CN104421142B - 压缩机及其压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使运转周期变短能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转的压缩机及其控制方法。本发明的压缩机具备吸入流路（2）、在规定的运转期间经过后被维护的吸气调整阀（4）、维护时间测量机构（11）、工作次数测量机构（13）、加载运转时间测量机构（12）和将吸气调整阀切换为开启或关闭的控制机构（18）；控制机构在以比在吐出侧需要的所需最低压力大的吐出压力加载运转中，如果由加载运转时间测量机构测量出的从加载运转开始起的持续时间超过可卸载最短时间，则切换为卸载运转，所述可卸载最短时间基于到吸气调整阀的维护为止的剩余时间、吸气调整阀的容许工作次数和吸气调整阀的累计工作次数决定。

Description

压缩机及其压力控制方法

技术领域

本发明涉及具有吸气调整阀的压缩机及其压力控制方法。

背景技术

以往，周知有以下这样的压缩机：将设在吸入流路中的吸气调节阀开启/关闭，通过开闭，将吐出流路的压力即吐出压力保持为在负荷侧要求的所需最低压力以上，并且通过使吐出压力不高到需要以上，来进行节能运转。在该压缩机中，如果吐出压力成为上限设定压力以上，则将吸气调节阀关闭（闭阀），停止吸气气体向压缩机的供给，成为卸载运转状态。另一方面，在吐出压力成为下限设定压力以下的情况下，将吸气调节阀开启（开阀），使吸气量成为最大的状态，成为加载运转状态，由此将吐出压力保持为一定的范围内的值。

作为利用上述原理的压缩机，例如在专利文献1中记载有以下的压缩机：在吐出压力被保持在下限设定压力与上限设定压力之间的情况下，维持加载运转状态或卸载运转状态的某种，直到经过规定的设定时间。在该压缩机中，能够不频繁地重复吸气调节阀的开启/关闭而进行节能运转。

但是，在上述压缩机中，为了降低消耗动力，着眼于时间和压力中的时间，将运转状态固定规定的设定时间，所以进行加载运转的次数被抑制得比容许次数少。因而，留有通过增加进行加载运转的次数抑制加载运转时的升压带来的、实现进一步的节能的余地。

在专利文献2中，记载有以下的压缩机：根据全负荷运转时间及无负荷运转时间计算由全负荷运转和无负荷运转构成的1个周期的时间内的消耗流量，根据该消耗流量的使用量自动调整上限压力设定值及下限压力设定值。

但是，在上述压缩机中，通过运算操作上限压力设定值和下限压力设定值，但在比所需最低下限压力（专利文献2的图4所示的Plim）高的压力下，使哪个设定值都变化。因而，成为比以往周知的下限压力值高的压力下的运转，因为以某种程度的升压运转为基础运转，所以需要消耗动力为所需以上。

另一方面，在压缩机的运转中，图5的斜线所示的面积（吐出压力的运转时间中的积分值）相当于消耗动力，已知通过使该面积变小，成为节能运转。据此，无用的升压运转成为消耗动力的损失。因而，为了使上述面积变小，需要使由加载时间和卸载时间构成的各运转周期变短、抑制加载运转时的升压的控制。

专利文献1：特许第3607042号公报

专利文献2：特开2012－2156号公报。

发明内容

本发明的课题是提供一种使运转周期变短能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转的压缩机及其压力控制方法。

本发明的压缩机具备：压缩机主体，具有将气体吸入的吸入口、和将被从上述吸入口吸入并压缩后的气体吐出的吐出口；吸入流路，将气体从外部吸入到上述压缩机主体的上述吸入口；吸气调整阀，如果被开启则将上述吸入流路开放而使上述压缩机主体为加载运转，如果被关闭则将上述吸入流路闭塞而使上述压缩机主体为卸载运转，在规定的运转期间经过后被维护；维护时间测量机构，测量到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间；工作次数测量机构，测量上述吸气调整阀的累计工作次数；加载运转时间测量机构，测量从最近的加载运转开始起的持续时间；和控制机构，通过将上述吸气调整阀开启或关闭，来切换加载运转和卸载运转；上述控制机构在以比在吐出侧需要的所需最低压力大的吐出压力加载运转中，如果由上述加载运转时间测量机构测量出的从加载运转开始起的持续时间超过可卸载最短时间，则切换为卸载运转，所述可卸载最短时间基于到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间、上述吸气调整阀的容许工作次数和上述吸气调整阀的累计工作次数决定。

如果超过可卸载最短时间，则将压缩机从加载运转切换为卸载运转。并且，可卸载最短时间基于到吸气调整阀的维护为止的剩余时间、容许工作次数和累计工作次数决定。由此，通过使吸气调整阀工作到容许工作次数的最大限度、以尽可能短的周期控制吸气调整阀，能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转。

作为具体的1个技术方案，例如上述可卸载最短时间T_U（单位为秒（s））由以下的式（1）定义。

<数式1>

T_U=Tm÷（N1_MAX－N1_ON） （1）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N1_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启的容许次数

N1_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启的累计次数。

作为另一技术方案，例如上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（2）定义。

<数式2>

T_U=Tm÷（N2_MAX－N2_ON）×2 （2）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N2_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的容许次数

N2_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的累计次数。

本发明的压缩机的压力控制方法，所述压缩机具备：压缩机主体，具有将气体吸入的吸入口、和将被从上述吸入口吸入并压缩后的气体吐出的吐出口；吸入流路，将气体从外部吸入到上述压缩机主体的上述吸入口；和吸气调整阀，如果被开启则将上述吸入流路开放而使上述压缩机主体为加载运转，如果被关闭则将上述吸入流路闭塞而使上述压缩机主体为卸载运转，在规定的运转期间经过后被维护；所述压缩机的压力控制方法中，测量到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间；测量上述吸气调整阀的累计工作次数；测量从最近的加载运转开始起的持续时间；在以比在吐出侧需要的所需最低压力大的吐出压力加载运转中，如果从最近的加载运转开始起的持续时间超过可卸载最短时间，则切换为卸载运转，所述可卸载最短时间基于到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间、上述吸气调整阀的容许工作次数和上述吸气调整阀的累计工作次数决定。

如果超过可卸载最短时间，则将压缩机从加载运转切换为卸载运转。并且，可卸载最短时间基于到吸气调整阀的维护为止的剩余时间、容许工作次数和累计工作次数决定。由此，通过使吸气调整阀工作到容许工作次数的最大限度、以尽可能短的周期控制吸气调整阀，能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转。

作为具体的1个技术方案，例如上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（1）定义。

<数式1>

T_U=Tm÷（N1_MAX－N1_ON） （1）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N1_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启的容许次数

N1_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启的累计次数。

作为另一技术方案，例如上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（2）定义。

<数式2>

T_U=Tm÷（N2_MAX－N2_ON）×2 （2）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N2_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的容许次数

N2_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的累计次数。

根据本发明，通过使吸气调整阀工作到容许工作次数的最大限度，使运转周期变短，能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转。

附图说明

图1是有关本发明的实施方式的压缩机的概略图。

图2是表示有关本发明的第1实施方式的压缩控制方法的流程图。

图3是表示本发明的压缩机和以往的压缩机的与运转时间对应的吐出压力的曲线图。

图4是表示有关本发明的第2实施方式的压缩控制方法的流程图。

图5是表示以往的压缩机的与运转时间对应的吐出压力的曲线图。

具体实施方式

以下，按照附图说明本发明的实施方式。

图1表示有关本发明的实施方式的压缩机的一例。压缩机10例如是螺旋压缩机，具备具有将气体吸入的吸入口10a、和将被从吸入口10a吸入并被压缩的气体吐出的吐出口10b的压缩机主体1。在压缩机主体1上，连接着将气体从外部吸入并导引到吸入口10a的吸入流路2、和将由压缩机主体1压缩后的气体经由吐出口10b向吐出侧供给的吐出流路5。在吸入流路2中，设有从吸入的气体将异物除去的吸入过滤器3、和将吸入流路2开闭的吸气调节阀4。

如果吸气调节阀4被开启，则将吸入流路2开放，压缩机主体1进行将吸入的气体压缩并吐出的加载运转。另一方面，如果吸气调节阀4被关闭，则将吸入流路2闭塞，停止向压缩机主体1的气体供给，压缩机主体1进行不将气体压缩的卸载运转。

此外，从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起经过规定的运转期间后，将吸气调节阀4维护。所谓规定的运转时间，例如是与作为构成吸气调节阀4的零件之一的电磁阀（未图示）的检修更换时间相同的32000小时。规定的运转时间中的吸气调节阀4的容许工作次数在第1实施方式中是指将吸气调整阀4开启的容许次数N1_MAX，即压缩机10加载运转的容许次数，例如是500万次。

在吐出流路5中，设有测量吐出侧的压力的压力测量器6和贮存器7。向吐出侧的压缩气体的供给经由该贮存器7进行。

在压力测量器6上连接着控制装置（控制机构）8，控制装置8连接在吸气调整阀4上。由压力测量器6测量出的表示吐出压力Po（bar）的压力信号被向控制装置8输入。控制装置8基于输入的吐出压力Po或后述的可卸载最短时间T_U（s）对吸气调节阀4输出控制信号，进行吸气调节阀4的开启/关闭控制。此外，在控制装置8上，连接着维护时间测量装置（机构）11和加载运转时间测量装置（机构）12。维护时间测量装置11测量到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间T_M（s）。加载运转时间测量装置12测量从最近的加载运转开始起的持续时间（加载时间T_L（s））。

在吸气调整阀4上，连接着测量吸气调整阀4的累计工作次数的工作次数测量装置（机构）13，该工作次数测量装置13连接在控制装置8上。这里，所谓吸气调整阀4的累计工作次数，在第1实施方式中，是从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起、吸气调整阀4被开启的累计次数N1_ON。

接着，对压缩机10的压力控制方法进行说明。根据该压力控制方法，在以比在吐出侧需要的所需最低压力P_L（bar）大的吐出压力Po将压缩机主体1加载运转中，如果由加载运转时间测量装置12测量出的从加载运转开始起的持续时间T_L超过后述的可卸载最短时间T_U，则将压缩机主体1切换为卸载运转。

参照图2具体地说明上述压力控制方法。图2表示有关本发明的第1实施方式的压力控制方法的流程。如果开始压缩机10的运转，则首先在步骤S1中，压力测量器6测量吐出压力Po。在步骤S2中，控制装置8根据测量出的吐出压力Po判断压缩机主体1是否是加载运转中。如果是加载运转中，则向步骤S3前进，维护时间测量装置11测量到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间T_M。另外，工作次数测量装置13测量上述吸气调整阀4被开启的累计次数N1_ON，即压缩机10加载运转的累计次数。

并且，在步骤S4中，控制装置8计算可卸载最短时间T_U。可卸载最短时间T_U由以下的式（1）定义。

<数式1>

T_U=Tm÷（N1_MAX－N1_ON） （1）

Tm：到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间（s）

N1_MAX：作为吸气调整阀4的容许工作次数的吸气调整阀4被开启的容许次数

N1_ON：作为吸气调整阀4的累计工作次数的吸气调整阀4被开启的累计次数。

具体地计算可卸载最短时间T_U。假设从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起，才开始运转压缩机10。此时，到维护吸气调整阀4的剩余时间Tm是与上述吸气调节阀4的检修更换时间相同的32000小时，将吸气调整阀4工作（开启）的累计次数N1_ON是0次。此外，假设吸气调整阀4的容许工作次数N1_MAX是500万次。如果将这些数值代入到上述式中，则在该时点进行1次工作（加载运转）时的可卸载最短时间T_U为T_U=32000×60×60（s）÷（500万（次）－0（次））=23（s）。

此外，作为另一例，假设从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起，压缩机10已经被运转10000小时，被进行加载运转（吸气调整阀4被开启）60万次。此时，到维护吸气调整阀4的剩余时间Tm是22000小时。此外，与上述同样，吸气调整阀4的容许工作次数N1_MAX是500万次。如果将这些数值代入到上述式中，则在该时点工作1次时的可卸载最短时间T_U为T_U=22000×60×60（s）÷（500万（次）－60万（次））=18（s）。

在步骤S5中，控制装置8判断上述加载时间T_L是否比可卸载最短时间T_U长。在加载时间T_L比可卸载最短时间T_U长的情况下向步骤S6前进，在不长的情况下向步骤S1返回。另外，加载运转时间测量装置12测量从最近的加载运转开始起持续的加载时间T_L。

在步骤S6中，压力检测器6测量吐出侧的压力Po。在步骤S7中，控制装置8判断测量出的吐出压力Po是否比所需最低压力P_L大。在本实施方式中，所需最低压力P_L是6.0（bar），但并不限定于此。在吐出压力Po大的情况下向步骤S8前进，加载运转时间测量装置12停止加载时间T_L的测量。接着，在步骤S9中，控制装置8将吸气调整阀4关闭，将压缩机10从加载运转切换为卸载运转。如果开始卸载运转，则向步骤S1返回。在步骤S7中，在判断为吐出压力Po不比所需最低压力P_L大的情况下也向步骤S1返回。

在步骤S2中，控制装置8如果判断为压缩机10不是加载运转中、即是卸载运转中，则向步骤S10前进，压力测量器6测量吐出压力Po。在步骤S11中，控制装置8判断测量出的吐出压力Po是否是所需最低压力P_L以下。在是所需最低压力P_L以下的情况下，向步骤S12前进，控制装置8将吸气调整阀4开启，将压缩机10从卸载运转切换为加载运转。如果开始加载运转，则向步骤S13前进，加载运转时间测量装置12开始从开始加载运转起的时间（加载时间T_L）的测量。并且，在步骤S14中，对工作次数测量装置13测量的吸气调整阀4被开启的累计次数N1_ON追加1次量，向步骤S1返回。

在步骤S11中，如果控制装置8判断为测量的吐出侧的压力Po不是所需最低压力P_L以下，则向步骤S1返回。

如以上那样，如果超过可卸载最短时间T_U，则将压缩机主体1从加载运转切换为卸载运转。并且，根据到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间Tm、容许工作次数N1_MAX和累计工作次数N1_ON求出可卸载最短时间T_U。由此，通过使吸气调整阀4工作到容许工作次数N1_MAX的最大限度，以尽可能短的周期控制吸气调整阀4，能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转。另外，如图3所示，在各周期中斜线部的面积（吐出压力的运转时间中的积分值）与以往相比变小，可以确认抑制了消耗动力而成为节能运转。

此外，由于吸气调整阀4的检修更换时期由产品的规格决定，所以通过进行控制以使在检修更换时期的经过时吸气调整阀4成为计划的容许工作次数N1_MAX，能够使吸气调整阀4的工作次数N1_ON在容许工作次数N1_MAX的范围内成为最大限度。由此，能够防止吸气调整阀4比检修更换时期先到达容许工作次数N1_MAX、在与本来的检修更换时期相差很多的时期被检修更换。

接着，参照图4所示的有关本发明的第2实施方式的压力控制方法的流程具体地说明压力控制方法。

步骤S1到步骤S3由于与第1实施方式相同，所以省略说明。在步骤S4中，控制装置8计算可卸载最短时间T_U。另外，工作次数测量装置13测量后述的吸气调整阀4被开启及关闭的累计次数N2_ON、即吸气调整阀4开闭的累计次数。

在第1实施方式中，由式（1）定义可卸载最短时间T_U。相对于此，在第2实施方式中，由以下的式（2）定义可卸载最短时间T_U。

<数式2>

T_U=Tm÷（N2_MAX－N2_ON）×2 （2）

Tm：到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间（s）

N2_MAX：作为吸气调整阀4的容许工作次数的吸气调整阀4被开启及关闭的容许次数

N2_ON：作为吸气调整阀4的累计工作次数的吸气调整阀4被开启及关闭的累计次数。

所谓吸气调节阀4的容许工作次数，在第1实施方式中是指在从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点到下次维护的期间中吸气调整阀4被开启的容许次数N1_MAX。相对于此，在第2实施方式中，所谓吸气调节阀4的容许工作次数，是指在从上述某个较晚的时点到下次维护的期间中吸气调整阀4被开启（开放）及关闭（闭塞）的容许次数N2_MAX。

所谓吸气调整阀4的累计工作次数，在第1实施方式中，是指从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起吸气调整阀4被开启的累计次数N1_ON。相对于此，在第2实施方式中，所谓吸气调整阀4的累计工作次数，是指从上述某个较晚的时点起吸气调整阀4被开启及关闭的累计次数N2_ON。

具体地计算可卸载最短时间T_U。假设从新导入压缩机10或将吸气调整阀4维护的某个较晚的时点起、到将吸气调整阀4维护为止的剩余时间Tm是与吸气调节阀4的检修更换时间相同的32000小时。此外，假设吸气调整阀4的容许开闭次数N2_MAX是第1实施方式的500万次的2倍，即1000万次。

此外，假设从上述某个较晚的时点起压缩机10已经被运转10000小时、吸气调整阀4被开闭了120万次。此时，到将吸气调整阀4维护为止的剩余时间是22000小时。如果将这些数值代入到上述式中，则在该时点工作1次时的可卸载最短时间T_U成为T_U=22000×60×60（秒）÷（1000万（次）－120万（次））×2=18（秒）。

在接着的步骤S5到步骤S9中，由于与第1实施方式相同，所以省略说明。并且，在步骤S9A中，对工作次数测量装置13测量的吸气调整阀4的开闭次数N2_ON追加1次量，向步骤S1返回。

在步骤S2中控制装置8判断为压缩机10不是加载运转中的情况下前进的步骤S10到步骤S13由于与第1实施方式相同，所以省略说明。在步骤S14A中，对工作次数测量装置13测量的吸气调整阀4的开闭次数N2_ON追加1次量，向步骤S1返回。

在第2实施方式中，除了吸气调整阀4被开启而打开的次数以外，还考虑被关闭而关上的次数来计算可卸载最短时间T_U。因而，通过以尽可能短的周期控制吸气调整阀4，能够将加载运转时的升压抑制得较小而进行节能运转。

本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。

压缩机10的结构只要能够进行上述压缩控制方法就可以，并没有被特别限定。此外，到吸气调整阀4的维护为止的剩余时间Tm、吸气调整阀4的容许工作次数N1_MAX、N2_MAX及吸气调整阀4的累计工作次数N1_ON、N2_ON没有被特别限定。

附图标记说明

1 压缩机

2 吸入流路

4 吸气调整阀

8 控制装置（机构）

11 维护时间测量装置（机构）

12 加载运转时间测量装置（机构）

13 工作次数测量装置（机构）。

Claims (6)

1.一种压缩机，其特征在于，

具备：

压缩机主体，具有将气体吸入的吸入口、和将被从上述吸入口吸入并压缩后的气体吐出的吐出口；

吸入流路，将气体从外部吸入到上述压缩机主体的上述吸入口；

吸气调整阀，如果被开启则将上述吸入流路开放而使上述压缩机主体为加载运转，如果被关闭则将上述吸入流路闭塞而使上述压缩机主体为卸载运转，在规定的运转期间经过后被维护；

维护时间测量机构，测量到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间；

工作次数测量机构，测量上述吸气调整阀的累计工作次数；

加载运转时间测量机构，测量从最近的加载运转开始起的持续时间；和

控制机构，通过将上述吸气调整阀开启或关闭，来切换加载运转和卸载运转；

上述控制机构在以比在吐出侧需要的所需最低压力大的吐出压力加载运转中，如果由上述加载运转时间测量机构测量出的从加载运转开始起的持续时间超过可卸载最短时间，则切换为卸载运转，所述可卸载最短时间基于到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间、上述吸气调整阀的容许工作次数和上述吸气调整阀的累计工作次数决定。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（1）定义

<数式1>

T_U=Tm÷（N1_MAX－N1_ON） （1）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N1_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启的容许次数

N1_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启的累计次数。

3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（2）定义

<数式2>

T_U=Tm÷（N2_MAX－N2_ON）×2 （2）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N2_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的容许次数

N2_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的累计次数。

4.一种压缩机的压力控制方法，所述压缩机具备：

压缩机主体，具有将气体吸入的吸入口、和将被从上述吸入口吸入并压缩后的气体吐出的吐出口；

吸入流路，将气体从外部吸入到上述压缩机主体的上述吸入口；和

吸气调整阀，如果被开启则将上述吸入流路开放而使上述压缩机主体为加载运转，如果被关闭则将上述吸入流路闭塞而使上述压缩机主体为卸载运转，在规定的运转期间经过后被维护；

所述压缩机的压力控制方法的特征在于，

测量到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间；

测量上述吸气调整阀的累计工作次数；

测量从最近的加载运转开始起的持续时间；

在以比在吐出侧需要的所需最低压力大的吐出压力加载运转中，如果从最近的加载运转开始起的持续时间超过可卸载最短时间，则切换为卸载运转，所述可卸载最短时间基于到上述吸气调整阀的维护为止的剩余时间、上述吸气调整阀的容许工作次数和上述吸气调整阀的累计工作次数决定。

5.如权利要求4所述的压缩机的压力控制方法，其特征在于，

上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（1）定义

<数式1>

T_U=Tm÷（N1_MAX－N1_ON） （1）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N1_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启的容许次数

N1_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启的累计次数。

6.如权利要求4所述的压缩机的压力控制方法，其特征在于，

上述可卸载最短时间T_U（s）由以下的式（2）定义

<数式2>

T_U=Tm÷（N2_MAX－N2_ON）×2 （2）

Tm：到吸气调整阀的维护为止的剩余时间（s）

N2_MAX：作为吸气调整阀的容许工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的容许次数

N2_ON：作为吸气调整阀的累计工作次数的吸气调整阀被开启及关闭的累计次数。