮機
圧力比がＰＲ１の目標値より小さいとき、吹出し弁は完
全に閉じられる。そのような位置では、最大流量が最大
効率で使用者に与えられる。圧縮機圧力比がＰＲ１まで
上昇すると、制御装置１３０は、システム圧力比をＰＲ
１に保つために図１３に略述された論理を介して吹出し
弁を調整し始める。圧縮圧力比がＰＲ２の最大安全圧力
比まで上昇すれば、制御装置１３０は、吹出し弁に吐き
出し圧力を解放する所定の位置へ迅速にリセットして開
かせる（図１１参照）。圧縮機圧力比がさらに実際のサ
ージ点すなわち臨界圧力比ＰＲ３まで上昇すれば、圧縮
機は、サージを受ける可能性があり、制御装置は圧縮機
吐出し圧力における急な下りスパイクによってそのよう
なサージを検出する。次に、サージの回復が吹出し弁５
２のさらに直接の開口と正常へ戻る吹出し弁の調整に基
づいて図１２に示されているように始まる。
【００３７】制御装置１３０は、任意の特定の時間間隔
内のサージの数と共に圧縮機段のすべてへの入口におけ
る作動流体の温度の瞬間値を連続的に監視する。前述の
サージ回復技術が何らかの理由でサージを中断し損なえ
ば、圧縮機は、自動的に無負荷されて停止され、それに
損傷が起こるのを抑止する。
【００３８】動作時には、制御装置１３０は、図１４に
示された流れ図に基づく主ソフトウェア制御ループ１０
０を繰り返し実行する。主ソフトウェア制御ループの実
行は、図１５に流れ図が示されている割り込み制御ルー
プ１２０を実行するために２５秒ごとに中断される。割
り込み制御ループ１２０は、走査ループ１２２、図１８
に流れ図になっている原動機速度制御ループ１２４、図
１７に流れ図になつている入口弁制御ループ１２６及び
図１８に流れ図になっている吹出し弁制御ループ１２８
を含んでいる。
【００３９】速度制御レープ１２４は、圧縮機のサージ
マージンが高度（ＰＴＯ）、周囲温度（Ｔ１）及び設定
値圧力（ＰＳＥＴ）の特定の組み合わせにおいて所望の
水準で保たれるように原動機１４の回転速度を連続的に
制御することによってサージを防止する。たとえば、速
度を調節してどの全開流量条件においても８％の最小サ
ージマージンを達成できる。これに関して、設定値速度
を上に略述したように制御装置１３０によって計算す
る。図９に示した制御伝達関数に基づいた「比例積分微
分」すなわち「ＰＩＤ」制御技術を用いて回転速度を制
御する。
【００４０】速度制御装置７４への出力信号は、用いら
れる可変速度原動機１４の形式と共に変わることはわか
っている通りである。原動機１４によって必要とされる
速度の水準に比例するアナログ信号からなっている。内
燃機関の場合には、信号は、一例として、機関に付いて
いる燃料制御弁（図示なし）に接続された回転ソレノイ
ド装置へのパルス巾変調方形波信号であってもよい。可
変速電動機の場合には、信号は、一例として、電動機速
度分散のための周波数制御装置へのアナログ信号であっ
てもよい。
【００４１】入口弁制御ループ１２６は、圧縮機流量を
実際の必要流量と一致させるように入口弁２４の位置を
制御することによって設定値圧力を保つ。図５に示され
ているように、入口弁２４は、圧縮機１０の特定の回転
速度における最大可能値から目標安全最大動作圧力比に
相当する値へ圧縮機流量が下降できるようにする。目標
安全最大動作圧縮機比は、図５、１０、１１及び１２に
ＰＲ１として示されている。入口弁２４は、始動加速の
間及びウォームアップまたは無負荷アイドル速度で動作
している間圧縮機サージが起こらないように完全は閉じ
ないようにされている。
【００４２】弁全閉を防止する方法は、変わってもよい
が、一般には、機械的手段または電気的手段のいずれか
からなっているであろう。機械的手段の場合には、弁ま
たは絞り装置２４の全閉を防止する機械的止めを採用し
てもよい。電気的手段の場合には、制御装置１３０は、
入口弁駆動装置の如何によって出力信号の量に低いかま
たは高いかのいずれかの限界を持っていてもよい。代わ
りとして、入口弁２４はある量の流量が遠心圧縮機１０
の第１段１２ａの羽根車１１へ直接に入口弁をバイパス
できるようにするバイパス領域を備えていてもよい。こ
のようにして、入口弁２４は、完全に閉じることができ
るようにされながら、バイパス領域が特定の動作速度で
のサージを防止する最小流量を保証する。最小流量バイ
パス領域を達成する一つの非常に簡単でしかも有効な手
段が蝶形入口弁の弁板に適当な寸法の穴を備えることで
ある。
【００４３】図１７に示されているように、入口弁制御
ループ１２６は、タンク３８内の現在の測定圧力ＰＴ３
と操作盤１２２を介し操作員によって選択される設定値
タンク圧力ＰＳＥＴとの間の誤差を計算する。制御装置
１３０は、計算圧力誤差を連続的に最小にするように入
口弁を正しく位置決めするために「比例積分」または
「ＰＩ」制御技術を用いる。
【００４４】図４は、制御装置１３０の入口弁制御ルー
プ１２６によって入口弁の調整に用いられる制御伝達関
数を与えている。入口弁制御ループ１２６から入口弁２
４への出力信号の種類は、用いられる入口弁の位置決め
装置の種類によって変わる。例えば、出力信号は、電流
−圧力変換器と空気圧弁ポジショナ／アクチュエータ装
置を用いる電気−空気圧弁位置決め装置への信号として
用いられる４ミリアンペアと２０ミリアンペアの間で変
わるアナログ電気信号からなっていてもよい。また、出
力信号は、蝶形弁ユニツトに付いているステップモータ
駆動器を駆動するのに用いられる可変周波数信号からな
っていてもよい。
【００４５】吹出し弁制御ループ１２８は、データ処理
部分１４５、調整部分１４６、サージ回避部分１４８及
びサージ検出兼回復部分１４９を備えている。
【００４６】図１９に流れ図になっているデータ処理部
分１４５は、圧力センサ９、２５及び３２によってそれ
ぞれ与えられる圧力ＰＴ０、ＰＴ１及びＰＴ２を読み取
る。圧力センサからの信号にある雑音及び電磁干渉の影
響を制限するために、ＰＴ１とＰＴ２の移動平均を計算
して圧力比の計算に用いる。「加算平均」セクションが
ＰＴ２の移動平均の最近の四つの値を用いてＰＴ２−Ｓ
ＬＯＰＥというＰＴ２の変化速度を求める。ＰＴ２−Ｓ
ＬＯＰＥの値は、移動値であり、それは制御装置１３０
に吐出し口３０における圧力が変化している速さを指示
する。この値は、ＰＴ２に加えられる圧力の傾斜がサー
ジ事象指示するのに十分に急峻であるかどうかを決める
のに用いられる。
【００４７】図２０に流れ図になっている調整部分１４
６は、まずセンサ３２（ＰＴ２）によって測定した絶対
圧力の値をセンサ２５（ＰＴ１）によって測定した値で
割ることによって実際の圧縮機圧力比を計算する。圧力
センサ２５が吸込み導管２の中の真空を検知するとき、
吸込み導管内の実際の絶対圧力は、圧力センサ２５によ
って測定した真空を圧力センサ９によって測定した測定
大気圧に加えることによって計算される。次に、吹出し
弁制御ループ１２８は、臨界圧力比ＰＲ３を圧縮器の修
正速度の関数として計算する（図５参照）。前述のよう
に、臨界圧力比ＰＲ３は、圧縮機サージが圧縮機の修正
動作速度の特定の値において起こると予想さる圧縮機圧
力比の値である。次に、目標安全圧力比ＰＲ１の値が臨
界圧力比ＰＲ３にＭＳＵＲＧＥという乗数を掛けること
よって計算される。ＭＳＵＲＧＥは、圧縮機が理想的に
動作すべき実際のサージ状態から離れたマージンを求め
るのに用いられる分数である。たとえば、ＭＳＵＲＧＥ
は、制御装置１３０を電源に接続するたびに、最初に
０．９２に設定されてもよい。ＰＲ１を計算した後に、
次いで圧力比誤差をＰＲとＰＲ１の間の差として計算す
る。制御装置１３０は、この誤差を最小にするために図
１３に与えられる「比例積分」または「ＰＩ」制御技術
を用いる。この論理は、実際の圧力比ＰＲが目標圧力比
ＰＲ１より小さいとき吹出し弁５２を強制的に閉じさせ
る。逆に、実際の圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ１より大
きいとき吹出し弁５２は、さらに開いて位置決めされ
る。
【００４８】図１３を参照すると、平均圧力は、加算平
均機能１７１と１７４によって計算される。ＰＴ２の平
均値の時間に関する傾斜は、微分機能で計算される。こ
の傾斜は、サージ検出兼回復機能１７３の中の指定設定
値ＭＡＸＳＬＯＰＥに比較さる。圧力比は、割り算関数
１７５によって計算されて次に進み−遅れ積分器１７６
によって処理される。
【００４９】目標圧力比は、ＰＲ３をサージ圧力比機能
１７９で最初に計算し、関数１８０おいてＭＳＵＲＧＥ
を掛けることによって求められる。制御誤差は、ＳＵＭ
関数１８１によって計算され、吹出し弁への出力信号
は、Ｐ−Ｉ制御機能１８２において計算される。最大安
全圧力比ＰＲ２は、乗算機能１７８によって計算され、
サージ回避関数１７７において実際の圧力比ＰＲに比較
される。
【００５０】図２１に流れる図になっているサージ回避
部分１４８は、後でさらに詳しく説明するように、実際
の圧縮機圧力比が目標値より上に上がって最大安全動作
圧力比に達すれば、吹出し弁５２のもっと開いた位置へ
の迅速リセットを可能にする。 吹出し弁ループ１２８
を通る各パスの間、制御装置１３０は、実際の圧力比Ｐ
Ｒを臨界圧力比ＰＲ３にＭＰＯＰという乗数を掛けるこ
とよって計算される最大安全動作圧縮機圧力比ＰＲ２に
比較する。ＭＰＯＰは、吹出し弁の「ＰＩ」制御装置が
実際の圧力比をＰＲ２より下に迅速に下げるために吹出
し弁５２に迅速リセットを行うのを止めるべき圧力比を
定めるの用いられる分数である。吹出し弁を所定の開き
位置へ迅速にリセットするすなわち「ぽぴんぐ」するこ
の技術は、サージ防止または回避の技術である。吹出し
弁制御ループ１２８のパスごとの最終結果が吹出し弁５
２の新しい位置である。
【００５１】図２２に流れ図になっているサージ検出兼
回復部分１４９は、実際のサージ事象を検出して圧縮機
を無負荷にしたり停止したりすることなくサージ事象か
ら回復するようにサージ事象に反応する方法である。吹
出し弁ループ１２８のセクション１４９が吹出し弁制御
ループ１２８を通る各パスの間サージのチエックを行
う。
【００５２】図２２によって与えられるように、制御装
置１３０は、実際の圧縮機吐出し圧力ＰＴ２の時間に関
する傾斜を計算する。ＰＴ２−ＳＬＯＰＥというこの傾
斜が特定の所定値より負であれば、すなわち下りスパイ
クであれば、制御装置は、「サージリセット」というサ
ージ回復作用を開始する。サージリセットにおいて、制
御装置１３０は、高圧力比状態を解放するように吹出し
弁の位置の値を所定の開き位置へ迅速に調節する。いっ
たん調節されると、吹出し弁制御ループ１２８は、図１
２に示されたサージへの応答を達成するように吹出し弁
５２の正常な「ＰＩ」制御または調整を再開する。サー
ジリセット作用と同時に、制御装置１３０は、第２のサ
ージ状態をなお避けるためにＭＳＵＲＧＥを減分する。
サージリセットが起こるときはいつも、論理は、指定量
の時間がサージリセット作用を繰り返す前に終了しなけ
ればならないことを与える。この期間は、引き続くリセ
ットによって中断されずに調整部分１４６に圧縮機の制
御を取り戻す時間を与える。
【００５３】いったん下りスパイクが検出されてしまう
と、制御装置１３０は推定サージが起こっていることを
指示するソフトウェア・フラッグをセットする。所定の
期間、例えば２秒の間、引き続く走査のときに、制御装
置１３０は、特定の所定値を越える圧縮機吐出し圧力に
ある次の上りスパイクを求めて調査する。見出だされれ
ば、制御装置１３０は、確定サージが起こったことを宣
言する。所定の数のサージが所定の期間内に起これば、
制御装置１３０は、圧縮機を停止させる。
【００５４】吹出し弁制御ループ１２８から吹出し弁５
２への出力信号の種類は用いられる吹出し弁位置決め装
置の種類と共に変わる。例えば、それは、電流−圧力変
換器と空気圧弁ポジショナ／アクチゥエータ装置を用い
る電気−空気圧弁位置決め装置への信号として用いられ
る４ミリアンペアと２０ミリアンペアの間で変わるアナ
ログ電流信号からなっていてもよい。また、出力は、蝶
形弁ユニットついているステップモータ駆動器を駆動す
るのに用いられる可変周波数信号からなっていてもよ
い。吹出し弁位置決め装置の正確な形式はこの実施例に
は関係がない。
【００５５】本発明を好ましい実施例にしたがって例示
して説明したが、変形及び変化形を特許請求の範囲に記
載された発明からそれることなく作ることのできること
が認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にしたがって構成された圧縮機におけ
るサージング状態を検出し、防止し、その状態から回復
する装置の略図である。
【図２】 図１の遠心圧縮機において用いられる単一圧
縮機段の部分横断面図である。
【図３】 本発明の装置の実施例を示す機能ブロック図
である。
【図４】 図１及び図３の入口弁またはアンローダを制
御するために図３の実施例の制御装置によって用いられ
る制御伝達関数を与えるブロック図である。
【図５】 修正圧縮機速度を変えると共に圧縮機流量と
圧縮機速度の任意の組み合わせにおいてサージが起こる
「サージ線」を含む圧縮機圧力比対圧縮機質量流量の特
性圧縮機マップである。
【図６】 サージを経験しており、サージの防止、検
出、制御及び回復のための装置を備えていない遠心圧縮
機の従来技術の実施例の吐出し圧力対時間のグラフであ
る。
【図７】 圧縮機回転速度を検知し、設定する装置を備
えていない遠心圧縮機の従来技術の実施例のサージマー
ジン対高度と周囲温度のグラフである。
【図８】 可変速駆動装置である原動機を有する図３の
実施例のサージマージン対高度と周囲温度のグラフであ
る。
【図９】 原動機が可変速駆動装置であるとき原動機速
度を制御し維持するために図３の制御装置によって用い
られる制御伝達関数を与えるブロック図である。
【図１０】 圧力比をＰＲ１の近くに保つために調整信
号を吹出し弁に加える図３の実施例の吐出し圧力対時間
のグラフである。
【図１１】 差し迫ったサージ制御応答を潜在サージ状
態に加える図３の実施例の吐出し圧力対時間のグラフで
ある。
【図１２】 差し迫ったサージ検出及び回復応答を実際
のサージ状態に加える図３の実施例の吐出し圧力対時間
のグラフである。
【図１３】 図１０にＰＲ１として示された圧縮機圧力
比を制御するために図３の実施例の制御装置によって用
いられる制御伝達関数を与えるブロック図である。
【図１４】 本発明の主制御装置ソフトウェアループの
流れ図である。
【図１５】 図１４の主制御装置ソフトウェアループと
共同して用いられる２５ミリ秒割り込み制御ループの流
れ図である。
【図１６】 図１５の速度制御ループの流れ図である。
【図１７】 図１５の吹出し弁制御ループの流れ図であ
る。
【図１８】 図１５の吹出し弁制御ループの流れ図であ
る。
【図１９】 吹出し弁制御ループのデータ取扱いセクシ
ョンの流れ図である。
【図２０】 吹出し弁制御ループの吹出し弁調整セクシ
ョンの流れ図である。
【図２１】 吹出し弁制御ループのサージ回避セクショ
ンの流れ図である。
【図２２】 吹出し弁制御ループのサージ検出兼回復セ
クションの流れ図である。
【符号の説明】
９ 絶対圧力センサ １０ 遠心圧縮機 １１ 羽根車 １４ 原動機 １６ 歯車装置 １７ 中間冷却器 １９ 水分分離器 ２４ 入口弁 ３６ 後置冷却器 ３８ タンク ４８ サービス弁 ５２ 吹出し弁 ７４ 速度制御弁 １２２ 操作盤 １３０ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル ティー マーチン アメリカ合衆国ノースカロライナ州27012、 クレモンス、ラベンヒル コート 604 (72)発明者 ウイリアム エッチ ハーデン アメリカ合衆国ノースカロライナ州27055、 ヤドキンビル、ボックス 244、ルート １

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口弁、入口、吐出し口、少なくとも一
    つの圧縮機段を備える遠心圧縮機において、 周囲絶対圧力を検知する段階と、 前記周囲絶対圧力に対応する第１の信号を発生する段階
    と、 前記圧縮機の入口における周囲温度を検知する段階と、 前記周囲温度に対応する第２の信号を発生する段階と、 所定の圧縮機設定値吐出し圧力を検知する段階と、 前記圧縮機設定値吐出し圧力に対応する第３の信号を発
    生する段階と、 前記第１、第２及び第３の信号を流体サージが所定の周
    囲条件で起こる圧縮機速度を与える特性マップを有する
    制御回路に入力する段階と、 目標圧縮機速度を周囲絶対圧力、周囲温度及び設定値吐
    出し圧力の関数として計算する段階を含み、前記目標圧
    縮機速度が流体サージを防止するためにマップ圧縮機速
    度から所定の最小余裕を保っていることを特徴とする防
    止する方法。
  2. 【請求項２】 前記圧縮機が可変速度原動機によって駆
    動され、前記方法がさらに実際の圧縮機速度を連続的に
    検知する段階と、 前記実際の圧縮機速度に対応する第４の信号を発生する
    段階と、 前記第４の信号を前記制御回路に入力する段階と、 目標圧縮機速度を達成し、それによって流体サージを防
    止するためにマップ圧縮機速度から所定の余裕を保つよ
    うに実際の圧縮機速度を連続的に制御する段階を含む請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 比例積分微分制御装置を用いて実際の圧
    縮機速度を制御する請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 圧縮機流量を実際の圧縮機必要流量と一
    致させるために入口弁の位置決めを連続的に制御するこ
    とをさらに含み、圧縮機サージが始動、加速、ウォーム
    アップ圧縮機速度での運転及び圧縮機無負荷アイドル速
    度での運転の間起こらないようにするために前記入口弁
    が完全に閉じないようにされている請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記入口弁の前記位置決めを比例積分論
    理を用いて制御する段階をさらに含む請求項４に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 入口、吐出し口、少なくとも一つの圧縮
    機段を備える遠心圧縮機において、 圧縮機吐出し圧力を連続的に検知する段階と、 前記圧縮機吐出し圧力に対応する吐出し圧力信号を発生
    する段階と、前記吐出し圧力信号を制御回路に入力する
    段階と、 吐出し圧力の変化速度を実行値として計算する段階と、 圧縮機吐出し圧力信号の変化速度を流体サージ発生を表
    す所定の変化速度に比較する段階と、 吐出し圧力の低下速度の絶対値が所定の変化速度を越え
    た場合、流体サージの発生しそうなことを指示する段階
    とを含む流体サージを検出する方法。
  7. 【請求項７】 後に所定の吐出し圧力増加速度が続く吐
    出し圧力が少しでもあったかどうかを決めるために前記
    吐出し圧力信号を連続的に監視する段階と、 後に所定の吐出し圧力増加速度が続く吐出し圧力か少し
    でもあった場合に確定サージの発生を指示する段階をさ
    らに含む請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ある時間内に起こった確定サージの数を
    数える計数器を増分する段階をさらに含む請求項７に記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 所定の時間内に確定サージの所定の数が
    発生したとき圧縮機を停止する段階をさらに含む請求項
    ８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記遠心圧縮機が少なくとも二つの圧
    縮機段を備え、 前記第１の圧縮機段の入口で流体の温度を検知する段階
    と、 前記第１の圧縮機段の入口の温度に対応する第１の温度
    信号を発生する段階と、 前記第２の圧縮機段の入口で
    流体の温度を検知する段階と、 前記第２の圧縮機段の入口の温度に対応する第２の温度
    信号を発生する段階と、 前記第１及び第２の温度信号
    を前記制御回路に入力する段階と、 前記第１及び第２の温度信号を連続的に監視する段階
    と、 前記第１及び第２の温度信号の少なくとも一つが所定の
    最大値まで上昇した場合前記圧縮機を停止する段階とを
    さらに備える請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 入口、吐出し口、少なくとも一つの圧
    縮機段を備える遠心圧縮機において、 絶対圧縮機入口圧力を検知する段階と、 前記絶対圧縮機入口圧力に対応する第１の信号を発生す
    る段階と、 絶対圧縮機吐出し圧力を検知する段階と、 前記絶対圧縮機吐出し圧力に対応する第２の信号を発生
    する段階と、 前記第１及び第２信号を制御回路に入力する段階と、 絶対圧縮機吐出し圧力の値を前記絶対入口圧力で割った
    実際の圧縮機圧力比を計算する段階と、 サージが圧縮機速度の特定の値で起こると予想される臨
    界圧力比を計算する段階と、 前記臨界圧力比に所定の分数乗数を乗ずることによって
    目標安全圧力比を計算する段階と、 前記実際の圧縮機圧力比と前記目標安全圧力比との間の
    差として圧力比誤差を計算する段階と、 前記実際の圧力比が前記目標安全比より小さいとき、前
    記制御回路が吹出し弁をより閉じた位置へ位置決めする
    ように、そして前記実際の圧力比が前記目標安全比より
    大きいとき前記制御回路が吹出し弁をより開いた位置へ
    位置決めするように圧力比誤差に応じて圧縮機吹出し弁
    を制御装置によって連続的に変調する段階と、を含む流
    体サージを防止する方法。
  12. 【請求項１２】 前記臨界圧力比に所定の分数乗数を乗
    ずることによって最大安全動作圧力比を計算する段階
    と、 前記実際の圧力比が前記最大安全動作圧力を超えるかど
    うかを決めるために前記実際の圧力比を前記最大安全動
    作圧力比に比較する段階と、 前記実際の圧力比が前記安全動作圧力比を超える場合、
    吹出し弁を変調するのを止める段階と、 実際の圧力比を最大安全比以下に迅速に下げるように吹
    出し弁をリセットして前記圧縮機を無負荷にすることな
    く流体サージを防止する段階とをさらに含む流体サージ
    を防止する方法。
  13. 【請求項１３】 前記制御回路が吹出し弁を位置決めす
    るために比例積分論理を用いる請求項１２に記載の流体
    サージを防止する方法。
  14. 【請求項１４】 前記制御回路が吹出し弁のリセットと
    同時にリセットされた圧縮機速度信号を実行して吹出し
    弁のリセット機能と関連した急な負荷低下によって圧縮
    機超過速度が起こらないようにする請求項１３に記載の
    流体サージを防止する方法。
  15. 【請求項１５】 過去のサージ事象に基づいた将来のサ
    ージ事象を単一のサージ事象が起こる度に目標安全圧力
    比を修正することによって防止する段階をさらに含む請
    求項１２に記載の流体サージを防止する方法。
  16. 【請求項１６】 可変速度原動機、入口弁、入口、吐出
    し口、タンク及び少なくとも一つの圧縮機段を備える遠
    心圧縮機装置において、 絶対周囲圧力を測定する第１の圧力センサーと、 絶対圧縮機吸込み圧力を測定する第２の圧力センサー
    と、 絶対圧縮機吐出し圧力を測定する第３の圧力センサー
    と、 ケージタンク圧力を測定する第４の圧力センサーと、 前記圧縮機段における入口温度を測定する第１の温度セ
    ンサーと、 流体サージが起こる圧力比対圧縮機修正速度を与える特
    性マップを備える制御回路と、 圧縮機吐出し圧力を選択する手段と、 目標圧縮機速度を周囲絶対圧力、周囲温度及び設定値吐
    出し圧力の関数として計算し、前記目標圧縮機速度が流
    体サージを防止するためにマップ圧縮機速度から所定の
    最小余裕を保つ圧縮機におけるサージを防止する第１の
    手段と、 圧縮機流れを実際の圧縮機流れ需要とマッチさせるため
    に入口弁の位置決めを連続的に制御し、始動、加速、ウ
    ォームアップ圧縮機速度での運転及び圧縮機無負荷アイ
    ドル速度での運転の間圧縮機サージが起こらないように
    するために前記入口弁を完全に閉じないようにする圧縮
    機におけるサージを防止する第２の手段と、 絶対圧縮機吐出し圧力の値を前記絶対入口圧力で割った
    実際の圧縮機圧力比を計算し、サージが圧縮機速度の特
    定の値で起こると予想される臨界圧力比を計算し、前記
    臨界圧力比に所定の分数乗数を乗ずることによって目標
    安全圧力比を計算し、前記実際の圧縮機圧力比と前記目
    標安全圧力比との間の差として圧力比誤差を計算し、前
    記実際の圧力比が前記目標安全比より小さいとき、前記
    制御回路が吹出し弁をより閉じた位置へ位置決めするよ
    うに、そして前記実際の圧力比が前記目標安全比より大
    きいときに前記制御回路が吹き出し弁をより開いた位置
    へ位置決めするように圧力比誤差に応じて圧縮機吹出し
    弁を制御装置によって連続的に変調する圧縮機における
    サージを防止する第３の手段と、 吐出し圧力の変化の速度を運転値として計算し、圧縮機
    吐出し圧力信号の変化速度を流体サージ発生を表す所定
    の変化速度に比較し、吐出し圧力の低下速度の絶対値が
    所定の変化速度を超えた場合、流体サージの発生しそう
    なことを指示する圧縮機におけるサージを検出する手段
    と、を備える流体サージ制御装置。
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