JPS608497A - 多段圧縮機の容量調節装置 - Google Patents
多段圧縮機の容量調節装置Info
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- JPS608497A JPS608497A JP58115815A JP11581583A JPS608497A JP S608497 A JPS608497 A JP S608497A JP 58115815 A JP58115815 A JP 58115815A JP 11581583 A JP11581583 A JP 11581583A JP S608497 A JPS608497 A JP S608497A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- compressor
- flow rate
- vane
- vanes
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
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。
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〕
本発明は流体機械の容量調節方法に係り、特に段間に冷
却器を有する多段遠心圧縮機、軸流圧縮段と遠心圧縮股
間に冷却器を有する複合膨圧縮機などに好適な容量調節
方法並びに装置に関する。
却器を有する多段遠心圧縮機、軸流圧縮段と遠心圧縮股
間に冷却器を有する複合膨圧縮機などに好適な容量調節
方法並びに装置に関する。
たとえば、多段遠心圧縮機においては、各膜入口にベー
ンを配置し、とのベーンを操作するととによって容量調
節が行なわれている。その代表的な手法としては、本願
出願人が先に提案した特願昭54−27744号(特開
昭55−123394号)発明の名称「多段遠心圧縮機
の制御方法」がある。
ンを配置し、とのベーンを操作するととによって容量調
節が行なわれている。その代表的な手法としては、本願
出願人が先に提案した特願昭54−27744号(特開
昭55−123394号)発明の名称「多段遠心圧縮機
の制御方法」がある。
この制御方法は、複数段ベーンを一回ずつ試行的に動か
して効率の変化を確認し、効率の頂点を見出す方法であ
る。
して効率の変化を確認し、効率の頂点を見出す方法であ
る。
しかしながら、この手法における各段ベーン開度の相対
関係は、予め機構的にある任意の線形関係に固定されて
いるものであった。いいかえれば、各段のベーン開度は
圧縮機の流量とは無関係に初段のベーン開度が決まると
後段のベーン開度が一義的に決まるものであった。
関係は、予め機構的にある任意の線形関係に固定されて
いるものであった。いいかえれば、各段のベーン開度は
圧縮機の流量とは無関係に初段のベーン開度が決まると
後段のベーン開度が一義的に決まるものであった。
多段圧縮機では各段ごとに独自の異なった流体性能を有
し、その組合せで全体特性が構成されているので従来の
ように一義的な各段ベーン開度組合せでは、例えば空気
分離プラントでは減量運転域は設計点風量の70%程成
が常識とされ、この転載の拡大と部分負荷効率の向上が
要求されるようになったが、従来では前述したように各
段ベーン開度関係を固定しているためにこの要求を実現
することができなかった。
し、その組合せで全体特性が構成されているので従来の
ように一義的な各段ベーン開度組合せでは、例えば空気
分離プラントでは減量運転域は設計点風量の70%程成
が常識とされ、この転載の拡大と部分負荷効率の向上が
要求されるようになったが、従来では前述したように各
段ベーン開度関係を固定しているためにこの要求を実現
することができなかった。
本発明の目的は、減量運転域の拡大と部分代荷運転域に
おける効率向上を達成することのできる多段圧縮機の容
量調節方法並びにその装置を提供するところにある。
おける効率向上を達成することのできる多段圧縮機の容
量調節方法並びにその装置を提供するところにある。
本発明の要旨は、流量信号によって多段圧縮機の各段ベ
ーンの開度を変えて容量調節をする場合、その各段ベー
ン開度の相対関係を可変にできるように構成したもので
ある。具体的には、圧縮機の流量に応じて可変にするよ
うにしたものである。
ーンの開度を変えて容量調節をする場合、その各段ベー
ン開度の相対関係を可変にできるように構成したもので
ある。具体的には、圧縮機の流量に応じて可変にするよ
うにしたものである。
このように構成することによって、圧縮機流量がサージ
ング限界許容値から運転可能域へ離れている場合には最
高効率が得られるベーン開度関係を選定でき、流量を減
じてサージング限界許容値に近いか運転不可域になる場
合にはその域に入る前に運転域の拡大を行なうようなベ
ーン開度関係を選定できる。
ング限界許容値から運転可能域へ離れている場合には最
高効率が得られるベーン開度関係を選定でき、流量を減
じてサージング限界許容値に近いか運転不可域になる場
合にはその域に入る前に運転域の拡大を行なうようなベ
ーン開度関係を選定できる。
以下、本発明の実施例を第1図ないし第7図により説明
する。
する。
第1図は本発明の基本的な実施例を示すもので、以下の
説明はこれを主体にして説明する。第1図は腹数段ベー
ンの開度調節による容量調節を行なう多段圧縮機の系統
図であって、1ないし4は各段を構成する圧縮機で、各
段間には冷却器5ないし7が設けられている。また、各
膜入口にはそれぞれインレットガイドベーン8ないし1
1を有している。そして1段人口ベーン8は、1段ベー
ン駆動装置12によって、2ないし4段人口ベーンは後
段グループベーン駆動装置25によってそれぞれ駆動す
る。このベーン駆動装置はコントローラ24から開度指
令信号22を、ベーンを駆動するための機械的な力に変
換する装置である。一方この多段圧縮機の流量は吐出の
オリスイス16の差圧、前部、前圧によって計測される
。これらはそれぞれの変換器19,17.18によって
電気信号に変換され演算装置20にて圧縮機流量(測定
流量)に変換される。この流量信号23はコントローラ
24にフィードバックされる。即ち圧縮機の目標流量信
号21がコントローラ24に指示され、フィードバック
された前記流量信号23の偏差がなくなるようにベーン
操作指令信号22として、各ベーン駆動装置12〜15
に指令することによって圧縮機の容量調節を行なうもの
である。
説明はこれを主体にして説明する。第1図は腹数段ベー
ンの開度調節による容量調節を行なう多段圧縮機の系統
図であって、1ないし4は各段を構成する圧縮機で、各
段間には冷却器5ないし7が設けられている。また、各
膜入口にはそれぞれインレットガイドベーン8ないし1
1を有している。そして1段人口ベーン8は、1段ベー
ン駆動装置12によって、2ないし4段人口ベーンは後
段グループベーン駆動装置25によってそれぞれ駆動す
る。このベーン駆動装置はコントローラ24から開度指
令信号22を、ベーンを駆動するための機械的な力に変
換する装置である。一方この多段圧縮機の流量は吐出の
オリスイス16の差圧、前部、前圧によって計測される
。これらはそれぞれの変換器19,17.18によって
電気信号に変換され演算装置20にて圧縮機流量(測定
流量)に変換される。この流量信号23はコントローラ
24にフィードバックされる。即ち圧縮機の目標流量信
号21がコントローラ24に指示され、フィードバック
された前記流量信号23の偏差がなくなるようにベーン
操作指令信号22として、各ベーン駆動装置12〜15
に指令することによって圧縮機の容量調節を行なうもの
である。
コントローラ24と後段グループ駆動装置25との間に
は比率設定演算器26が設けられ、流量信号23が入力
されている。この比率設定演算器26は、アナログ式、
ディジタル式のものいずれでも良いが、いずれの場合で
も次の■〜■の機能を有する。すなわち、1段ベーンの
開度をB1後段グループベーンの開度をNとした場合、
■、ベーン操作指令信号22から1段ベーン開度Bに相
駆動装置25に出力する。■、この場合、流量信号23
すなわち流量とあらかじめ設定されている多段圧縮機の
サージング判別許容値と比較し、上記流量がサージング
判別許容値内にあれば上記のを実行する。■、上記流量
がサージング判別許容値より外にあるときは、上記流量
に比例してα。
は比率設定演算器26が設けられ、流量信号23が入力
されている。この比率設定演算器26は、アナログ式、
ディジタル式のものいずれでも良いが、いずれの場合で
も次の■〜■の機能を有する。すなわち、1段ベーンの
開度をB1後段グループベーンの開度をNとした場合、
■、ベーン操作指令信号22から1段ベーン開度Bに相
駆動装置25に出力する。■、この場合、流量信号23
すなわち流量とあらかじめ設定されている多段圧縮機の
サージング判別許容値と比較し、上記流量がサージング
判別許容値内にあれば上記のを実行する。■、上記流量
がサージング判別許容値より外にあるときは、上記流量
に比例してα。
βを変え上記■を実行する。
次に本発明の動作を従来方法と比較しながら説明する。
従来の方法では、目標風量21を与えると、圧縮機流量
23が目標値21から離れていればベーン動作指令22
が出て、ベーンが動き最終的には圧縮機流量が目標値に
達する。このとき1段と後段グループベーン開度関係は
第5図のaまたはbのように固定される。即ち、圧縮機
製作時にaまたはbのように設定されると、この関係は
変えることができないため、圧縮機の運転特性が固定さ
れる。第6図は従来の容量調節動作における圧縮機の特
性曲線と運転ラインとの関係を示したもので、曲線Cは
圧縮機特性曲線、dはサージングライン、eはプラント
抵抗ラインをあられす。
23が目標値21から離れていればベーン動作指令22
が出て、ベーンが動き最終的には圧縮機流量が目標値に
達する。このとき1段と後段グループベーン開度関係は
第5図のaまたはbのように固定される。即ち、圧縮機
製作時にaまたはbのように設定されると、この関係は
変えることができないため、圧縮機の運転特性が固定さ
れる。第6図は従来の容量調節動作における圧縮機の特
性曲線と運転ラインとの関係を示したもので、曲線Cは
圧縮機特性曲線、dはサージングライン、eはプラント
抵抗ラインをあられす。
圧縮機運転が可能な範囲は設計点(j)風量QDからプ
ラント抵抗ラインとサージングラインが交差する風tQ
sまでの範囲である。この範囲は空気分離プラントのよ
うな場合、Q[+とQDO比であられすと0.7程度と
いうのが常識であった。これた従来方法で容量調節を行
なうとき、減量運転域の効率ができるだけ高く、かつ減
量運転域も広くという2つ要求に対して得られた経験値
であった。
ラント抵抗ラインとサージングラインが交差する風tQ
sまでの範囲である。この範囲は空気分離プラントのよ
うな場合、Q[+とQDO比であられすと0.7程度と
いうのが常識であった。これた従来方法で容量調節を行
なうとき、減量運転域の効率ができるだけ高く、かつ減
量運転域も広くという2つ要求に対して得られた経験値
であった。
本発明は従来技術では実現できなかった部分負荷効率が
よくしかも減量運転域が広い容量調節方法を提供するも
ので、本発明では1段と後段グループのインレットガイ
ドベーンの相互関係を圧縮機流量によって独立に組合せ
が変えられるように構成する。即ち(1)〜(2)式で
あられすように1段に対する後段ベーン開度の傾き(ロ
)と切ペン(ロ)を流量信号23(流量)に連結して変
えるようにしだ。
よくしかも減量運転域が広い容量調節方法を提供するも
ので、本発明では1段と後段グループのインレットガイ
ドベーンの相互関係を圧縮機流量によって独立に組合せ
が変えられるように構成する。即ち(1)〜(2)式で
あられすように1段に対する後段ベーン開度の傾き(ロ
)と切ペン(ロ)を流量信号23(流量)に連結して変
えるようにしだ。
α=f(Ql ・・・・・・・・・(1)β−f(Q
・・・・・・・・・(2)ここで、α;1段に対する後
段のベーン開度の関係の傾き(deg・/ d e g
・)β;1段に対する後段のベーン開度の関係の切ペン
(d e g、) Q;圧縮機流量(Nm”/)(r) さらに1・段と後段グループベーン開度の動きを横軸に
1段ベーン開度B1縦軸に後段グループベーン開度Aを
とっだベーン開度を表わす図でろる第7図を用いて説明
する。同図においてdは多段圧縮機のサージングライン
でこの線より右側が運転可能域、左側が運転不可域、η
lないし14は等効率ライン、QlないしQ4は等流量
ラインである。流tQ +のときの開度関係は傾きα1
、切ペンβ1を持った直線gのようになり、流量が変化
してQ2 、Qsになると傾き、切ペンもα2゜α3.
B2.B3となりそれぞれ直線り、1のようになる。
・・・・・・・・・(2)ここで、α;1段に対する後
段のベーン開度の関係の傾き(deg・/ d e g
・)β;1段に対する後段のベーン開度の関係の切ペン
(d e g、) Q;圧縮機流量(Nm”/)(r) さらに1・段と後段グループベーン開度の動きを横軸に
1段ベーン開度B1縦軸に後段グループベーン開度Aを
とっだベーン開度を表わす図でろる第7図を用いて説明
する。同図においてdは多段圧縮機のサージングライン
でこの線より右側が運転可能域、左側が運転不可域、η
lないし14は等効率ライン、QlないしQ4は等流量
ラインである。流tQ +のときの開度関係は傾きα1
、切ペンβ1を持った直線gのようになり、流量が変化
してQ2 、Qsになると傾き、切ペンもα2゜α3.
B2.B3となりそれぞれ直線り、1のようになる。
従って、サージラインに対して余裕のある流量では最高
効率が得られるベーン開度関係を選択することができ、
サージングラインに近いところでは流量信号によってベ
ーン開度関係を変えることによシ、サージングラインを
低風量側にずらすことができる。例えば第1図の実施例
を空気分離プラントに応用すると、サージラインに対し
て十分余裕のある流量ではβを大きく、αを小さく、サ
ージングラインに近いところでは(従来のQ8の近傍お
よびそれ以下の範囲)、βを小さく、αを大きくとるこ
とにより第8図に示すように、従来の減量運転可能範囲
を大幅に広くすることができ、かつサージ流量よりも余
裕のある運転点では最高効率ができるように運転するこ
とができる。第8図でダッシュを付したものが本発明に
よる特性を示し、dはαを小、β犬の組合せd′はαを
大、βを小とした組合せである。なお、jは効率曲線を
示す。
効率が得られるベーン開度関係を選択することができ、
サージングラインに近いところでは流量信号によってベ
ーン開度関係を変えることによシ、サージングラインを
低風量側にずらすことができる。例えば第1図の実施例
を空気分離プラントに応用すると、サージラインに対し
て十分余裕のある流量ではβを大きく、αを小さく、サ
ージングラインに近いところでは(従来のQ8の近傍お
よびそれ以下の範囲)、βを小さく、αを大きくとるこ
とにより第8図に示すように、従来の減量運転可能範囲
を大幅に広くすることができ、かつサージ流量よりも余
裕のある運転点では最高効率ができるように運転するこ
とができる。第8図でダッシュを付したものが本発明に
よる特性を示し、dはαを小、β犬の組合せd′はαを
大、βを小とした組合せである。なお、jは効率曲線を
示す。
伺、上記説明では、比率設定演算器26をコントローラ
24と後段グループ駆動装置25との間に設ケたものに
ついて述べたが、本発明はこれに限定されず、第2図に
示したように前段ベーン駆動装置12とコントローラ2
4との間に比率設定演算器を設けても良い。また、第3
図に示したように、後段ベーングループを各段独立にベ
ーン駆動装置27〜29を設け、これら駆動装置とコン
トローラ24との間にそれぞれ比率設定演算器30〜3
2を設けて構成してもよいことは勿論である。更にまた
、これまでの説明では測定流量によって調節する方法を
例にとって行なってきたが、第4図に示したように目標
流量21を比率設定演算器物には同一符号を付しである
ので、その説明は省略する。
24と後段グループ駆動装置25との間に設ケたものに
ついて述べたが、本発明はこれに限定されず、第2図に
示したように前段ベーン駆動装置12とコントローラ2
4との間に比率設定演算器を設けても良い。また、第3
図に示したように、後段ベーングループを各段独立にベ
ーン駆動装置27〜29を設け、これら駆動装置とコン
トローラ24との間にそれぞれ比率設定演算器30〜3
2を設けて構成してもよいことは勿論である。更にまた
、これまでの説明では測定流量によって調節する方法を
例にとって行なってきたが、第4図に示したように目標
流量21を比率設定演算器物には同一符号を付しである
ので、その説明は省略する。
以上述べたように本発明は、複数段で構成される圧縮機
の各段のベーンの開度の相対関係を流量に応じて可変に
するように構成したので、圧縮機の運転可能範囲を拡大
することができると共に部分負荷運転時の流体性能の向
上もはかれる効果を有する。
の各段のベーンの開度の相対関係を流量に応じて可変に
するように構成したので、圧縮機の運転可能範囲を拡大
することができると共に部分負荷運転時の流体性能の向
上もはかれる効果を有する。
第1図は、本発明の基本的な実施例に係る系統図、第2
図ないし第4図は、本発明の他の実施例を示す系統図、
第5図は従来の方法にも・とづくベーン開度関係を示す
図、第6図は従来の方法にもとづく圧縮機の特性曲線と
運転ラインとの関係を示した図、第7図は第5図に対応
する本発明に係るベーン開度関係を説明するための図、
第8図は、第6図に対応する本発明に係る圧縮機の特性
曲線と運転ラインとの関係を示した図である。 1〜4・・・圧縮段、5〜7・・・冷却器、8〜11・
・・インレットガイトヘーン、12〜15・・・べ−7
m駆動装置16・・・オリフィス、17・・・オリフィ
ス前部、18・・・オリフィス前圧、19・・・オリフ
ィス差圧、20・・・流量計、21・・・目標流量、2
2・・・ベーン1栗作指令信号、23・・・流量フィー
ドバック信号、24・・・コントローラ、25・・・ベ
ーン駆動装置、Y 1 口 91 Y 2 図 第 3 図 1 第 4 口 ′f:I 5 図 1 図 ■ 釆 7 圀 MB 図 牟 1眠h+
図ないし第4図は、本発明の他の実施例を示す系統図、
第5図は従来の方法にも・とづくベーン開度関係を示す
図、第6図は従来の方法にもとづく圧縮機の特性曲線と
運転ラインとの関係を示した図、第7図は第5図に対応
する本発明に係るベーン開度関係を説明するための図、
第8図は、第6図に対応する本発明に係る圧縮機の特性
曲線と運転ラインとの関係を示した図である。 1〜4・・・圧縮段、5〜7・・・冷却器、8〜11・
・・インレットガイトヘーン、12〜15・・・べ−7
m駆動装置16・・・オリフィス、17・・・オリフィ
ス前部、18・・・オリフィス前圧、19・・・オリフ
ィス差圧、20・・・流量計、21・・・目標流量、2
2・・・ベーン1栗作指令信号、23・・・流量フィー
ドバック信号、24・・・コントローラ、25・・・ベ
ーン駆動装置、Y 1 口 91 Y 2 図 第 3 図 1 第 4 口 ′f:I 5 図 1 図 ■ 釆 7 圀 MB 図 牟 1眠h+
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数段で構成される圧縮機であって、少なくとも2
II5以上の圧縮段の入口に開度調節可能なベーンを配
置し、上記圧縮機の測定流量と目標流量とを比較し、上
記各ベーンへ開度指令を発し、開度調節を行なうように
した多段圧縮機の容量調節方法において、前記各ベーン
の開度の相対関係を前記いずれか一方の流量に応じて可
変にしたことを特徴とする多段圧縮機の容量調節方法。 2、上記各ベーンを複数個のグループに分け、該グルー
プベーン間で上記開度調整することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の多段圧縮機の容量調節方法。 3、上記グループ分けを前記多段圧縮機の前段、後段と
に分けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
多段圧縮機の容量調節方法。 4、複数段で構成される圧縮機であって、少なくとも2
個以上の圧縮段の入口に開度調節可能なベーンを配置し
、上記圧縮機の測定流量と目標流量とを比較し、上記各
ベーンへ開度指令を発し、開度調節を行なうようにした
多段圧縮機の容量調節装置において前記開度指令に応じ
前記各ベーンを駆動する駆動装置を設け、前記開度指令
を取り込むとともに、前記いずれか一方の流量を取り込
み、該流量に応じ前記各ベーンの開度の相対関係を可変
にする比率設定演算器を前記駆動装置のいずれか一方に
設けて成る多段圧縮機の容量調節装置。 5、 前記比率設定演算器は次の機能を具えて成る特許
請求の範囲第4項記載の多段圧縮機の容量調節装置。 前記いずれか一方の流量を入力し、該流量が前記圧縮機
のサージング判別許容値より大きければ、前記開度指令
信号のうちいずれか一方のベーンの開度指令信号を足数
倍し、それに一定値を加算した値を前記他方の駆動機へ
出力し、該流量が前記サージング判別許容値より小さけ
れば、該流量に比例して上記定数と上記一定値とを変化
させ、上記出力を実行する。 6、 上記多段圧縮機は各段間に中間冷却器を配置して
なる特許請求の範囲第4項記載の多段圧縮機の容量調節
装置。 7、上記多段圧縮機を4段で構成し、前記各段に設けた
ベーンの駆動機の内筒2段ないし第4段の駆動機を共用
したことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の多段
圧縮機の容量調節装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58115815A JPS608497A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 多段圧縮機の容量調節装置 |
| DE3424024A DE3424024C2 (de) | 1983-06-29 | 1984-06-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Fördermenge eines mehrstufigen Kompressors |
| US06/941,639 US4770602A (en) | 1983-06-29 | 1986-12-15 | Method of capacity controlling of multistage compressor and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58115815A JPS608497A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 多段圧縮機の容量調節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS608497A true JPS608497A (ja) | 1985-01-17 |
| JPH0442557B2 JPH0442557B2 (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=14671780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58115815A Granted JPS608497A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 多段圧縮機の容量調節装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4770602A (ja) |
| JP (1) | JPS608497A (ja) |
| DE (1) | DE3424024C2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62253995A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 多段タ−ボ冷凍機等の容量制御装置 |
| WO2008056782A1 (fr) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dispositif de turbo-réfrigération et procédé de commande associé |
| JP2009530528A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-27 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 多段圧縮器、この圧縮器を具備した空気分離装置及び設備 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3741014B2 (ja) * | 2001-09-18 | 2006-02-01 | 株式会社日立製作所 | 複数台の圧縮機の制御方法及び圧縮機システム |
| US6644400B2 (en) * | 2001-10-11 | 2003-11-11 | Abi Technology, Inc. | Backwash oil and gas production |
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