JPS5963397A - タ−ボ圧縮機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タープ圧縮機の制御装置に係り、特に複数台
のタルボ圧縮機を設置した場合の省エネルギ運転制御に
関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に負荷装置に圧縮空気を供給する空気供給設備の配
管系統は第１図に示すように構成されている。ヂなわち
、吸込口１から吸込弁２を介してターボ圧縮機３に流入
した空気は、このターボ圧縮機３にて圧縮された後逆止
弁４を介してヘッダー５へ供給される。そしてヘッダー
５から各工場の図示しない負荷装置に各送気配管６を通
じて圧縮空気が供給されるようになっている。

そして、負荷容量よりタープ圧縮機の容量が大きい場合
には、吸込弁２の開放状態と全閉状態とを繰返しながら
ヘッダー５内の空気圧を所定の許容範囲内に保ちつつ圧
縮空気を送風する運転制御、すなわち負荷−無負荷制御
を行っている。

なお、周知のようにターボ圧縮機においては、吸込側空
気圧と吐出側空気圧との差が大きすぎると空気の振動に
よるサーザンダ現象が発生し、ターぎ圧縮機が破損する
おそれがある。したがって、前記のように負荷−無負荷
制御運転を行う場合には、ターが圧縮機３の吐出側に放
風弁７を設け、前記吸込弁２を全閉状態にする瞬間、す
なわち負荷運転から無負荷運転に切換える瞬間に上記放
風弁７を開くことによって、クーが圧縮機３の吐出側空
気圧を下げるようにしている。

このような負荷−無負荷動作を行うターボ圧縮機を複数
台用いて負荷装置に圧縮空気を供給するターボ圧縮機の
制御装置は第２図のように構成されている。

すなわち、図中１１はヘッダー５内の空気圧を検出する
圧力検出部であυ、この圧力検出部１１にて検出された
空気圧と負荷容量に対応して定められた設定空気圧との
圧力差が圧力差算出部１２にて算出される。そして吐出
量算出部１３にて上記圧力差算出部１２で算出された圧
力差に応じてターボ圧縮機３の吐出剤が算出され、絞シ
量制御部１４にてタープ圧縮機３から吐出する圧縮空気
が上記吐出量になるように吸込弁２の絞り量を設定する
。一方、圧力差算出部１２にてｆ、出された圧力差が予
め設定された許容範囲を越えた場合には、無負荷制御部
１５又は負荷制御部１６にて無負荷運転又は負荷運転を
絞υ量制御部１４に指令すると、上記絞り量制御部１４
は吸込弁２を全閉又は開放状態にして無負荷運転又は負
荷運転を開始さゼる。

次にこのような構成の制御装置負、の負荷運転時と無負
荷運転時の各構成部材の動きを具体例を用いて説明する
。今仮に、負荷容量が１４０の負荷装置に定格容量が１
００の２台のタープ圧縮機Ａ、Ｂを並列に接続して圧縮
空気を供給するとする。ただし、上記ターボ圧扁機は前
述したツーーノング現象の発生を防止するために、吸込
弁２の絞り範囲が」二記定格量の１００〜８０条の範囲
に限定されている。

丑ず、ターボ圧縮機Ａ、Ｂと負荷装置との間に介在させ
たヘッダー５の空気圧が低下して時刻１ｏに第３図に示
す許容範囲の下限値に達すると、負荷制御部１６からの
指令によシ絞υ量制御部１４にてターボ圧縮機Ａ、Ｂの
各吸込弁２が１００％全開され、上記ターが圧縮機Ａ、
ｎはｌＯＯの定格容量で負荷運転される。第４図に示す
ように、ターボ圧縮機Ａ、Ｂが各々１００の定格容量で
負荷運転を開始すると、ヘッダー５の内部には、負荷容
量が１４０であるため、単位時間当ｆｉ６００余乗空気
が蓄積される。したがって、ヘッダー５内の空気圧は一
定の割合で上昇する。上記空気圧が時刻ｔ１に設定空気
圧に達し、さらに上昇していくと、圧力差算出部１２か
らの圧力差に応じて吐出量算出部１３を介して各吸込弁
２の絞シが絞シ量制御部１４にて絞り込１れて、ヘッダ
ー５への空気流入量が減少する。しかし、前述したよう
に吸込弁２の最大絞シ限界が定格の８０係であるので、
ターボ圧縮機Ａ、Ｂを各々８０の容量で運転しても負荷
容量１４０との差、すなわち学位時間当り２０のツＪン
乗窄気が番積され、その結果、ヘッダ５内の空気圧（・
よさらに上ゲ１する。上記空気圧が時刻ｔ、に許容範囲
の上限値に達すると、無負荷制御部１５からの指令によ
り絞９量制御部１４にていずれか１台のターボ圧縮機、
たとえばターボ圧縮機Ａの吸込弁２が閉′：μされ、と
のターν」？圧縮機Ａは負荷運転から無負荷運転に切換
えられる。ターボ圧縮１ａ　Ａが無負荷運転を開始する
と、ヘッダー５内への空気の供給は８０の容量で負荷運
転されているターボ圧縮４ＫＪ　Ｂのみでなされるので
、単位時間当９６０の空気不足が生じる。したがってヘ
ッダー５内の空気圧は低下する。上記空気圧が時刻ｔ３
で設定空気圧に達し、さらに低下していくと、前述と逆
にターボ圧縮機Ｂの吸込弁２の絞９が開かれ、ヘソダー
５への空気の流入量が増加する。しかし、タープ圧縮機
Ｂの定格容量は１００であるので、なお単位時間当シ４
０の空気不足が残存し、その結果、ヘッダー５内の空気
圧はさらに低下する。

上記空気圧が時刻ｔ、に許容範囲の下限値に達すると、
負荷制御部１６からの指令にて、ターボ圧縮ｉ３Ａ、Ｂ
は各々１００の定格容量で負荷運転を開始する。

このように、ターｙ３？圧縮機Ａに一定の周期Ｔｏ−（
ｔ、＝　ｔｏ）で負荷運転−無負荷運転を繰返させるこ
とによって、ヘッダー５内の空気圧を所内の範囲内に保
つようにしている。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記のように構成された従来のターボ圧
縮機の制御装置にあっては、次のような問題があった。

すなわち、前述したようにターボ圧縮機においては、サ
ージング発生を防止するために負荷運転から無負荷運転
への・切換時に放風弁７を開くようにしている。前述の
例では時刻ｔ、にてターｙｌ？圧縮機Ａを負荷運転から
無負荷運転に切換している。この切換時に放風弁７を開
放してターボ圧縮機Ａ内の圧縮空気を大量に大気中に放
出することは、この空気供給設備全体にとって大量のエ
ネルギ損失になシ、結果的に設備の運転費が増大するお
それがある。

したがって、圧縮空気放出による放風損失を減少できる
タープ圧縮機の制御装置の開発が待たれていた・ 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、そ
の目的とするところは、負荷運転−無負荷運転の切換回
数を減少することによって、放風損失を減少させること
ができ、もって空気供給設備全体の運転費を節減・でき
るタープ圧縮機の制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明のターボ圧縮機の
制御装置は次のように構成されていることを特徴として
いる。

すなわち、圧力差算出部にて圧力検出部からのヘッダー
タンクの圧力と設定圧力との圧力差を３゛）−出し、こ
の圧力差が正値でかつ許容範囲を上廻ったとき、無負荷
制御部にて一部のタープ圧縮機にその吸込弁を閉塞して
無負荷運転を開始させ、無負荷運転期間中、インターロ
ック部にて吸込弁が閉塞されていない残シのターが圧縮
機の吸込弁の絞りを全開状態に固定する。−力、前記圧
力差が負値でかつ許容範囲を下廻ったとき、負荷制御部
にて全部のタープ圧縮機にその吸込弁を開放して負荷運
転を開始させ、負荷運転期間中、前記インターロック部
にて全ターボ圧縮機の吸込弁の絞りを許容最小通流状態
に固定するようにしている。

〔発明の実施例〕

第５図は本発明の一実施例に係るターボ圧縮機の制御装
置のブロック構成図であり、第２図と同一部分は同一符
号を付しである。したがって重複する部分の説明は省略
する。

この実施例においては、無負荷制御部１５、負荷制御部
１６、および絞り量制御部１４にそれぞれ信号線で接続
され次のように動作するインターロック部１７が設ｆ１
・”１されている。すなわち、圧力検出部１１からの信
号に基づき無負荷制御部１５にて一部のターボｎ：縮機
を無負荷運転させている期間中に、上記無負荷制御部１
５からの指令にて絞シ量制御部１４に働きかけて残りの
ターボ圧縮機の吸込弁２の絞９を全開状態に固定する。

一方、圧力検出部１１からの信号に基づき負荷制御部１
６にて全部のターボ圧縮機を負荷運転させている期間中
に、上記負荷制御部１６からの指令にて絞り量制御部１
４に働きかけて全ターボ圧縮機の吸込弁２をｒ「容最小
通流状態に固定する。

次にこのように構成された制御装置の負荷運転時と無負
荷運転時の各構成部材・の動きを、前述の具体例を用い
て説明する。

まず、タープ圧縮機Ａ、Ｂと負荷装置との間に介在させ
たヘッダー５の空気圧が低下して時刻ｔ、。に第６図に
示す許容範囲の下限値に逢すると、負荷制御部１６から
の指令にょシ絞シ量制御部１４にてタープ圧縮機Ａ、Ｂ
の各吸込弁２が開放されるが、インターロック部１７の
指令にて各吸込弁２の絞シは許容最小通流状態、すなわ
ち各吸込弁２の絞シはターボ圧縮機Ａ。

Ｂが各々８０の運転容量になるように固定される。第７
図の実線で示すように、ターが圧縮機Ａ、Ｂが各８０の
容量で運転開始すると、ヘッダー５の内部には、負荷容
量が１４０であるので単位時間当り２０の余栄空気が蓄
積される。

したがって、ヘッダー５内の空気圧は第６図の実線で示
すように上昇する。上記空気圧が時刻ｔ１１に設定空気
圧に達し、さらに時刻ｔ□に許容範囲の上限値に達する
期間中、前記吸込弁２の絞シ値は変更されない。上記空
気圧が上記上限値に達すると、無負荷制御部１５からの
指令により絞り量制御部１４にてタープ圧縮機Ａの吸込
弁２が閉塞され、このターｙ＋ｅ圧縮機Ａは負荷運転か
ら無負荷運転に切換えられる。一方、負荷運転を続ける
ターボ圧縮機Ｂの吸込弁２の絞υは、インターロック部
１７の指令にて全開状態に固定される。ターボ圧縮機Ａ
が無負荷運転をυ０始すると、ヘッダー５内への空気供
給は１００の定格容４４１ｓで負荷運転されているター
ボ圧縮機Ｂのみでなされるので、単位時間当、！１，１
４０の空気不足が生じ、ヘッダー５内の空気圧は低下す
る。上記空気圧が時刻ｔ１３に設定空気圧に達し、さら
に時刻ｔ１４にＦＦ　容ｆｌｉ１囲の下限値に達する期
間中、前記ターボ圧豚ｉ槻Ｂの吸込弁２の絞シ値は変更
されない。上記空気圧が時刻ｔ１４に許容範囲の下限値
に達すると、負荷制御部１６からの指令にて、タープ圧
縮機Ａ　＋　Ｂは負荷運転を開始する。したがって、全
体の周期Ｔ１は、’ｒ、　＝　（ｔ１４　　ｔｌｏ　）
となる。

なお、第６図および第７図中の点線はそれぞれ従来の制
御装置におけるヘッダー５内の空気圧および吸込弁２の
絞υ開度を示すものである。

このように本実施例の制御装置においては、タープ圧縮
機Ａ、Ｂの負荷運転期間の空気圧が下限値から設定値に
達するまでの間の学位時間当シの余栄空気量は２ｏであ
るので、従来の制御装置のそれの６０に比較して上記余
栄空気量を１／３に減少させることができる。しだがっ
て、上記下限値から設定値に達するまでの所要時間（ｔ
ｏ　　ｔｏｏ）を従来の所要時間（ｔＩｔｏ）の３倍に
伸ばすことができる。

一方、ターボ圧縮機Ａの無負荷運転期間の空気圧が上限
値から設定値に達するまでの間の単位時間当シの不足空
気茄は４ｏであるので、従来の制御装置のそれの６０に
比較して上記の不足空気輩を２／３に減少させることが
できる。したがって、上記上限値から設定値に達するま
での所要時間（ｔ１３　　ｔ１□）を従来の所要時間（
ｔｓ　　ｔｚ）の１．５倍に延ばすことができる。

したがって、負荷運転−無負荷運転の周期’ｒ、　＝　
（ｔ１４−ｔｌｏ　）を従来の周期Ｔ。＝　（を番−ｔ
ｏ）よシ長くすることができるので、制御装置を一定時
間運転中における負荷運転−無負荷運転切換時に発生す
る放風損失を減少させることができる。その結果、空気
供給設備全体の運転費を節減することができる。

丑だ、実施例においては、圧力差算出部１２にてｑ、出
された圧力差が最初から許容範囲内であれば、従来の制
御装置で説明したように、圧力差に応じてタープ圧１４
機の吐出量が吐出量算出部１３にて算出される。さらに
絞ｆ）　ｆａｉ制御部１４にて上記ターボ圧縮機から吐
出する圧縮空気が上記吐出量になるように吸込弁２の絞
シ量を設定する。

以上のように制御することによって、種々の負荷容量の
負荷装置を接続することも可能である。

〔発明の効果〕

以」＝説明したように、本発明によれば、負荷運転時に
は、タープ圧縮機の吸込弁を許容最小通流状態に固定し
ているので、ヘッダータンク内の圧力の上昇速度を抑制
できる。一方、無負荷運転時には、一部の負荷運転して
いるタープ圧縮機の吸込弁を全開状態に固定しているの
で、ヘッダータンク内の圧力の低下速度を抑制できる。

しだがって、負荷運転−無負荷運転の切換周期を延すこ
とができるので、切換に伴う放風用を減少させることが
でき、もって空気供給設備全体の運転費を節減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気供給設備の配管系統図、第２図は従来のタ
ープ圧縮機の制御装置のブロック構成図、０￥３図は同
制御装置の特性を示す空気圧特性図、第４図は同制御装
置の動作を示す動作説明図、第５図は本発明の一実施例
に係るクーデ圧縮機の制御装置のブロック構成図、第６
図は同制御装置の特性を示す空気圧特性図、第７図は同
制御装置の動作を示す動作説明図である。 １・・・吸込口、２・・・吸込弁、３・・・ターボ圧縮
機、５・・・ヘッダー、７・・・放風弁、１１・・・圧
力検出部、１２・・・圧力差算出部、１３・・・吐出量
算出部、１４・・・絞υ量制御部、１５・・・無負荷制
御部、１６・・・負荷制御部、１７・・・インターロッ
ク部。 第１図 第２図 −５９９− 叫問 第５図 第６＠ 時間 第７　図 吟問

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷に連通するヘッダータンクに並列的に接続された複
   数のタープ圧縮機と、これら各ターボ圧縮機に設けられ
   上記各タープ圧縮機へのガ力検出部にて検出された圧力
   と予め定められた設定圧力との圧力差を算出する圧力差
   算出部と、上記圧力差が正値でかつ許容範囲を上廻った
   とき一部のターボ圧縮機にその吸込弁を閉塞して無負荷
   運転を開始させる無負荷制御部と、上記圧力差が負値で
   かつ上記許容範囲を下廻ったとき全部のタープ圧縮機に
   その吸込弁を開放して負荷運転を開始させる負荷制御部
   と、無負荷運転期間中吸込弁が閉塞されていない残シの
   タープ圧縮機の吸込弁の絞りを全開状態に固定すると共
   に、負荷運転期間中全ターボ圧縮機の吸込弁の絞りを許
   容最小通流状態に固定するインターロック部とを具備し
   てなることを特徴とするタープ圧縮機の制御装置”。