CN114127422B - 流体机械装置 - Google Patents

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Abstract

流体机械装置包括：排出流体的多个流体机械；检测流体机械的损耗状态的损耗状态检测部；检测来自流体机械的压力的压力检测部；和控制多个流体机械的控制部，控制部判定是否有损耗了的流体机械，在压力不足的情况下，进行控制以使未损耗的流体机械的运转开始。

Description

流体机械装置
技术领域
本发明涉及流体机械装置。
背景技术
已知有生成作为生产线上的动力源和机床、冲压机、鼓风机等的气源使用的压缩气体的气体压缩机。气体压缩机包括由壳体构成的在压缩室内压缩气体的压缩机主体，被压缩后的气体从排出口经排出配管向气罐排出。
关于气体压缩机，已知有专利文献1的技术。专利文献1能够通过在压缩机主体的温度超过上限温度时进行无负载运转，针对高温引起的部件的故障、劣化等进行保护，延长部件的寿命，提高耐久性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-31965
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中记载的压缩机中，在检测到外箱内的高温时进行无负载运转。记载的是无负载运转为不进行压缩动作的运转状态(参照段落号0041)。
在空气使用量增加，压力下降的情况下，在专利文献1的技术中，因为进行无负载运转，所以在压缩机的温度下降之前，不能使压力上升。
此外，装载有多个压缩机主体的多压缩机是根据用户的压缩空气的使用量使运行的压缩机主体的数量增减而生成所需的压缩空气的流体机械装置。在这样的流体机械装置中，在发生了1个压缩机主体的异常的情况下，能够如专利文献1那样通过使发生了异常的压缩机主体进行无负载运转而实现压缩机主体的保护。
但是，因为异常的压缩机主体不进行压缩动作，所以当用户的使用量增大时，存在发生不能向用户供给所需的压缩空气的情况的问题。
本发明的目的在于，提供能够保护流体机械并且供给所需的压缩空气的流体机械装置。
用于解决课题的方法
作为本发明的一个优选例，为一种流体机械装置，其包括：排出流体的多个流体机械；检测所述流体机械的损耗状态的损耗状态检测部；检测来自所述流体机械的压力的压力检测部；和控制多个所述流体机械的控制部，
所述控制部，
判定是否有损耗了的所述流体机械，
在所述压力不足的情况下，进行控制以使未损耗的所述流体机械的运转开始。
发明效果
根据本发明，能够保护流体机械并且供给所需的压缩空气。
附图说明
图1是实施例1的压缩机主体的截面图。
图2是实施例1的流体机械装置的内部结构。
图3是以根据达到停止压力的到达预想时间使流体机械停止的方式运转的概念图。
图4是实施例1的通常运转时和1个压缩机的损耗检测时的动作的概念图。
图5是延长了达到停止压力的到达预想时间的情况下的压力推移的示意图。
图6是实施例1的流体机械的结构的概念图。
图7是以降低停止压力的方式使得流体机械停止的运转的概念图。
图8是表示不判断压缩机主体的损耗的情况下的压力机主体的停止判定的流程的图。
图9是表示判断是否有所损耗的压缩机主体的情况下的压力机主体的停止判定的流程的图。
图10是表示不判断压缩机主体的损耗的情况下的压力机主体的运转开始判定的流程的图。
图11是表示判断是否存在所损耗的压缩机主体的情况下的压力机主体的运转开始判定的流程的图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施例进行说明。
(实施例1)
在本实施例中，作为压缩机主体的压缩方式，以在固定涡旋件与回旋涡旋件之间构成压缩室，装载有通过旋转运动压缩空气的多个涡旋式压缩机主体(流体机械)的流体机械装置为例进行说明。
图1是实施例1的压缩机主体的截面图。如图1所示，本压缩机从由定子101和转子102构成的电动机，向由回旋涡旋件104和固定涡旋件105构成的涡旋式压缩机，通过轴103传达动力。由涡旋式压缩机压缩的空气从排出口109经由配管在后冷却器等流体机械装置内通过。
电动机以从逆变器107输出的电压的频率变化旋转速度。冷却风扇106从轴103被传达动力，将所产生的冷风经未图示管道向回旋涡旋件104和固定涡旋件105的冷却翅片吹送，冷却压缩机。温度传感器108配置在固定涡旋件105的冷却翅片的前端。温度传感器108具有使用测量出的温度检测压缩机的损耗状态的损耗状态检测部的功能。
由于回旋涡旋件104与固定涡旋件105的滑动，配置在它们的前端部的片密封件发生磨损。如此，则回旋涡旋件104或固定涡旋件105的温度上升，所以能够作为根据温度判断压缩机主体是否损耗着的情况的一个例子。
图2是作为流体机械装置200的一个例子，表示装载有多个涡旋件方式的压缩机主体的外箱型流体机械装置的立体图。将多个(此处为3个)涡旋式压缩机主体201、202、203收入1个外箱内，根据使用空气量改变压缩机主体的运转个数来应对空气量的变化。
图6是实施例1的流体机械装置200的整体概念图。此处，以外箱型气体压缩机为例进行说明。外箱型气体压缩机包括作为驱动压缩机主体的驱动部的电动机，将单数或多个压缩机主体和控制电路、操作面板等作为一个整体收入外箱，是实现了省空间化的气体压缩机。
在本实施例中由3段的压缩部4a、4b、4c构成。从由外部获得电源的端子10向各压缩机主体的控制用的逆变器2a、2b、2c和驱动器14连接电配线9。
此外，由各逆变器或开关2a、2b、2c连接有各电动机3a、3b、3c。由各电动机3a、3b、3c驱动各压缩部4a、4b、4c。
压缩的空气1通过过滤器5a、5b、5c被供给，从压缩部4a、4b、4c，止回阀6a、6b、6c，第1后冷却器7a、7b、7c，橡胶管8a、8b、8c通过后，汇集成1个空气线路。
橡胶管8a、8b、8c为能够容易拆装的结构。在发送汇集后的空气的配管17，配置检测压缩后的空气的压力的压力传感器16。此外，从配管17通过的空气通过第2后冷却器12、第3后冷却器13、驱动器14，作为压缩空气90向外部供给。
在图6中，将压力传感器16配置在配管17，不过只要能够检测汇集了在各压缩部4a、4b、4c压缩后的空气的空气线路的压力，也可以配置在其它场所。
流体机械装置200包括控制部，不过在图6中省略。控制部接受来自检测各压缩部4a、4b、4c的温度的温度传感器和压力传感器16的温度和压力的信号。控制部基于来自温度传感器和压力传感器的信息，控制用于驱动压缩机主体的电动机或开关，进行压缩机主体的运转开始和运转停止的控制。
图3表示装载有3个涡旋件方式的压缩机主体A、B、C的流体机械装置的运转例。具备多个压缩机主体的流体机械装置从根据空气的使用量的变化而产生的压力变化的推移使运转的压缩机主体的个数变化。流体机械装置的控制部进行在空气的使用量少的情况下减少运转的压缩机主体的个数，在使用量多的情况下增加运转的压缩机主体的个数的控制。
控制部包含CPU或微机的结构。此外，也可以由FPGA(field-programmable gatearray：现场可编程门阵列)构成。在增加压缩机主体的个数的情况下，基于到达下限压力302的到达预想时间Td304进行判定，在到达预想时间Td304成为阈值以下的情况下追加运转个数。
下限压力到达预想时间Td，例如在压力相对于时间轴下降的情况下，从判定时刻的1秒前的测量压力P(k-1)与判定时刻的测量压力P(k)之间的压力变化的倾斜度，计算从判定时刻成为下限压力302的到达预想时间Td304。
在使压缩机主体的个数减少的情况下，基于达到停止压力301的到达预想时间Tu303进行判定，在到达预想时间Tu303成为阈值以下的情况下以减少运转个数的方式进行控制。
停止压力到达预想时间Tu例如在压力相对于时间轴上升的情况下，从判定时刻的1秒前的测量压力P(k-1)与判定时刻的测量压力P(k)之间的压力变化的倾斜度，计算从判定时刻成为停止压力301的到达预想时间Tu303。
图4是表示关于压力推移与3个压缩机主体A、B、C的运转、通常时401和检测到1个压缩机主体A为损耗状态时402的例子的图。3个压缩机主体在通常时根据压力的推移轮换运转。
例如，在压缩机主体A中损耗大时由温度传感器108测量的温度上升。控制部接受从温度传感器108送出的关于温度的数据，在温度超过阈值的情况下，控制部判断为相对应的压缩机主体A损耗着，以使其停止的方式进行控制，而由压缩机继续进行运转。
检测到损耗的压缩机主体A停止，作为备用机进行设定。在空气供给量充足的情况下以压缩机主体A以外的压缩机主体进行轮换，交换运转压缩机地进行运转。
在空气耗费量增加，压力下降的情况下，如404那样使停止了的压缩机主体A运转，在空气耗费量减少，压力上升的情况下，如405那样首先使损耗大的压缩机主体A停止。在检测到压缩机主体的损耗的情况下，发出警报，向压缩机主体的使用者传达损耗，由此促使压缩机主体的维护。
此外，在使检测到了损耗的压缩机主体再次运转时，将相对应的压缩机主体的停止压力设定为比其它压缩机主体低的压力403，优先停止，在此基础上，减轻高压带来的负载，由此降低相对应的压缩机主体的进一步的损耗地使其继续运转。
图5是进行压缩机主体的停止判定、延长了达到停止压力的到达预想时间的情况下的压力推移的示意图。是取代降低压缩机主体的停止压力、延长了达到停止压力的到达判定的时间Tu的情况下的压力推移的示意图。
还能够通过采用取代延长了降低压缩机主体的停止压力而延长了压缩机主体的停止判定时间的停止压力到达预想时间Tu‘501来使损耗了的压缩机主体以压力低的状态停止。
图7是运转的概念图。在图7中，表示不是如图5那样延长进行停止判定的达到停止压力的到达预想时间，而是以与并未损耗的压缩机主体的停止压力相比、对损耗了的压缩机主体降低停止压力的方式进行控制的例子。因为损耗了的压缩主体以比并未损耗的压缩机主体低的压力受到停止的判定，所以能够降低施加于所以压缩机主体的温度，减轻劣化。
图8是表示不判断压缩机主体的损耗的情况下的压力机主体的停止判定的流程的图。
如图8所示，在压缩机主体运转中，压力传感器16每隔一定时间对压力进行测量，将测量出的压力数据发送至控制部，控制部取得压力的时间变化(步骤S81)。
控制部基于压力的时间变化计算Tu，对已确定的阈值与Tu进行比较(步骤S82)。
此处Tu是从基准时(包含判定时)至压力达到停止压力的停止压力到达预想时间。
在步骤S82中Tu不到阈值的情况下，控制部执行使运转时间的最长的1个压缩机主体停止的控制(步骤S83)。
在步骤S82中Tu为阈值以上的情况下，本判定流程结束(END)。
图9是表示判断是否有损耗了的压缩机主体的情况下的压力机主体的停止判定的流程的图。
如图9所示，在压缩机主体运转中，压力传感器16每隔一定时间对压力进行测量，将测量出的压力数据发送至控制部，控制部取得压力的时间变化(步骤S91)。
控制部基于压力的时间变化计算Tu，对已确定的阈值与Tu进行比较(步骤S92)。
在步骤S92中，Tu不到阈值的情况下(压力不足的情况下)，控制部确认损耗了的压缩机主体是在运转还是停止中(步骤S93)。
在步骤S93中损耗了的压缩机主体在运转中的情况下，控制部以使损耗了的压缩机主体的运转停止的方式进行控制(步骤S94)。
在步骤S93中损耗了的压缩机主体全部为停止中的情况下，控制部执行使运转时间的最长的未损耗的1个压缩机主体停止的控制(步骤S95)。
图10是表示不判断压缩机主体的损耗的情况下的压力机主体的运转开始判定的流程的图。
如图10所示，在压缩机主体运转中，压力传感器16每隔一定时间对压力进行测量，将测量出的压力数据发送至控制部，控制部取得压力的时间变化(步骤S101)。
控制部基于压力的时间变化计算Td，对已确定的阈值与Td进行比较(步骤S102)。
此处Td是从基准时(包含判定时)至压力达到下限压力的下限压力到达预想时间。
在步骤S102中Td不到阈值的情况下，控制部确认是否有停止中的压缩机主体(步骤S103)。在步骤S103中确认有停止中的压缩机主体的情况下，控制部执行使运转时间最短的压缩机主体的运转开始的控制(步骤S104)。
在步骤S102中Td为阈值以上的情况下，以及在步骤S103中确认没有停止中的压缩机主体的情况下，本判定流程结束(END)。
图11是表示判断是否有损耗了的压缩机主体的情况下的、控制部判定压力机主体的运转开始的流程的图。
在压缩机主体运转中，压力传感器16每隔一定时间对压力进行测量，将测量出的压力数据发送至控制部，控制部取得压力的时间变化(步骤S111)。控制部基于该压力时间变化求取Td，将Td与已确定的阈值进行比较(步骤S112)。
在步骤S112中，Td不到阈值的情况下(压力不足的情况下)，确认是否有停止中的压缩机主体(步骤S113)。在有停止中的压缩机主体的情况下，控制部基于来自温度传感器的温度信息确认在停止中的压缩机主体中是否有损耗了的压缩机主体(步骤S114)。
在损耗了的压缩机主体为停止中，进一步，有停止中的未损耗的压缩机主体的情况下，控制部执行使未损耗的压缩机主体中运转时间最短的1个压缩机主体的运转开始那样的控制(步骤S115)。
在步骤S114中在损耗着的压缩机主体以外没有停止着的压缩机主体的情况下，控制部执行使损耗了的压缩机主体的运转开始的控制(步骤S116)。
在步骤S112中，Td为阈值以上的情况下，和在步骤S113中确认到没有停止中的压缩机主体的情况下，本判定处理结束(END)。
在步骤S114中仅为损耗的压缩机主体停止了的情况下，与图10的步骤S104一样，控制部执行使未损耗的停止中的压缩机主体中，运转时间最短的1个压缩机主体运转那样的控制。
关于损耗了的压缩机主体，控制部存储作为损耗检测到的判定次数，在超过了已确定的损耗判定的阈值即规定次数的情况下，使相应压缩机主体作为故障而停止。在这种情况下，在由于空气供给量的不足，检测到压力的下降等的情况下，也控制成相应压缩机主体不运转的状态。由此，能够不使相应的压缩机主体作为备用机待机，而得到修理和交换的机会，以避免该压缩机主体不能运行的影响大的异常。
根据实施例1，对多个压缩机主体中检测到了损耗的压缩机主体进行保护。进一步，因为通常有未损耗的停止中的压缩机主体，所以能够通过优先使未损耗的压缩机主体开始运转，实现供给用户所需的压缩空气的流体机械装置。
此外，在只有损耗了的压缩机主体为停止中的压缩机主体的情况下，在压力不足时，能够使损耗了的压缩机主体的运转开始，供给用户所需的压力的空气。
此外，在损耗了的压缩机主体有多个，只有损耗了的主体为停止中的压缩机主体的情况下，在压力不足时，能够按损耗了的压缩机主体的损耗检测顺序使运转开始，供给用户所需的压力的空气。
(实施例2)
在实施例2中，损耗状态检测部为测量电动机的电流的电流检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，电流检测器测量逐个驱动压缩机主体的电动机的电流值，在测量出的电流值超过已确定的判定值的情况下，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。根据本实施例，在已经设有测量电动机的电流的电流检测器的情况下，不需要按每个压缩机主体重新设定温度传感器等传感器。
(实施例3)
在实施例3中，损耗状态检测部为测量电动机的电力的电力检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，电力检测器测量逐个驱动压缩机主体的电动机的输入电力，在测量出的电力值超过已确定的判定值的情况下，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。根据本实施例，在已经设有测量电动机的电流的电力检测器的情况下，不需要按每个压缩机主体重新设定温度传感器等传感器。
(实施例4)
在实施例4中，损耗状态检测部为测量压缩机主体的振动的振动检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，振动检测器测量每一个压缩机主体的振动，在测量出的振动值超过已确定的判定值的情况下，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。根据本实施例，在已经设有测量电动机的振动的振动检测器的情况下，不需要按每个压缩机主体重新设定温度传感器等传感器。
(实施例5)
在实施例5中，损耗状态检测部为测量压缩机主体的空气量的空气量检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，空气量检测器测量每一个压缩机主体的排出空气量，在测量出的空气量值以低于已确定的判定值超过该值的情况下，判断为空气量不足，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。根据本实施例，在已经设有测量压缩机主体的空气量的空气量检测器的情况下，不需要按每个压缩机主体重新设定温度传感器等传感器。
(实施例6)
在实施例6中，损耗状态检测部为测量压缩机主体的噪声噪声检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，噪声检测器测量每一个压缩机主体的噪声，在测量出的噪声值超过已确定的判定值的情况下，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。根据本实施例，在已经设有测量压缩机主体的噪声的噪声检测器的情况下，不需要按每个压缩机主体重新设定温度传感器等传感器。
(实施例7)
在实施例7中，损耗状态检测部为测量压缩机主体的运转时间的运转时间检测器，这与实施例1不同。即，关于损耗的判定，噪声检测器测量每一个压缩机主体的运转时间，在测量出的运转时间超过已确定的判定值的情况下，控制部以将该压缩机主体作为备用机，使其停止的方式进行控制。
此外，仅在发生了空气量不足的情况下，控制部以使判定为损耗状态的压缩机主体运转的方式进行控制。
(实施例8)
上述的实施例中，存在损耗了的压缩主体作为备用机，在空气量不足的情况下运转的情况。但是，有时会将压缩机主体判定为故障。在进行这样的判定的情况下，如实施例1至实施例7所示那样，设置与以温度、电流、输入电力等判定为是已确定的损耗的第1阈值相比、更高的或能够为判断故障的级别的第2阈值。
在超过了第2阈值的情况下，控制部判断压缩机主体因故障而异常，判断为故障而使其停止，在由于空气供给量的不足而检测到压力的下降等的情况下也以该压缩机主体不运转的方式进行控制。
通过将压缩机主体的异常作为故障进行判定，使其停止，能够可靠地执行压缩机主体的保守和修理等。
附图标记说明
108 温度传感器
301 停止压力
302 下限压力
303 停止压力到达预想时间Tu
304 下限压力到达预想时间Td。

Claims (22)

1.一种流体机械装置，其特征在于，包括：
排出流体的多个流体机械；
检测所述流体机械的损耗状态的损耗状态检测部；
检测来自所述流体机械的压力的压力检测部；和
控制多个所述流体机械的控制部，
所述控制部使用温度、电流、输入电力或运行时间的任一者判定是否有损耗了的所述流体机械，在所述压力不足的情况下，进行控制以使未损耗的所述流体机械的运转开始，在即使开始所有未损耗的所述流体机械的运转所述压力也不足的情况下，开始损耗了的所述流体机械的运转。
2.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部在有运转中的损耗了的所述流体机械并且所述压力充足的情况下，进行控制以使损耗了的所述流体机械的运转停止。
3.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部在停止中的所述流体机械只有损耗着的所述流体机械，所述压力不足的情况下，进行控制以使损耗着的所述流体机械的运转开始。
4.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部基于下限压力对所述压力不足的情况进行判断，基于停止压力对所述压力充足的情况进行判断。
5.如权利要求3所述的流体机械装置，其特征在于：
在损耗了的所述流体机械有多个，所述压力不足的情况下，进行控制以使损耗着的所述流体机械的运转开始。
6.如权利要求4所述的流体机械装置，其特征在于：
损耗了的所述流体机械的所述停止压力设定为比未损耗的所述流体机械的所述停止压力低的压力，
所述控制部基于所述停止压力对所述压力充足的情况进行判断。
7.如权利要求4所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部计算达到所述停止压力的停止压力到达预测时间，在所述停止压力到达预测时间比已确定的时间短的情况下，判断为是所述压力充足的情况。
8.如权利要求4所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部计算达到所述下限压力的下限压力到达预测时间，在所述下限压力到达预测时间比已确定的时间短的情况下，判断为是所述压力不足的情况。
9.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部存储判定为损耗的所述流体机械的判定次数，在所述判定次数超过已确定的次数的情况下，判断为故障而使其停止。
10.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部检测所述流体机械的温度的温度传感器。
11.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测驱动所述流体机械的电动机中流动的电流的电流检测器。
12.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测驱动所述流体机械的电动机耗费的电力的电力检测器。
13.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测所述流体机械的振动的振动检测器。
14.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测所述流体机械的排出空气量的空气量检测器。
15.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测所述流体机械的噪声的噪声检测器。
16.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述损耗状态检测部是检测所述流体机械的运转时间的运转时间检测器。
17.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述控制部在来自所述损耗状态检测部的检测到的值超过比判断是否损耗的第1阈值高的第2阈值的异常的情况下，判断检测到异常的所述流体机械故障而使其停止。
18.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
在停止中的所述流体机械全部是未损耗的所述流体机械、所述压力不足的情况下，
所述控制部优先使停止中的所述流体机械中运转时间的短的开始运转，
在运转中的所述流体机械全部是未损耗的所述流体机械、所述压力充足的情况下，
所述控制部优先使运转中的所述流体机械中运转时间长的停止运转。
19.如权利要求1所述的流体机械装置，其特征在于：
所述流体机械为涡旋式压缩机，
驱动所述涡旋式压缩机的驱动部和操作部收入在外箱中。
20.一种流体机械系统，其特征在于，包括：排出流体的多个流体机械主体；和
控制多个所述流体机械主体的控制部，
所述控制部判定各个所述流体机械主体的状态是通常状态、损耗状态、异常状态的哪种状态，
所述控制部在从多个所述流体机械主体排出的流体的压力不足的情况下，开始所述通常状态的流体机械主体的运转，在即使使所述通常状态的流体机械主体全部运转压力也不足的情况下，使所述损耗状态的流体机械主体的运转开始。
21.如权利要求20所述的流体机械系统，其特征在于：
所述控制部按各个所述流体机械主体分别设定将运转停止的停止压力，
所述损耗状态的流体机械主体的停止压力设定得比所述通常状态的流体机械主体低。
22.如权利要求20所述的流体机械系统，其特征在于：
在所述流体机械主体的状态判断中，使用电流、温度、输入电力、噪声、运行时间中的至少一者。
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