JPS5810596B2 - タ−ボ圧縮機の自動運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、１台または数台のターボ圧縮機（軸流形・
遠心膨圧縮機ならび送風機を含む。

以下特にことわらない限りこれらを総称して単に、圧縮
機と呼ぶ）により気体を圧送する場合に、気体中に他の
気体が混入することが許されず、しかも圧送量（即ち使
用量）が時間により変化する場合に圧縮機の消費動力を
最少にする自動運転制御に関するものである。

従来、圧縮機の効果的な運転方法として、圧縮機の吐出
管路に適当な容量のホルダーを設け、このホルダーへの
気体の圧送を断続させることにより使用電力量を最少に
する運転制御がある。

以下第１図、第４図を参照して従来の運転制御装置につ
いて説明する。

第１図は構成を示す系統図を、第４図は圧縮機の代表的
な性能曲線を示す。

圧縮機が定格状態（第４図Ａ点）で運転している場合に
おいて、圧送すべき量（即ち使用量）が減少した場合に
は第１図に示したように圧力調節器６により圧縮機１の
吸込管路８に設けた吸込容量制御機構２の開度を調整し
、吐出管路９の圧力を一定に保持しつつ圧送流量を減少
せしめるようにしである。

圧送すべき量が更に減少した場合には圧縮機の特性上あ
る流量以下では（第４図のＢ点以下の流量）サージング
現象が生じるので圧縮機１の連続運転はできない。

そこで圧送量がサージングに入らないで運転できる最少
流量（第４図のＣ点）に達したことを流量設定器５によ
り検出し、吐出管路９より分岐し、吸込管路８に連結し
たバイパス管路１０に設けたバイパス弁４を全開とし、
吸込容量制御機構２の開度を最少開度とする。

圧縮機１の圧送量が減少し、吐出圧力はその特性上圧力
が低下し、ホルダー１１の圧力より低くなるのでホルダ
ー１１への気体の圧送は停止し、気体はバイパス弁４を
通り吸込管路８に戻る。

またホルダー１１からの気体の逆流は吐出管路９に設け
られた逆止弁３により防止される（圧縮機１の作動点は
第４図のＤ点となる）。

気体の使用によりホルダー１１の圧力が低下し規定値に
達すると吐出管路９に設けられた圧力設定器７が作動し
、吸込容量制御機構２の開度を全開とし、バイパス弁４
を全閉とする。

圧縮機１の圧送量は増加し、吐出圧力が上昇しホルダー
１１への気体の圧送が再開される。

圧縮機１の作動点は第４図のＥ点となり、更にＡ点へと
圧力が上昇する。

以下同様の制御を繰返すものである。

この様な運転制御方式はサージング点以下の圧送流量と
なった場合、余分な流量をバイパスまたは放風していた
従来の制御方式に比較し、消費動力を大幅に減少させる
一方法である。

また、第２図の如く、第１図のバイパス管路１０および
バイパス弁４のかわりに放風管路１２および放風弁１３
により圧送停止状態において気体を大気中に放風せしめ
る運転制御方式もある。

さらに、第１図および第２図における流量設定器５によ
るかわりに吸込容量制御機構２の開度によりサージング
点開度（第４図のＣ点の開度）を検知する機構（開度検
出装置）を設は圧送停止運転（第４図のＤ点）に移行さ
せる運転制御方式もある。

なお、本運転制御方式の保護用としてサージング防止装
置を追加した制御方式もある。

第３図はその一例で、第２図の制御方式にバイパス管路
１０、バイパス弁４およびサージング防止装置１４を追
加したものである。

この場合のサージング防止装置４の役目は、第４図のＡ
点からＣ点に移行する場合に、もし吸込容量制御機構２
の開度の調整が遅れると圧縮機１の吐出圧力が上昇し、
Ｆ点に達すると流量設定器５により圧送停止運転に移行
する以前に圧縮機１はサージング現象に入ってしまう。

これを防止する為にサージング防止装置１４が作動し、
第３図において、バイパス弁４を開き気体の一部を吸込
管路８に戻すことによりサージングを防止するものであ
る。

また、吐出管路９が長く、充分な容積を有する場合には
ホルダー１１の代用となり得るのでホルダー１１の無い
場合もある。

前述した圧力調整器６と、圧力設定器７および流量設定
器５などと吸込容量制御機構２、バイパス弁４および放
風弁１３などの間を電気的に接続させるためにシーケン
スが必要であるが、これらは本発明と直接関係がないの
で前述の如く、各構成要素の作動状態のみを記述し、詳
細は省略する。

前述した従来の運転制御方式は、圧送停止運転から圧送
運転の移行のような過渡的状態において、吸込管路８の
圧力が変動するので、高純度の酸素ガス、窒素ガス用の
圧縮機のように取扱う気体内へ空気の混入が許されない
圧縮機には採用することはできない。

この発明は上記の点にかんがみなされたもので、いかな
る場合でも吸込圧力を低下せしめることなく、圧縮機の
圧送を断続させて、消費動力を最少にするターボ圧縮機
の自動運転制御装置を提供することを目的としたもので
ある。

この目的を達成するために、この発明は第１図、第２図
、第３図の従来の方式において、吸込管路に吸込圧力調
整器を設けるとともに吸込容量制御機構に対し、吸込圧
力が低下した場合に常に吸込容量制御機構の開度を閉じ
る信号を優先して送るセレクターを設置し、いかなる場
合でも吸込圧力の低下を防止するように構成したもので
ある。

以下、この発明の実施例を第５図、第６図、第７図に従
って説明する。

これら各図において第１図、第２図、第３図に示したも
のと同一のものについては同一符号を付しである。

また、圧縮機の性能曲線上での作動状態は従来の方式と
何ら変りないので第４図を参照して説明する。

以下の説明においてはその基本的回路を示した第５図を
主体に説明する。

第５図において、１５は吸込管路８に設けた圧力調節器
で吸込管路８の圧力が一定値以下に低下した場合に作動
し、吸込容量制御機構２の開度を閉めて吸込管路８の圧
力を上昇せしめるように作用する。

１６はセレクターで、流量設定器５、圧力調節器６、圧
力設定器７および圧力調節器１５よりの電気信号を受け
てセレクトし、常に吸込容量制御機構２に対し、開度を
閉じる信号を優先的に送り、開度を開ける信号は閉じる
信号がない場合にのみ送るように作用する。

次に上記のように構成したこの発明の自動運転制御装置
において圧縮機１の運転状態における作用を説明する。

圧縮機１が定格流量、定格圧力で運転している時（第４
図のＡ点）使用量が減少した場合について説明する。

（Ａ）吐出圧力が圧縮機１の特性により上昇するので、
圧力調節器６が作動し、吸込容量制御機構２の開度を閉
じて吐出圧力を低下させる。

使用量が増加した場合には吐出圧力が低下するので吸込
容量制御機構２の開度を開き、吐出圧力を上昇させる。

このように吐出圧力を一定値に保持するよう作用（定風
圧運転）する。

この定風圧運転状態において、吸込管路８の圧力が低下
した場合には、圧力調節器１５が作動し吸込容量制御機
構２に対し開度を吸込管路８の圧力が回復するまで閉じ
るように作用するこの場合、圧力調節器６が吸込容量制
御機構２に対し開度を開くように作用しようとしてもセ
レクター１６により信号は殺され、吸込容量制御機構２
は開度を閉じ吸込管路８の圧力を回復させる。

（Ｂ）圧送流量が減少しサージング点に近ずくと（第４
図のＣ点）流量設定器５が作動し、バイパス弁４を全開
とし吸込容量制御機構２の開度を最少開度とする（圧送
停止運転）。

圧縮機１の流量は大幅に減少し、吐出圧力が低下する。

ホルダー１１の圧力より低下するので圧送は停止し、気
体はバイパス弁４を通り吸込管路８に戻る。

ホルダー１１からの気体の逆流は逆止弁３により防止さ
れる。

圧縮機１の作動点は第４図のＤ点となる。

この場合圧縮機の圧送量が減少するので吸込管路８の圧
力が低下することはない。

（Ｃ） 気体の使用によりホルダー１１の圧力が低下し
、規定値に達すると圧力設定器７が作動し吸込容量制御
機構２の開度を全開とするとともにバイパス弁４を全閉
として気体の圧送を再開するように作用する（圧送再開
運転）。

圧縮機１の作動点は第４図のＥ点となる。

この場合圧縮機に供給される気体の量が充分であれば吸
込管路８の圧力が低下することなく圧送を再開すること
ができる。

しかし気体の量が充分でなければ吸込容量制御機構２の
開度が開くにつれて吸込管路８の圧力が低下することが
あり得る。

吸込管路８の圧力が規定値迄低下すると、圧力調節器１
５が作動し吸込容量制御機構２の開度を閉じるように作
用する。

セレクター１６は吸込容量制御機構２の開度を閉じるよ
うに作用する信号を優先させるので、吸込容量制御機構
２の開度は吸込管路８の圧力が規定値を保ち得る開度以
上には開かない。

その後圧縮機に対する気体の供給が充分となり、吸込管
路８の圧力が上昇するに従い、吸込容量制御機構２の開
度は圧力設定器７の信号により開いてゆき、全開に達す
る。

（Ｄ）圧送の再開によりホルダー１１の圧力は定格状態
まで上昇する。

以下（Ａ）項の定風圧運転状態となり同様の制御を繰返
す。

このようにしていかなる場合にも吸込管路８の圧力を低
下せしめることなく圧送の断続により使用電力をきわめ
て小さくすることができる。

上記した実施例ではバイパス弁を設けた自動運転制御装
置を例示したが、この発明はこれに限定されず第６図の
ようにバイパス弁４の代りに放風弁１３を設けたものと
してもよい。

この場合上記実施例の作用の説明においてバイパス弁４
を放風弁１３に置き替えて説明することができる。

またサージング防止装置を本運転制御装置の保護用とし
て設けることができる。

第７図に一例として第６図のものにサージング防止装置
１４を設置した場合を示す。

サージング防止装置１４の働きは従来のものと変りない
。

以上述べた如くこの発明は、気体の圧送を断続せしめる
ように構成し、消費動力を少なくしたターボ圧縮機の自
動運転制御装置において、圧力調整器を吸込管路に設け
、この圧力調整器、吐出管路に設けた別なる圧力調整器
並びに圧力設定器、吸込管路に設けた流量設定器の信号
を受け、これら各信号から吸込管路に設けた吸込容量制
御機構に対し開度を閉じる信号があった場合にはその信
号を優先的に送り、それがない場合のみ開度を開ける信
号を送る機能を有するセレクターを吸込容量制御機構に
設けたものであるから、ターボ圧縮機の消費動力を最少
にすることができると共に吸込圧力が低下することがな
いため、高純度のガスを扱う圧縮機において、きわめて
効果的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来の技術を説明するための
制御回路、第４図は圧縮機の作動状態を示す代表的な性
能曲線、第５図、第６図、第７図はこの発明の実施例を
示したもので第５図はその基本的な態様を示す制御回路
、第６図、第７図は他の実施例である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・吸込容量制御機
構、３・・・・・・逆止弁、４・・・・・・バイパス弁
、５・・・・・・流量設定器、６・・・・・・第１の圧
力調節器、７・・・・・・圧力設定器、８・・・・・・
吸込管路、９・・・・・・吐出管路、１０・・・・・・
バイパス管路、１１・・・・・・ホルダー、１２・・・
・・・放風管路、１３・・・・・・放風弁、１４・・・
・・・サージング防止装置、１５・・・・・・第２の圧
力調節器、１６・・・・・・セレクター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸込管路に吸込容量制御機構と流量設定器もしくは
   前記吸込容量制御機構の開度検出装置とを設け、吐出管
   路に第１の圧力調整器と圧力設定器とを設け、前記流量
   設定器もしくは開度検出装置、第１の圧力調整器ならび
   前記圧力設定器からの信号にもとづき前記吸込容量制御
   機構の開度を制御するとともに前記吐出管路にバイパス
   制御回路もしくは放風制御回路を分岐して設け、定風圧
   運転、圧送停止運転、圧送再開運転を行ない、もって気
   体の圧送を断続させるよう構成したターボ圧縮機の自動
   運転制御装置において、第２の圧力調整器を前記吸込管
   路に設け、前記第１，２の圧力調整器、前記流量設定器
   もしくは開度検出装置、前記圧力設定器の信号を受け、
   これら各信号から前記吸込容量制御機構に対し開度を閉
   じる信号があった場合にはその信号を優先的に送り、そ
   れがない場合のみ開度を開ける信号を送る機能を有する
   セレクターを前記吸込容量制御機構に設けたことを特徴
   とするターボ圧縮機の自動運転制御装置。