JPS60147585A - 圧縮機の制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は容量調整手段な複数台の圧縮機を並列運転する
制（財）装置に係り、特に高範囲の負荷変動に対して容
量調整器と圧縮機の運転台数？無駄なく制御する圧縮機
の制御方法に関する。

Ｃ’ｊｌ、Ｅ）Ｊの背景゛〕 圧縮機ケ効率醍く運転する方法として、負荷の変動に対
し過不足なく運転台数ケ決定する台数制御方式と、負荷
の必要とする圧力に対し余剰圧力倉無くす圧力制御方式
がある。

その構成の一例？第１図に示す。第１図は説明を簡単化
するため圧縮機３台構成としている。自動制御装置１は
吐出圧力を圧力伝送器８に工す電気信号に変換し入力端
子Ｃに取込み、設定器１０に設定された制御目標圧力Ｐ
ｓと比較し、微少の負荷変動であるならば、調節計１１
から容針調整器制御指令Ｂとして圧縮機Ｃ１−Ｃ５の容
量調整器Ｖｌ、Ｖ２にオンロード及びアンロード指令？
与える。舊た負荷変動が運転中の容量調整器Ｖｌ。

Ｖ２で負担できなくなったり、１台分余って来ると、運
転台数制御指令Ａより、圧縮ｍｃｉ−０３の始動盤２１
〜２３に始動あるいは停止指令を与える。この制御の詳
細を第２〜４図を参照して説明する。制御目標圧力Ｐｓ
は第４図に示す通り４段階に設定される。

Ｌｌ；オンロード指令設定値 Ｌ２：始動指令設定値 Ｈｌ；アンロード指令設定値 Ｈ１停止指令設定１直 とし吐出圧力と比較し制御指令の安めとなっており、微
少負荷震動は設電帯の少ないＬ　Ｌ　−Ｈｌで制御され
、負荷変動の大きい場合は設定帯の大きいＬ　２−Ｈ２
で制御される。

その制御指令によって制御される圧縮機の制御ループヶ
第２図に示す。（１］１１師ループは圧縮機３台の容量
調整器■ｌ〜■２のループ（以下容量調整ループと称す
）と、圧縮機３台１〜３のループ（以下圧縮機ループと
称す）エリ構成いれ、微少負荷震動は前者で、負荷変動
が大きいときは後者で対応する。その動きは容量詞整ル
ープでは圧力が低下し設定置］、１点以下となると最も
アンロード状態の長いものよりオンロードし、逆に圧力
が上昇し、Ｈ１点以上となると最もオンロード状態の長
いものよりアンロードする。同様に圧縮機ループでは、
圧力が設定値Ｌ２点以下となると最も休止時間の艮いも
のエリ始動し、逆に設定値Ｈ２点以上となると最も運転
時間の長いものエリ停止させる。

その動作モードヶ第３図に示す。

モードｌで運転開始、圧力が始動指令設定側Ｌ２以下で
圧縮機Ａｌは始動し、容量調整器■１かオンロードし５
０％運転となるが、吐出Ｊ虱祉不足で、モード２に移行
しオンロード指令設走直Ｌ１以下で容量調整器ｖ２がオ
ンロードし、圧縮機Ａｌはフルロードとなる。この状態
で負荷の使用蓋が増加すると、圧縮機Ａｌで当然１かな
いきれなくなり、圧力は始動指令設定値Ｌ２まで下がり
、モード３で圧縮機Ａ２を追加始動する。以下負荷に追
従しながら、モード１００の状態に推移し、このモード
で圧縮機Ａｌの容量調整器ｖ２の方が、圧縮機Ａ３の容
址Ｗ間整器Ｖ２工り長くアンロードしていたとする。こ
の状態にあるとき圧力がオンロード指令設定値Ｌ１に低
下すると、前者の方がオンロードとなりモード１０１と
なる。次に圧力が設定値Ｈｌに上昇するとモード１０２
となり、この状態で更に圧力が設定値Ｈ２に上昇すると
、最も運転時間の長い圧縮機扁ｌが停止する。

このモードのように停止すべき号機がオンロード状態で
あるため、吐出に量が負荷風量に対し圧縮機１台分不足
となり、圧力は第４図のモード１０３よりモードｌ　（
１４に瞬時に低下して圧縮機Ａ３の容量調整器Ｖ２にオ
ンロードして第３図のモード盃４となり、圧力の下降も
第４図のモード１０４．１：りゆるやかになる。しかし
未だ５０％分不足しており、オンロード指令は停止した
圧縮機篇１の容量調整器Ｖ１−Ｖ２にスキップ時間ｔｌ
ケ要しながらスキップして圧縮機扁２の容量調整器Ｖ２
に移行する。オンロード指令効果待ち時間ｔ２のタイム
アンプケ条件に圧縮機屋２の容量調整器Ｖ２（ｒオンロ
ードしモード１０７となる。

この場合、第４図のモード１０４より圧力の回復が破線
の如＜　［ｔ　１＋ｔ　１＋ｔ２Ｊの時間内にモード１
０８りｔり圧縮機始動指令設定値Ｌ２まで下がると、圧
縮機扁１は再始動する。その結果過投入となり圧力は第
４図１０９まで上昇し圧縮機扁２ヶ停止させ吐出風量と
負荷風量が一致する。

同、時間ｔ１は一般的にＱ、　５　ｓｅｃ、　ｔ　２は
１０〜１５秒でありこの値全短縮すると通常動作時にオ
ンロード状態が増えすき、制御糸がハンティングするの
で好ましくない。

以上のように咎量調整ループと、圧縮機台数制御ループ
？無関係に制御すると、各ループで制御ハンチイング？
起し、動作頻度を増大させ寿命全低下させ、かつ、制御
帯が広くなり圧力低下も大きくなる。

〔発明の目的〕

本発明は、圧縮機ループの停止予定機と容址調整ループ
の同期をとることにより、制御ハンチング？防止できる
圧縮機の制両方法ヶ提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、容量調整ループヶ、圧縮機の停止予定機ルー
プとそれ以外のループに分け、停止予定機ループよりア
ンロードさせ、オンロードは停止予定機以外のループエ
りかけるようにしたことにある。

〔発明の実施例〕

不発明は第１図の構成によって実現できるものであり、
まず第５〜８図にエリ制御方法について説明する。

第５図は圧縮機制御ループ中停止予定機が圧縮機ＡＩＫ
おるときの制（財）ループ構成図で、答量調整ループケ
、停止予定機である圧縮機＆ｌの谷蓋調整器Ｖｌ、Ｖ２
のループと、停止予定機外である圧縮機Ａ２〜Ａ３の容
量調整器Ｖｌ、Ｖ２のル−プの２つに分割する。負荷状
態の変化により停止予定機ループより優先的にアンロー
ドさせ、逆にオンロードは停止予定機外のループより制
御倉かける。各ループに於ける作動順位は矢印の方向と
なり、アンロードは最も長くオンロードしている谷値調
整器エリ、またオンロードは最も長くアンロードしてい
る容量調整器より順次コントロールされるエンドレス制
御とする。

第６図ね圧縮機の停止予定機が圧縮機屋２に移行したと
きの制御ループであり、容量調整器の制御方法は前述と
全く同一である。

以上の制御ループの動作モード？第７図に示す。

また、制御目標圧力は第８図に示し、４段設定となって
いる。

第７図のモードｌは運転開始で、吐出圧力は始動指令Ｌ
２以下でめり圧ａ機制御ループの圧縮機扁ｌが始動し、
容量調整器Ｖｌがオンロードし５０％運転するが不足の
ためモード２で容置ｖＡ整器ｖ２がオンロードし１００
％運転となる。モード３で負荷が増加すると、現状運転
の圧縮機４１は１０（Ｌ％運転であるため、吐出圧力は
始動指令設定値Ｌ２まで下降し、圧縮機＆２ヶ始動する
。

この際、負荷の要求が５０％であったとすると、停止予
定機ループの長くオンロード状！ル茫行っている容量調
整器ｖ１がアンロードとなる。以下負佑に追従しながら
モード７寸で推移し、モード８で吐出圧力が第８図のモ
ード８まで、っ育りアンロード指令設定値Ｈ１ｔで上昇
すると圧縮機屋ｌである停止予定機ループの長くオンロ
ード状態紫行っている容量調整器Ｖ２？５７ンロードさ
せ停止予定機ループは全台アンロード状態となる。

この状態で圧力が第８図のモード９．つ捷りアンロード
指令設定値Ｈ１まで上昇すると、第７図のモード９の如
く停止手足６外ルーズに移行しこのループで最もロード
状態の長い、圧縮機Ａ２の容量調整器Ｖ１をアンロード
させる。また第８図のモード１０．つまりオンロード指
令設定値Ｌ１まで下降すると、第７図のモード１０の如
く停止予定機外ループの最も長くアンロードしている圧
縮機Ａ２の容量調整器■１葡オンロードさせる。

次に第８図のモード１１．つ１り停止指令設定値Ｈ２捷
で上昇すると第７図のモード１１の如く伴出予定に圧縮
機Ａ１が１苧止する。しかし、この時圧縮機Ａ１の容量
調整器Ｖｌ、Ｖ２はアンロードしておりｆｉＩ′ＩＪ御
系に与える影響は出てこない。

以下モード１１−１９は停止予定機が圧縮機屋２、モー
ド２０〜２３は停止予定機が圧縮機Ａ３に移行した制御
状態？示す。

次に本発明において自動側＠１装置ｌが行う制御フロー
を第９図および第１Ｏ囚に示す。第９図は吐出圧力が低
下した場合の制御フローであり、第１Ｏ図は、吐出圧力
が上昇した場合の制御フローである。

今仮に、負荷風量が徐々に増加したとすると、今まで吐
出風量と負荷風量とが釣り合っていた状態より、徐々に
吐出風量が不足となり、吐出圧力が低下してくる。圧力
がオンロード指令である設駕値Ｌｌｉ越えていれは、ｘ
大ツブｓ１では”ＮＯ″と判断しステップ９に進み現状
を維持し待機状態となる。

圧力が設定１直Ｌ１以下になるとステップ８１は“ＹＥ
Ｓ“となりステップＳ２へ移行する。圧力がＬ２とＬ　
１の間にあればステップＳ２で”ＮＯ”と判断し７ステ
ツプＳ１０へ進ｔｒｏ　スｆッ７’Ｓ１０では運転中の
圧縮機にアンロードパルプ［Ｗｍ調整器）Ｖｌ、Ｖ２が
有ればＹＥＳ”となりステップＳｌｌへ移行する。オン
ロード効果待ち時限は負荷の変動に対し即応答紮させる
ために通常時限経過状態で待機させており、オンロード
指令で時限ケリセットするようにしている。時限は通常
約１０〜１５秒にしている。ステップｓｌｌではオンロ
ード効果待ち時限経過状態を判断し、経過するとステッ
プ８１２に移行する。

停止予定機ループは最後にオンロードさせるために、ス
テップ８１２において伴出予定機外ループ中でのアンロ
ードバルブの有無ケ判定する。停止予定機外ループ中に
アンロードバルブがあるとステップ８１２では”ＹＥＳ
”と判断し、ステップ８１３へ進み、停止予定機外ルー
プ中で最も長くアンロードしているバルブケオンロード
する。

逆に、停止予定機外ループ中にアンロードバルブが無い
場合にはステップＳ１２で”ＮＯ”と判断しステップ８
１４へ進み、停止予定機ループ中で最も長くアンロード
しているバルブゲオンロードさせ吐出風量？増加させる
。

以上のように、ステップ８１２〜８１４によって、停止
予定機外ループ中エリオンロードさせ、停止予定機外ル
ープが全てオンロードとなってから初めて停止予定機ル
ープへ移行しオンロードさせることが可能となる。

ステップ８１３７たはＳ１４に実行後にステップ８１５
へ進みオンロード効果待ち時限をリセリトン、ステップ
８１６でカウント（ｒ再開させステップＳｌへ戻り圧力
ケ検出するために待機する。

ステップ８１に戻り圧力がまた設定値Ｌ１以下であれば
上述の動作を繰り返し８ｌ−８２−８１０−８ｌｌと移
行する。オンロード効果待ち時限が経過していればステ
ップ８１２へ進み新たに追加オンロードさせるが、上述
の動作で一旦リセットされたために未だカウント途中で
あればステップ８１１で°ＮＯ”と判断し引き続きカウ
ント継続中 動作により圧力が回復して設定値Ｌｌｋ越えれば現状金
維持し待機状態となる。この状態にあるとき負荷風量が
増加し、圧力が始動指令設定値し２以下となるとステッ
プ８１−８２−８３の順に進みアンロードバルブの有無
を判定する。これは、圧縮機ケ新たに追加始動するより
、アンロードバルブケオンロードさせる方が応答が早く
圧力の回復が早く実現できるからであり、また無用な始
動ケ最小限に押えるためである。

一般的に圧縮機７１００％ロード状態で始動さ＋！：、
！：つとすると電動機ＩＭは一種の拘束状態となり、過
大電流が持続して過熱、焼損の恐れが出て〈゛る。その
ため、０％ロード状態で始動させるのが原則となってお
り、さらに始動完了する寸での約１０秒の間は０チロー
ドで運転させる必要がある。

一方、アンロードパルプｔオンロードにする時間はオン
ロード効果待ち時限の状態にエリ一定ではないが、時限
経過状態で待機きせる方法を取っているため、通常は、
即オンロードさせるようになる。このような理由に工す
、まずアンロード中のバルプケオンロードさせる方が応
答が速くなることがわかる。

次に、ステップＳ３で、アンロートノくルブが有り”Ｙ
ＥＳ”と判断するとステップ８１１へ進み、圧力が設定
値ＬＬ以下の場合と同様な動作ケ繰り返シ、オンロード
バルブ数？増加させて吐出風量？増加させる。逆に、ア
ンロードバルブが無い場合は、ステップ８３で“ＮＯ″
となりステップＳ４へ移行する。

始動効果待ち時限もオンロード効果待ち時限と同様、負
荷変動に対する応答性ケ良くするために通常時限経過状
態で待機させ始動指令でリセットさせている。時限は、
通常約４０〜６０秒である。

始動効果待ち時限が経過するとステップＳ４は”ＹＥＳ
”となりステップＳ５へ進み、圧縮機ループ中で最も停
止時間の長い圧縮機ケ始動させる。

ステップＳ６で始動効果待ち時限ｋ　ＩＪ上セツトステ
ラ７’８７で再カウントさせてステップ８１へ戻る。そ
の際、吐出風情の増加分ケ負荷の要求するｊ風量とでき
るたけ一致させるため、始動完了と同時にステップＳ８
で停止予定機ループ中の最も長くオンロードしているパ
ルプ勿アンロードさせ、総合的に圧縮機１台分の５０％
の吐出Ｊ虱ガｔｋ増加させステップＳ１へ戻るようにす
る。

次に、負荷風量が徐々に減少した場合について第１Ｏ図
を用いて説明する。

負荷風量が徐々に減少すると負荷風量増加の場合と逆に
圧力は上昇してくる。圧力がアンロード指令設定値Ｈ１
未満であれば現状全維持する。設定値Ｈ１以上になると
ステップ５２１ｉ’ｊ“ＹＥＳ’となりステップ８２２
へ移行する。ステップ８２２では圧力が設定値Ｈ２未満
であれば、“Ｎｏ”となり、ステップ８２９へ進む。ス
テップｓ２９で運転中の圧縮機にオンロード中のバルブ
があるか判断し、する場合にステップ８３０へ進む。ア
ンロード効果待ち時限もオンロード効果待ち時限と同様
に時限経過状態で待機させアンロード指令でリセットす
る。時限経過によりステップ８３０が“ＹＥＳ”となり
ステップ８３１へ移行する。ステップＳ３１では停止予
定機ループ中のオンロードパルプより優先させてアンロ
ードさせるために停止予定機ループでのオンロードバル
ブの有無全判定する。停止予定機ループ中にオンロード
バルブがあるとステップＳ３１はＹＥＳ”となりステッ
プ８３２へ進み停止予定機ループ中で最も長くオンロー
ドしているバルブ葡アンロードにする。

停止予定機ループ中にオンロードバルブが無ければステ
ップＳ３１からステップ８３３へ進み停止予定機外ルー
プ中で最も長くオンロードしているバルブ葡アンロード
させ吐出風量音減少させる。

以上のようにステップ８３１〜Ｓ３３によって停止予定
機より優先してアンロードざぜることが可能となる。

ステップ８３２貫たは８３３の処８！茫実行した後にス
テップ８３４へ進みアンロード効果待ち時限全リセット
し、ステップ８３５でカヮントを再開すせてステップ８
２１へ戻る。この状態にあるとき、さらに負荷風針が減
少して圧力カ帯止指令設定値Ｈ２以上になるとステップ
５２１−８２２＝８２３の順に移行する。

停止効果待ち時限も始動効来待時限と同様に時限経過状
態で待機させ停止指令でリセットさせる。

停止効果待ち時限が経過するとステップ８２３がらステ
ップ８２４へ移行する。ステップ８２４では停止制限時
限全判断する。これは圧縮機の始動頻度を制限し電動機
の過熱、焼損ケ防止するためのものである。（特公昭５
５−１５６３８号公報参照）一般的に圧縮機は、一度始
動させると、約３０分間は停止させないようにしている
。時限経過するとステップ８２４からステップ８２５へ
進み圧縮機ルーグ中峡も運転時間の長い圧縮機、すなわ
ち停止予定機ケ停止さぜる。この揚台停止予定機は圧力
が設定値Ｈｌ以−ヒの動作により０％ロード状態、すな
わち吐出に量が零の状態にある。

したがって、停止による吐出風量の変化は皆無となる。

ステップ８２５に実行し、ステップ８２６で停止効果待
ち時限？リセットし、ステップ８２７で栴カクントさせ
Ｓ２１へ戻る。

以下圧力の状態により前述動作が繰り返し行わ、　れる
。

以上負荷風量増加と減少の場合における自動制御装酋ｌ
の動作を説明したが、次に第７図の谷モードにおける動
作ケ第９図および第１Ｏ図面の簡単な説明する。

モードｌは圧力が設定値Ｌ２以下であり、アンロードバ
ルブも無いため、第９図のステップ８１−８２−８３−
８４〜８５の順に進み圧縮機屋１ヶ始動し、ステップＳ
８でパルプＶ２會アンロード状、帳のままにする。モー
ド２は圧力が設定値Ｌ１以下まで回復しているのでステ
ップ８ｌ−８２−８１０−８ｌｌ−８ｘ２と移行する。

停止予定機である圧縮機Ａ１にアンロードパルプが有る
のでステップ８１２からステップ８１４と進み、パルプ
Ｖ２ｉオンロードさせる。モード３は負荷がさらに増加
し圧力が再度設定値Ｌ２以下となったためにステップ８
１−８２−８３の順に進み、そして現在全てオンロード
状態であるのでステップ８３〜８４−８５と進み圧縮機
應２會追加始動する。圧縮ｐＡｌのバルブＶｌはバルブ
Ｖ２と比較してオンロード時間が長いので、ステップｓ
８で圧縮機ＡＩのバルブｖｌをアンロードにする。

以下第９図のフロー図に従ってモード７まで米たとする
。モード７は圧力が設定値Ｈ１以上で全台オンロード状
態にある。モード７では第１０図の処理に移り、ステッ
プ８２１−８２２−８２９−８３０−８３１−８３２と
進み、停止予定機である圧縮機ＡＩのオンロード時間の
長いバルブｖｌ？アンロードにする。モード８ではモー
ド７と同様にステップ５２１−８２２−８２９−８３０
−８３１−８３２の処理ケ行い圧縮機、ｚＡｌｉｌのバ
ルプＶ２をアンロードにする。モード９は停止予定機Ａ
ｌが総てアンロードになったのでステップ８２１−８２
２−８２９−８３０−８３１−８３３の処理？行い停止
予定機外ループの圧縮機Ａ２のバルブＶｌｋアンロード
にする。モードｌＯは負荷風量増加であり第９図のステ
ップ８１−８２−８３−８１１−’８１２−８１３の処
理？行い停止予定機外である圧縮機層２のバルブｖｌヶ
オンロードさせる。モード１１では第１Ｏ図のステップ
８２１−８２２−８２３−８２４−８２５の処理ケ実行
し停止予定機である圧縮１ｍＡ１に停止させる。以下同
様にして第９図および第１Ｏ図のフローに従った処理全
行いモード２３才でになる。

このようにして吐出圧力２制御するのであるが、負荷の
要求する風量に過不足なく供給でき、それも圧縮機を停
止させる場合に吐出風量ケ変化させることなく０％ロー
ド状態で停止可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は圧縮機の台数制御と秤量調
整器の制御を同期させ、次に停止させるべき圧縮機１ｏ
％ロード状態で停止させることが可能となるので圧縮機
停止の際の吐出圧力の変動を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用できる圧縮機制御装置の構成図、
第２図は従来の制御力法の制御ループ図、第３図は従来
方法の制御動作モード状）ｂ図、第４図は従来方法の制
御目標圧力と吐出圧力ケ示す特性図、第５図、第６図は
本発明による制御ループ図、第７図は本発明による制御
動作モード状態図、第８図は本発明による制御目標圧力
と吐出圧力孕示す特性図、第９図、第１０図は本発明に
よる処理フロー図である。 ｌ・・・自動制御装置、２１〜２３山始動制御盤、Ｃ１
−０３・・・圧縮機、ｖｌ、Ｖ２・・・容廿調整器￥９
閃 χ１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、段階的に答幇調整ケ行う複数個の容量調整手段ｒ有
   する俵数台の圧縮機を連列運転するものであって、稼動
   中の圧縮機のうち運転時間の最も長いものを最初に停止
   させるようにすると共に各圧縮機の容量調整手段と循環
   制四１するようにしたものにおいて、次に停止すべき圧
   縮機の容量調整手段は独自の循環制御４行うようにした
   こと？特徴とする圧縮機の制御方法。