JP2002500997A - 固体粒子の空気輸送のための方法およびプラント - Google Patents

固体粒子の空気輸送のための方法およびプラント

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Abstract

(57)【要約】 本発明は導管（１）を通って希釈相の形で固体粒子の空気輸送のための方法およびプラントを提供し、そこでは輸送空気は最大粒子負荷レベルのために選んだ空気速度にせいぜい等しい速度が与えられる。加圧空気源（３）からの自由流は測定した空気速度か、または導管中の空気圧のようなそれに対応する状態と、そして自由流と測定した空気速度もしくはそれに対応する状態（圧力）のと間の確立された関係を基にして、粒子負荷に実質上無関係に調節される。このため導管内には粒子負荷のすべての異なる発生レベルについて好ましくはコンスタントな輸送空気速度が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の分野】
本発明は、請求項１の前文に規定したような、固体粒子の空気輸送方法に関す
る。本発明はまた、請求項８の前文に規定したような種類の対応するプラントに
も関する。
【０００２】
【本発明の背景】
加圧ガス流特に圧縮空気流の助けによりチューブ状導管を通る木材チップのよ
うな固体粒子の輸送はよく知られている。ある特定輸送状況において、プラント
は、加圧空気源がシステムへの選定された最大負荷において導管中に特定の空気
速度を発生するような規模にされる。このプラントはバルク材料の密度（木材チ
ップの場合これは関心ある木材の種類およびその水分に依存するであろう）と、
バルク材料の濃度と、そして粒子サイズ分布（チップ、樹皮等）に基づいて大き
さが決められる。
【０００３】 それ故以前の輸送システムは、最悪の考えられるケース、すなわち好ましくな
い寸法分布、高い水分、考えられる最も重いバルク材料および最大のバルク濃度
のケースを処理するように設計されていた。これに基いて、加圧空気源は前記最
悪のケースにおいて選定された安全限界をもって固体粒子の正確な空気輸送を確
実にする空気速度を発生するように設計されていた。導管中の空気速度がその導
管に供給される関係する材料の容積に関して臨界値以下に低下すれば、粒子材料
は導管中に沈着し、そして通常輸送システムを再スタートできる前に機械的／人
力により導管システムを空にすることを必要とする。この種の出来事は非常に重
大であり、それ故既知のシステムに関して加圧空気源を該源からコンスタントな
自由空気流を維持するような態様で運転することが選ばれていた。この加圧源は
通常ブロワー、すなわちコンスタントな速度で運転される積極的送り出しコンプ
レッサーと呼ばれる。
【０００４】 上に示したタイプの空気輸送システムの欠点は、それらは比較的高いエネルギ
ー消費を持つことでをある。
【０００５】
【課題】
従って本発明の一目的は、システムが変動する材料負荷をもって運転される時
システムのエネルギー消費が制限されることを可能にする方法およびプラントを
提供することである。他の目的の一つは、このエネルギー消費の節減を達成可能
にする簡単な調節方法を提供することである。なお他の目的は、加圧空気源を前
記エネルギー消費節減を達成可能とするように調節できる簡単な手段を提供する
ことである。
【０００６】
【解決方法】
これら目的の一部または全部は請求項１の方法により、そして請求項８のプラ
ントによって完全にまたは部分的に達成される。
【０００７】 本発明のさらなる発展は従属請求項から明らかであろう。
【０００８】 圧力は輸送導管内において容易にかつ安全に測定でき、そして材料負荷に依存
する。それ故導管中へ供給される材料の変動する量を測定する必要はない。輸送
空気の速度が異なる発生している材料負荷に関してコンスタントになるように、
前記加圧空気源の自由流と、特定の条件下での検出／感知圧力との間に簡単な関
係を確立することができる。
【０００９】 前記加圧空気源からの自由流は源として使用した積極的送り出しブロワーの回
転速度に比例する。ブロワーの回転速度はブロワーを運動する非同期モータの駆
動周波数に相当する。この周波数は容易に感知し得る。この周波数はコンバータ
ーによって容易に制御することができる。
【００１０】 また、この周波数と、導管内の制御圧力またはセットポイント圧力との間の関
係を確立することも可能である。このように制御圧力は、感知／検出された周波
数と、その時制御圧力に相当するように調節された周波数を基にして計算するこ
とができる。
【００１１】
【実施例】
今や本発明は例示具体例を参照して、そして添付図面を参照してさらに詳しく
記載されるであろう。
【００１２】 図面において図１は本発明のプラントの概略イラストレーションであり、図２
は圧力と周波数の間の関係を図示する。
【００１３】 プラントはその中で固体粒子が矢印２３の方向に運動する導管１を含んでいる
。導管は矢印２３の方向に輸送すべき固体粒子２１の供給のための供給装置２を
含んでいる。供給装置の上流にはブロワー３，すなわちコンプレッサーを含む加
圧空気源が配置される。環境空気はサイレンサー４を経由して導管１の上流端に
入ることが許容される。ブロワー３は積極的送り出しプロワーであり、そしてそ
の自由流はスクリューが回転速度によって決まるスクリューコンプレッサーから
なることができる。ブロワー３は非同期モーター５によって回転される。モータ
ー５へ制御システム７によって制御された周波数を供給する周波数コンバーター
６を介してスイッチ歯車からモーター５へ電流が供給される。制御システム７は
、前記導管内の、好ましくはブロワー３と材料供給装置の間の区域における圧力
を感知するため導管内に配置された一以上の圧力センサーから情報を受け取る。
供給装置２を経由してシステムへ送られる材料の体積は負荷レベルを規定する。
図示した具体例においては、導管システムを通って運動する空気の速度は、発生
する異なる負荷レベルについてコンスタントに保たれる。
【００１４】 導管はブロワーの上流および下流の両方で同じ断面積を有すると仮定すること
ができ、そのため空気速度ｖ１およびｖ２は直接計算することができる。ブロワ
ー入口圧力ｐ１は例えば１０１．３ｋＰａ（正常空気圧）に設定される。ｖ２は
ｖ２をシステムが一旦設計された速度、例えば３３ｍ／ｓの速度として維持する
。以下の値がシステムへ適用可能である。
【００１５】 ｐ１＝１０１．３（ｋＰａ） ｐ２＝ｐ（ｋＰａ） Ｖ１＝定数・ｆ１（ｍ／ｓ） Ｖ２＝３３（ｍ／ｓ） Ｔ１＝Ｔ（Ｋ） Ｔ２＝Ｔ＋ｄＴ（Ｋ）
【００１６】 この場合、速度ｎは周波数ｆ１の線形関数である。 一般的気体法則が適用されると仮定せよ。 ｐＶ／Ｔ＝定数 以下に異なる仮定に関して三つの場合を記載する。
【００１７】 ケース１． 温度依存性は弱く、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔであり、そしてＶ１は上に記載したように
回転速度に正比例すると仮定せよ。
【００１８】 Ｐ２＝Ｐ１（Ｖ１／Ｖ２）＝Ｐ１（定数・ｆ１／Ｖ２）＝ｋ１ｆ１Ｐ１および
ｖ２はコンスタントであるから、ｋ１は今や典型的なシステム、例えば５０Ｈｚ
においてｎ＝６２９ｒｐｍおよびＰ２＝１５０ｋＰａである時のデータにより容
易に計算することができる。ｋ１＝３
【００１９】 図面は大体コンスタントな速度Ｖ２＝３３ｍ／ｓにおいて適用される簡単な関
係を示している（図２の四角を含む破線）。
【００２０】 ケース２． 温度依存性は弱く、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ２であると仮定し、関連するブロワーにつ
いてのポンプカーブから直接読み取ることによってｆ１の関数としてＶ１を決定
せよ。この問題のケースにおいて、図２において丸を含んでいる実線で示した関
係Ｐ２が得られる。
【００２１】 ケース３． システムへ適用される関係の精密な関係。コンスタント速度Ｖ２＝３３ｍ／ｓ
。ポンプカーブからのデータ、温度を使用し、ＰＶ／Ｔ＝定数により温度Ｔを含
めよ。Ｐ２とｆ１の間の関係はこの場合ＰＴにより与えられる（図２に菱形を含
んでいる破線で示されている）。
【００２２】 ケース１−Ｐ’での実行を直接選ぶ時、ｆ１＝５０Ｈｚにおける実際の速度は
勿論当然Ｖ２＝３３ｍ／ｓであることを観察すべきである。Ｐ２＝１１６．５，
ｆ１＝３８．９では実際の速度はＶ２＝３０．９７である。システムはこの場合
原則としてアイドリング速度で運転している。
【００２３】 実際の具体例においては、安全側とするためにいくつかの圧力センサー８が導
管に配置される。非同期モータの回転速度は一般にその平常速度の１．０対０．
５倍の範囲で変動し得る。すなわちスケッチ歯車は平常５０Ｈｚを放出するので
、周波数は２５〜５０Ｈｚを変動し得る。最小周波数２５Ｈｚはその後非同期モ
ータに関して熱疲労および貯蔵電流に対する安全に関して決定される。
【００２４】 本発明の重要な特徴は、直接速度を測定する必要なしに、かつシステムのその
時の材料負荷を測定する必要なしに、導管中の空気速度をコンスタントに保つこ
とができることである。実際の圧力を測定し、そして制御（セットポイント）圧
力を計算することにより、関係の助けにより、導管１中の速度を持続するために
ブロワー３が放出することを必要とする自由流を計算することが可能である。例
示した構造においては、この自由流は非同期モータを対応する運転周波数へセッ
トすることによって容易に制御することができる。前記制御周波数は決定された
圧力制御値に基いて計算される。
【００２５】 可変数 Ｐbr 圧力−制御値 〔ｋＰａ〕 Ｐin 圧力−感知した 〔ｋＰａ〕 Ｆ1 問題の周波 〔Ｈｚ〕 Ｆbr 制御周波数 〔Ｈｚ〕 ｄａｍｐ 減衰係数 〔−〕 Ｕin 電流−読み 〔ｍＡ〕 定数 Ｃ1 ＝７６．３ Ｃ2 ＝６．２５ システム ｄ1 ＝実際＞０ ｄ2 ＝実際＞０ Ｆ1off＝実際＞０ 公式１． Ｐin＝Ｃ1 ＋Ｃ2 *Ｕin 公式２． Ｐbr＝ｄ1 * （ｋ1 * Ｆ1 −（１０１．３−Ｆ1off）） シーケンス Ｓ１ Ｐ1 を読め（公式１） Ｓ２ Ｆ1 を読め（関係する周波数） Ｓ３ Ｐbrを決定せよ（公式２） Ｓ４ ｔｅｍｐ１：＝ａｂｓ（Ｐbr−Ｐin）； ＝０：Ｆbr：＝Ｆ1 ＞０：Ｆbr＝Ｆ1 −Ｆ1 （ｔｅｍｐ１／ｄａｍｐ）； 〔周波数を減らせ〕 ＜０：Ｆbr＝Ｆ1 −Ｆ1 （ｔｅｍｐ１／ｄａｍｐ）； 〔周波数を増せ〕 Ｓ５ Ｓ１へ復帰せよ 公式１． Ｐin＝Ｃ1 ＋Ｃ2 *Ｕin 公式２． Ｐbr＝ｄ1 * （ｋ1 * Ｆ1 −（１０１．３−Ｆ1off））
【００２６】 上の公式２において、ｋ１は原則として最大負荷における元のシステム運転デ
ータから決定される。すべてのシステムは幹線中に指定され、そのため最大負荷
においてＰ２＝１５０ｋＰａであり、ｆ１は周波数調節不存在下では勿論５０Ｈ
ｚである。パラメータＦ1offとｄ1 は、例えば真のカーブか、または他の点から
より良いドリフトへより近く横たわるｐ−ｆ関係へ調節するために使用される。
【００２７】 上に記載した制御方法の代替方法は、導管１内の空気速度を直接検出もしくは
感知し、そして供給装置２を経由して負荷された材料が選んだ輸送速度が選択さ
れた最大値以下へ低下した時さえもこの空気速度を維持するようにブロワーを調
節することである。
【００２８】 導管１中の空気の速度は、空気温度の変化を測定することにより、すなわちブ
ロワーの上流および下流の空気の温度を測定することによっても決定することが
できる。
【００２９】 例示したケースにおいてはブロワーの駆動モータは非同期モータであり、その
ためブロワー入口速度は前記周波数へ正比例するものと仮定した。しかしながら
加圧空気源は異なる形を持つことができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のプラントの概略図。
【図２】 圧力と周波数の間の関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 希釈した相において固体粒子の形の材料を導管を通って空気輸送する方法であ
    って、変動する量において前記粒子を前記導管中へ供給し、そして材料供給位置
    の上流に配置された加圧空気源によって放出される空気流の助けによって前記粒
    子を導管に沿って駆動することによって輸送流の変動する材料負荷が確立され、
    そして輸送空気速度は空気流への最大材料負荷に対して選定される前記方法にお
    いて、 材料負荷に実質上無関係に選定された輸送空気速度について、一方では前記加
    圧空気源の自由流と、他方では輸送空気流の速度もしくはそれに相当する輸送空
    気流の状態の間の関係を確立すること； 輸送空気流の速度もしくはそれに相当する輸送空気流の状態を検出すること； 加圧空気源の自由流を直接または間接に検出すること； 前記関係の助けにより、輸送空気の速度に関してまたはそれに相当する輸送空
    気の状態に関して制御値を計算すること；そして 前記輸送空気流の速度もしくは前記検出した状態の現実の値が制御値に一致す
    るように加圧空気源からの自由空気流を調節し、材料負荷が選定した最大材料負
    荷より低い場合でも最大材料負荷について選定した輸送空気速度にせいぜい実質
    的に等しい運転輸送空気速度を確立すること； を特徴とする前記方法。
  2. 【請求項２】 前記輸送空気流の速度もしくは前記検出した状態が制御値に一致するように輸
    送空気源の自由流を調節し、材料負荷が選定した最大よりも低い場合でも最大材
    料負荷について選定した輸送空気速度に実質上等しい輸送空気速度を確立するこ
    とを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 選定した輸送空気速度に対する材料負荷に実質上無関係に、そして輸送空気源
    の自由流と前記輸送空気流の圧力間の関係として前記関係を確立することと、輸
    送空気導管中の圧力を感知することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記加圧空気源は積極的送り出しコンプレッサー（３）を含み、該コンプレッ
    サーは回転ポンプエレメントを有し、加圧空気源の自由流は環境圧力において空
    気を吸引するコンプレッサーの回転速度を調節することによって調節される請求
    項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 その速度がモータへの供給電流の周波数に依存する非同期モータ（５）の助け
    によりコンプレッサーの回転ポンプエレメントを駆動すること；該周波数を前記
    加圧空気源の自由流を調節するように調節すること；および制御圧力と周波数の
    間の関係を確立することを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 関連するコンプレッサーのポリプカーブの読取りを基にして前記関係を修正す
    ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 コンプレッサの上流および下流の空気流温度に関して前記関係を修正すること
    を特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 希釈した相において固体粒子の形の材料を導管（１）を通って空気輸送するた
    めのプラントであって、前記導管は材料供給装置（２）と、該材料供給装置の上
    流の加圧空気源（３）を含み、 システムへの選定された最大材料負荷について選定した輸送空気速度（ｖ２）
    を基にしそして選定した輸送空気速度に関して、輸送空気源の自由流と、輸送空
    気流の速度もしくはそれに相当する輸送空気流の状態との間の関係であって、材
    料負荷に実質上無関係の該関係を確立するための手段； 速度に関しまたは前記状態に関し輸送空気流を検出するための手段； 加圧空気源の自由流を直接または間接に検出するための手段； 前記関係の助けにより、輸送空気速度もしくは加圧源の自由流に相当する前記
    輸送空気流の前記状態のための制御値を計算するための手段；および 前記輸送空気の速度もしくは前記検出した状態の現実の値を前記制御値へ持っ
    て来るように、そしてそれにより材料負荷が選定した最大材料負荷よりも低い場
    合でも最大材料負荷のために選定した輸送空気速度にせいぜい一般に等しい運転
    輸送空気速度を確立するように、輸送空気源の自由流を調節するための手段； を備えていることを特徴とする前記プラント。
  9. 【請求項９】 加圧空気源は積極的送り出しコンプレッサー（３）および回転駆動シャフトを
    含み、それにより前記コンプレッサーによって放出される自由流は回転速度に比
    例して変動し、前記感知手段は輸送空気圧力を感知するために備えられ、前記関
    係はコンプレッサーの回転速度と感知された圧力の間に確立されることを特徴と
    する請求項８記載のプラント。
  10. 【請求項１０】 コンプレッサーは速度がモータへの供給電流の周波数に比例して変動する非同
    期モータによって駆動され、周波数コンバーターが非同期モータとその電源の間
    に接続され、周波数コンバーター（６）は感知した圧力を基にして制御手段（７
    ）によって制御され、それにより前記関係は周波数と圧力の間に確立され、そし
    てそれにより加圧空気源の自由流は周波数コンバーターによって発生した周波数
    に相当することを特徴とする請求項９記載のプラント。
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