【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数台のスクリュー圧縮機を並列運転することにより、工場エア等に使用する圧縮空気を製造する圧縮空気製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数台のスクリュー圧縮機を並列運転することにより圧縮空気を製造する圧縮空気製造装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４３９８６号公報
【０００４】
前記特許文献１に記載された圧縮機制御装置は、同一容量のインバータ駆動スクリュー圧縮機を複数台並列運転し、各圧縮機より吐出された圧縮空気を合流させることにより、工場エア等に使用する圧縮空気を製造する圧縮空気製造装置であって、合流された圧縮空気の圧力を圧力検出手段により検出し、予め設定された圧力と、前記圧力検出手段が検出した圧力とを比較することにより、複数台のうちの１台のみをインバータ制御により回転数制御を行い、その他は全負荷運転により固定して運転できるようになっており、使用空気の容量と消費動力がほぼ直線的に変化する理想的な圧縮空気製造装置が得られる効果を有する。
【０００５】
一方同じ容量の複数台のスクリュー圧縮機を並列運転し、これらスクリュー圧縮機のうち１台をインバータ駆動スクリュー圧縮機として、この１台のみ回転数制御による容量調整を行うと共に、他のスクリュー圧縮機については、インバータ制御は行わずに、ロード、アンロード及びオン、オフ制御することにより、所定の圧力の圧縮空気が得られるようにした圧縮空気製造装置もすでに公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記特許文献１に記載された圧縮空気製造装置では、製造装置を構成するスクリュー圧縮機が全てインバータ駆動スクリュー圧縮機により構成されているため、装置自体が高価になると共に、回転数制御により容量調整する圧縮機を１台に限定していることから、負荷が容量調整機の調整範囲を超えて変動した場合、待機しているスクリュー圧縮機を起動したり、容量調整しているスクリュー圧縮機の運転を停止させる制御を行うため、容量調整が円滑にできない等の問題がある。
【０００７】
一方図５は同じ容量（１００％）を有する例えば５台のスクリュー圧縮機のうち、１台のみをインバータにより回転数を制御するインバータ駆動スクリュー圧縮機とした場合の従来の圧縮空気製造装置の運転方法を示すもので、容量調整運転を行うのはインバータ駆動スクリュー圧縮機のみで、他のスクリュー圧縮機は、負荷に応じ全負荷運転するか停止している。
またインバータ駆動スクリュー圧縮機の容量調整運転は、負荷の空気消費量０〜５００％の間の全ての領域で実施された場合、図３に示すように消費電力の削減効果が得られるが、容量調整を受け持つインバータ駆動スクリュー圧縮機とその他のスクリュー圧縮機の取り扱い風量が同一のため、下記ような問題が生じる。
【０００８】
（１）プラントの空気消費量が漸増し、容量調整機（インバータ駆動スクリュー圧縮機）が負荷率１００％（１００％回転数）になると、制御手段の指令により停止中のスクリュー圧縮機が起動されるが、その直後にはインバータ駆動スクリュー圧縮機の風量は全て余剰となり、インバータ駆動スクリュー圧縮機は直ちに回転数を下げた上、アンロードすることで負荷率を０％近くまで低下させる必要がある。
（２）同様に負荷の空気消費量が漸減し、インバータ駆動スクリュー圧縮機が負荷率０％になると、制御手段の指令により全負荷運転中のスクリュー圧縮機のうちの１台が停止されるが、インバータ駆動スクリュー圧縮機は直ちに回転数を上げ、負荷率を１００％近くまで増加させる必要がある。
【０００９】
以上のようにプラントの負荷が容量調整機であるインバータ駆動スクリュー圧縮機の負荷率０％、または１００％付近で変動した場合、待機しているスクリュー圧縮機の起動、停止が頻繁に繰り返されると共に、インバータ駆動スクリュー圧縮機の回転数は最低回転数と最大回転数の間を大きく変動することになり、その結果吐出圧力の制御が不安定になる上、スクリュー圧縮機の寿命が早期に低下したり、電力が無駄に消費されるため不経済である等の問題があった。
【００１０】
本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、並列運転される複数台のスクリュー圧縮機のうち、インバータ制御する１台のスクリュー圧縮機の容量調整範囲を他のスクリュー圧縮機の容量よりも大きくした圧縮空気製造装置を提供して、負荷がインバータ駆動スクリュー圧縮機の調整範囲上下限付近で変動した場合にも、安定した並列運転ができるようにすることを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の圧縮空気製造装置は、複数台のスクリュー圧縮機を並列運転することにより圧縮空気を製造する圧縮空気製造装置であって、スクリュー圧縮機のうち１台のみを、回転数制御により容量調整を行うインバータ駆動スクリュー圧縮機により構成すると共に、インバータ駆動スクリュー圧縮機の容量を他のスクリュー圧縮機の容量よりも大きくしたものである。
【００１２】
前記構成により、負荷が容量調整機の調整範囲上下限近傍で変動した場合にも、インバータ駆動スクリュー圧縮機の回転数は最低回転数と最大回転数の間を大きく変動することがないので、安定した並列運転が行えると共に、複数台のスクリュー圧縮機のうち１台のみをインバータ駆動スクリュー圧縮機により構成すればよいため、圧縮空気製造装置が安価に得られるようになる
【００１３】
前記目的を達成するため本発明の圧縮空気製造装置は、圧縮空気製造装置の全ての負荷領域おいてインバータ駆動スクリュー圧縮機のみを容量調整制御により運転を行い、他のスクリュー圧縮機は、負荷に応じて停止、アンロード、オンロード制御により運転を行うようにしたものである。
【００１４】
前記構成により、インバータ駆動スクリュー圧縮機の負荷率が０％、または１００％付近で変動した場合でも、待機しているスクリュー圧縮機の起動、停止が頻繁に繰り返されることがないことから、スクリュー圧縮機の寿命が早期に低下したり、電力が無駄に消費されることがないため経済的である。
【００１５】
前記目的を達成するため本発明の圧縮空気製造装置は、インバータ駆動スクリュー圧縮機のスクリューを駆動する増速機の増速比を大きくすることにより、インバータ駆動スクリュー圧縮機の容量を他のスクリュー圧縮機の容量よりも大きくしたものである。
【００１６】
前記構成により、増速機の増速比を大きくするだけで他のスクリュー圧縮機よりも容量の大きいインバータ駆動スクリュー圧縮機が得られるため、容易に実施することができる。
【００１７】
前記目的を達成するため本発明の圧縮空気製造装置は、インバータ駆動スクリュー圧縮機を制御するインバータの出力周波数範囲を高周波数域に広げて、インバータ駆動スクリュー圧縮機を駆動する電動機の回転速度を早くすることにより、インバータ駆動スクリュー圧縮機の容量を他のスクリュー圧縮機の容量よりも大きくしたものである。
【００１８】
前記構成により、他のスクリュー圧縮機よりも容量の大きいインバータ駆動スクリュー圧縮機が容易に得られると共に、既存のインバータが利用できるため経済的である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は圧縮空気製造装置の全体的な構成図、図２はインバータ駆動スクリュー圧縮機の構成図、図３及び図４は作用説明図である。
図１に示す圧縮空気製造装置１は、並列運転される複数台、例えば５台のスクリュー圧縮機１−１，１−２，１−３，１−４，１−５により構成されており、これらスクリュー圧縮機のうち、１−１ないし１−４は同一容量（負荷の空気消費量の例えば９０％に設定）のスクリュー圧縮機により構成され、残りの一台１−５は、他のスクリュー圧縮機１−１ないし１−４よりも容量の大きい（負荷の空気消費量の例えば１４０％に設定）スクリュー圧縮機により構成されており、容量の大きいスクリュー圧縮機１−５は、インバータ制御された電動機６により駆動されるインバータ駆動スクリュー圧縮機となっている。
【００２０】
各スクリュー圧縮機１−１ないし１−５より吐出された圧縮空気は、集合配管２へ合流された後、プラント等の負荷（図示せず）へと供給され、一部はレシーバタンク３に蓄圧されるており、空気を圧縮することにより凝縮された空気中の水分は、必要に応じて図示しない空気乾燥手段により除湿されると共に、集合配管２には吐出圧Ｐを検出する圧力検出手段４が接続されていて、この圧力検出手段４により検出された吐出圧Ｐは制御手段５へ送られるようになっている。
制御手段５は図２に示すように、インバータ制御盤５ａと、圧縮機制御盤５及び台数制御盤５ｃとより構成されていて、インバータ制御盤５ａは、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の電動機６をインバータ制御するようになっており、電動機６は増速機７の増速ギヤ７ａ，７ｂを介してインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５のスクリューロータ１ｃに接続されている。
【００２１】
圧縮機制御盤５ｂ及び台数制御盤５ｃは、圧力検出手段４により検出された吐出圧力Ｐを基にスクリュー圧縮機１−１ないし１−４のロード／アンロード、起動／停止を制御するようになっており、容量の大きいインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５は、インバータ制御盤５ａの指示により、圧縮空気製造装置１の吐出圧力Ｐをある一定の変動幅に抑えるように回転数制御され、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率が２０％を下回る低風量域では、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５に設けられた吸込絞り弁を閉じると同時に排気弁（共に図示せず）を開放して、アンロード運転を行うように制御されている。
【００２２】
各スクリュー圧縮機１−１ないし１−５は、低圧段圧縮機１ａと高圧段圧縮機１ｂとからなる２段圧縮機であって、スクリューロータ１ｃの噛合部に潤滑を行う必要のないドライスクリュー圧縮機が使用されており、取り扱う空気は吐出圧力が約０．７〜１．０ＭＰａ程度であって、製造された圧縮空気は、一般産業用の工場エア等に用いられる。
インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の吸い込み側には、図２に示すように吸い込みフィルタ兼サイレンサ８及び容量調整弁９を介して大気が吸入されるようになっており、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５がオンロードになっている場合、容量調整弁７から低圧段圧縮機１ａに吸入された空気は、低圧段圧縮機１ａにより約０．２ＭＰａＧに昇圧された後インタークーラ１０によって冷却され、さらに高圧段圧縮機１ｂにより所定の吐出圧まで昇圧された後アフタークーラ１１で冷却され、容量調整弁７及び逆止弁１２を経て集合配管２に吐出されるようになっている。
なお図２中１３は、集合配管２内の圧力が異常に高くなった場合に集合配管２内の圧縮空気を大気へ放出する安全弁である。
【００２３】
次に前記構成された圧縮空気製造装置の作用を説明する。
図３はロード、アンロード制御したスクリュー圧縮機とインバータ駆動スクリュー圧縮機の消費電力を比較したもので、この図から負荷の空気消費量が圧縮空気製造装置１の容量を下回る場合は、ロード、アンロートの２ステップ制御を実施するより、インバータによる回転数制御を実施した方が消費電力が少なくなることが明らかであり、この消費電力の差は単段圧縮機や給油式圧縮機においてより顕著に現れる。
【００２４】
また図５の横軸は負荷の空気消費量を示すもので、５台のスクリュー圧縮機１−１ないし１−５の合計容量を５００％で示しており、縦軸は圧縮空気製造装置１が製造する風量を示している。
図５において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ１〜Ｅ５は、プラントの空気消費量に対する各スクリュー圧縮機１−１ないし１−５の負荷分担を示しており、例えば空気消費量２５０％の場合には、２台のスクリュー圧縮機１−１及びスクリュー圧縮機１−２が全負荷運転し、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５が５０％負荷運転している状態を示している。
なおＡ〜Ｄの各領域は、各スクリュー圧縮機１−１ないし１−５に対応しているが、実際には制御手段５により運転のローテーションが行われるため、各スクリュー圧縮機１−１ないし１−５の起動順序は一定ではない。
【００２５】
いま例えば負荷の空気消費量３００％の場合、２台のスクリュー圧縮機１−２，１−２と１台のインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５が運転されており、このときのインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率は８６％となる。
この状態から負荷の空気消費量が例えば３２０％に増加すると、その時点でインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率が１００％となり、停止待機中のスクリュー圧縮機１−３が起動され、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の起動直後の運転範囲は図５のＥ４となり、負荷率は３６％となる。
またこの状態から負荷の空気消費量が減少した場合、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率は０％になるのは、負荷の空気消費量が２７０％になる時点であることからスクリュー圧縮機１−３が直ちに停止することはなく、スクリュー圧縮機１−３が停止する負荷の空気消費量が２７０％の時点では、インバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率は６４％となる。
【００２６】
以上のようにインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の容量を他のスクリュー圧縮機１−１ないし１−４の容量より大きくすることにより、負荷の空気消費量が変動してもインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の負荷率は急激に変化したり、他のスクリュー圧縮機１−１ないし１−４の起動、停止が頻繁に繰り返されることがないので、安定した並列運転が可能になる。
【００２７】
なおインバータ駆動スクリュー圧縮機１−５の容量を他のスクリュー圧縮機１−１ないし１−４より増加させる方法としては、電動機６の回転数を増速して各段の圧縮機１ａ，１ｂに伝達する増速機７のギヤ７ａ，７ｂの増速比を高めることにより、スクリューロータ１ｃの回転数を上昇させて吐出風量を増大させるようにしてもよく、電動機６を制御するインバータ制御盤５ａの出力周波数を商用周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）より高くすることにより、電動機６の回転速度を増加させて吐出風量を増大させるようにしてもよい。
いずれの方法も吐出風量が増加した分電動機６の必要動力が増大するので、電動機６の定格出力は、他のスクリュー圧縮機１−１ないし１−４よりも大きくする必要がある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、並列運転することにより圧縮空気を製造する複数台のスクリュー圧縮機のうち１台のみを、回転数制御により容量調整を行うインバータ駆動スクリュー圧縮機により構成すると共に、インバータ駆動スクリュー圧縮機の容量を他のスクリュー圧縮機の容量よりも大きくしたことから、負荷が容量調整機の調整範囲上下限近傍で変動した場合にも、インバータ駆動スクリュー圧縮機の回転数は最低回転数と最大回転数の間を大きく変動することがないので、安定した並列運転が行える上、複数台のスクリュー圧縮機のうち１台のみをインバータ駆動スクリュー圧縮機により構成すればよいため、圧縮空気製造装置が安価に得られるようになる
【００２９】
また圧縮空気製造装置の全ての負荷領域おいてインバータ駆動スクリュー圧縮機のみを容量調整制御により運転を行い、他のスクリュー圧縮機は、負荷に応じて停止、アンロード、オンロード制御により運転を行うようにしたことにより、インバータ駆動スクリュー圧縮機の負荷率が０％、または１００％付近で変動した場合でも、待機しているスクリュー圧縮機の起動、停止が頻繁に繰り返されることがないことから、スクリュー圧縮機の寿命が早期に低下したり、電力が無駄に消費されることがないため経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる圧縮空気製造装置の全体的な構成図である。
【図２】本発明の実施の形態になる圧縮空気製造装置の一部を構成するインバータ駆動スクリュー圧縮機の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態になる圧縮空気製造装置を構成するスクリュー圧縮機をロード、アンロード制御した場合と、回転数制御した場合の消費電力量比を比較した線図である。
【図４】本発明の実施の形態になる圧縮空気製造装置の作用を示す線図である。
【図５】従来の圧縮空気製造装置の作用を示す線図である。
【符号の説明】
１−１ スクリュー圧縮機
１−２ スクリュー圧縮機
１−３ スクリュー圧縮機
１−４ スクリュー圧縮機
１−５ インバータ駆動スクリュー圧縮機
５ 制御手段
６ 電動機
７ 増速機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressed air producing apparatus for producing compressed air used for factory air or the like by operating a plurality of screw compressors in parallel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a compressed air producing apparatus for producing compressed air by operating a plurality of screw compressors in parallel, for example, one described in Patent Document 1 is known.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-343984
The compressor control device described in Patent Literature 1 is used for factory air or the like by operating a plurality of inverter-driven screw compressors having the same capacity in parallel and combining compressed air discharged from each compressor. A compressed air producing apparatus for producing compressed air, wherein the pressure of the combined compressed air is detected by pressure detecting means, and a preset pressure is compared with the pressure detected by the pressure detecting means, Only one of the multiple units is controlled by the inverter to control the number of revolutions, and the others are fixedly operated at full load operation. Ideally, the capacity of air used and power consumption change almost linearly. This has the effect that a simplified compressed air production apparatus can be obtained.
[0005]
On the other hand, a plurality of screw compressors having the same capacity are operated in parallel, one of these screw compressors is used as an inverter-driven screw compressor, and only one of the screw compressors is used to adjust the capacity by controlling the number of rotations. With regard to the above, a compressed air producing apparatus that can obtain compressed air of a predetermined pressure by performing load, unload, and on / off control without performing inverter control is already known.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the compressed air production apparatus described in Patent Document 1, since all the screw compressors constituting the production apparatus are constituted by inverter-driven screw compressors, the apparatus itself becomes expensive, and the capacity is controlled by controlling the rotation speed. Since the number of compressors to be adjusted is limited to one, if the load fluctuates beyond the adjustment range of the capacity adjuster, the standby screw compressor is activated or the capacity is adjusted. Since the control for stopping the operation is performed, there is a problem that the capacity adjustment cannot be performed smoothly.
[0007]
On the other hand, FIG. 5 shows the operation of a conventional compressed air production apparatus in which only one of the five screw compressors having the same capacity (100%) is an inverter-driven screw compressor whose rotation speed is controlled by an inverter. In this method, only the inverter-driven screw compressor performs the capacity adjustment operation, and the other screw compressors operate at full load or stop according to the load.
When the capacity adjustment operation of the inverter-driven screw compressor is performed in all regions between the air consumption amounts of the load of 0 to 500%, the effect of reducing power consumption is obtained as shown in FIG. The following problems occur because the airflow handled by the inverter-driven screw compressor and the other screw compressors responsible for the adjustment are the same.
[0008]
(1) When the air consumption of the plant gradually increases and the capacity adjuster (inverter driven screw compressor) reaches a load factor of 100% (100% rotation speed), the stopped screw compressor is started by a command from the control means. However, immediately after that, the airflow of the inverter-driven screw compressor becomes excessive, and the inverter-driven screw compressor must immediately reduce its rotation speed and unload to reduce the load factor to nearly 0%. .
(2) Similarly, when the air consumption of the load gradually decreases and the load ratio of the inverter-driven screw compressor becomes 0%, one of the screw compressors operating at full load is stopped according to a command from the control means. In addition, it is necessary to increase the rotation speed of the inverter driven screw compressor immediately and increase the load factor to nearly 100%.
[0009]
As described above, when the load of the plant fluctuates near 0% or 100% of the load factor of the inverter-driven screw compressor, which is a capacity adjuster, the start and stop of the standby screw compressor are frequently repeated, and However, the rotation speed of the inverter-driven screw compressor greatly fluctuates between the minimum rotation speed and the maximum rotation speed, which results in unstable discharge pressure control and shortens the life of the screw compressor early. And wasteful consumption of electric power is uneconomical.
[0010]
The present invention has been made to solve such a problem, and among a plurality of screw compressors operated in parallel, the capacity adjustment range of one screw compressor controlled by inverter is set to be larger than the capacity of another screw compressor. It is another object of the present invention to provide a compressed air producing apparatus having a larger size so that stable parallel operation can be performed even when the load fluctuates near the upper and lower limits of the adjustment range of the inverter-driven screw compressor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the compressed air producing apparatus of the present invention is a compressed air producing apparatus that produces compressed air by operating a plurality of screw compressors in parallel, and only one of the screw compressors is used. The compressor is constituted by an inverter-driven screw compressor that adjusts the capacity by controlling the rotation speed, and the capacity of the inverter-driven screw compressor is made larger than the capacity of other screw compressors.
[0012]
With the above configuration, even when the load fluctuates near the upper and lower limits of the adjustment range of the capacity adjuster, the rotation speed of the inverter-driven screw compressor does not greatly fluctuate between the minimum rotation speed and the maximum rotation speed. Parallel operation can be performed, and only one of the plurality of screw compressors needs to be constituted by an inverter-driven screw compressor, so that a compressed air production apparatus can be obtained at low cost.
In order to achieve the above object, the compressed air producing apparatus of the present invention operates only the inverter driven screw compressor under the capacity adjustment control in all the load regions of the compressed air producing apparatus, and the other screw compressors operate under the load. The operation is performed by stop, unload, and on-load control accordingly.
[0014]
With the above configuration, even when the load factor of the inverter-driven screw compressor fluctuates around 0% or 100%, the start-stop of the waiting screw compressor is not frequently repeated. It is economical because the life of the machine is not shortened early and power is not wasted.
[0015]
In order to achieve the above object, the compressed air producing apparatus of the present invention increases the speed increasing ratio of the speed increasing device that drives the screw of the inverter driven screw compressor, thereby reducing the capacity of the inverter driven screw compressor to other screw compression. It is larger than the capacity of the machine.
[0016]
According to the above configuration, an inverter-driven screw compressor having a larger capacity than other screw compressors can be obtained simply by increasing the speed increase ratio of the speed increaser, and thus can be easily implemented.
[0017]
In order to achieve the above object, the compressed air producing apparatus of the present invention widens the output frequency range of the inverter that controls the inverter-driven screw compressor to a high frequency range, and increases the rotation speed of the motor that drives the inverter-driven screw compressor. By doing so, the capacity of the inverter-driven screw compressor is made larger than the capacity of other screw compressors.
[0018]
According to the above configuration, an inverter-driven screw compressor having a larger capacity than other screw compressors can be easily obtained, and it is economical because an existing inverter can be used.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is an overall configuration diagram of a compressed air producing apparatus, FIG. 2 is a configuration diagram of an inverter-driven screw compressor, and FIGS. 3 and 4 are operation explanatory diagrams.
The compressed air production apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of, for example, five screw compressors 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 that are operated in parallel, Among these screw compressors, 1-1 to 1-4 are constituted by screw compressors having the same capacity (set to, for example, 90% of the air consumption of the load), and the remaining one 1-5 is constituted by another screw compressor. The compressors are constituted by screw compressors having a larger capacity than the compressors 1-1 to 1-4 (set to, for example, 140% of the air consumption of the load). The screw compressor 1-5 having a larger capacity is inverter-controlled. And an inverter-driven screw compressor driven by an electric motor 6.
[0020]
The compressed air discharged from each of the screw compressors 1-1 to 1-5 is joined to the collecting pipe 2 and then supplied to a load (not shown) such as a plant. The water in the air condensed by compressing the air is dehumidified by air drying means (not shown) as necessary, and a pressure detecting means 4 for detecting the discharge pressure P is provided in the collecting pipe 2. Is connected, and the discharge pressure P detected by the pressure detecting means 4 is sent to the control means 5.
As shown in FIG. 2, the control means 5 comprises an inverter control panel 5a, a compressor control panel 5 and a number control panel 5c, and the inverter control panel 5a is a motor for the inverter-driven screw compressor 1-5. The motor 6 is connected to the screw rotor 1c of the inverter-driven screw compressor 1-5 via the speed increasing gears 7a and 7b of the speed increasing device 7.
[0021]
The compressor control panel 5b and the number control panel 5c control load / unload and start / stop of the screw compressors 1-1 to 1-4 based on the discharge pressure P detected by the pressure detection means 4. The inverter-driven screw compressor 1-5 having a large capacity is controlled in rotation speed so as to suppress the discharge pressure P of the compressed air production apparatus 1 to a certain fluctuation width by an instruction from the inverter control panel 5a. In a low air volume region where the load factor of the drive screw compressor 1-5 is less than 20%, the suction throttle valve provided on the inverter drive screw compressor 1-5 is closed and the exhaust valve (both not shown) is opened at the same time. Thus, it is controlled to perform the unload operation.
[0022]
Each of the screw compressors 1-1 to 1-5 is a two-stage compressor including a low-pressure stage compressor 1a and a high-pressure stage compressor 1b, and is a dry screw that does not need to lubricate the meshing portion of the screw rotor 1c. A compressor is used. The air to be handled has a discharge pressure of about 0.7 to 1.0 MPa, and the produced compressed air is used for factory air for general industry.
As shown in FIG. 2, the suction side of the inverter-driven screw compressor 1-5 is adapted to suck air through a suction filter / silencer 8 and a capacity adjusting valve 9, and the inverter-driven screw compressor 1 When −5 is on-load, the air drawn into the low-pressure stage compressor 1a from the capacity adjustment valve 7 is boosted to about 0.2 MPaG by the low-pressure stage compressor 1a, and then cooled by the intercooler 10, Further, after the pressure is increased to a predetermined discharge pressure by the high-pressure stage compressor 1b, the pressure is cooled by the aftercooler 11, and is discharged to the collecting pipe 2 through the capacity adjusting valve 7 and the check valve 12.
Reference numeral 13 in FIG. 2 denotes a safety valve that releases the compressed air in the collecting pipe 2 to the atmosphere when the pressure in the collecting pipe 2 becomes abnormally high.
[0023]
Next, the operation of the above-structured compressed air producing apparatus will be described.
FIG. 3 compares the power consumption of the screw compressor under load and unload control and the power consumption of the inverter-driven screw compressor. When the air consumption of the load is lower than the capacity of the compressed air production device 1, the load, It is clear that the power consumption is smaller when the rotation speed control by the inverter is performed than when the two-step control of the unloading is performed, and the difference in the power consumption is more remarkable in the single-stage compressor and the refueling compressor. appear.
[0024]
The abscissa of FIG. 5 shows the air consumption of the load, and the total capacity of the five screw compressors 1-1 to 1-5 is shown at 500%. Shows the air volume to be manufactured.
In FIG. 5, A, B, C, D, and E1 to E5 indicate the load sharing of the screw compressors 1-1 to 1-5 with respect to the air consumption of the plant. 2 shows a state in which the two screw compressors 1-1 and 1-2 operate at full load and the inverter driven screw compressor 1-5 operates at 50% load.
Each of the areas A to D corresponds to each of the screw compressors 1-1 to 1-5. However, since the operation is rotated by the control unit 5, the screw compressors 1-1 to 1-5 are actually used. The starting order of 1-5 is not constant.
[0025]
For example, when the air consumption of the load is 300%, two screw compressors 1-2 and 1-2 and one inverter-driven screw compressor 1-5 are operated, and the inverter-driven screw compressor at this time is operated. The load factor of the machine 1-5 is 86%.
When the air consumption of the load increases from this state to, for example, 320%, the load factor of the inverter-driven screw compressor 1-5 becomes 100% at that point, and the screw compressor 1-3 in the stop standby state is started, and the inverter is started. The operating range immediately after the start of the drive screw compressor 1-5 is E4 in FIG. 5, and the load factor is 36%.
When the air consumption of the load decreases from this state, the load factor of the inverter-driven screw compressor 1-5 becomes 0% at the time when the air consumption of the load becomes 270%. The machine 1-3 does not stop immediately, and when the air consumption of the load at which the screw compressor 1-3 stops is 270%, the load factor of the inverter-driven screw compressor 1-5 is 64%.
[0026]
By making the capacity of the inverter driven screw compressor 1-5 larger than the capacity of the other screw compressors 1-1 to 1-4 as described above, even if the air consumption of the load fluctuates, the inverter driven screw compressor can be used. The load factor of 1-5 does not change suddenly, and the start and stop of the other screw compressors 1-1 to 1-4 are not frequently repeated, so that stable parallel operation is possible.
[0027]
As a method of increasing the capacity of the inverter-driven screw compressor 1-5 from that of the other screw compressors 1-1 to 1-4, the rotational speed of the electric motor 6 is increased to increase the speed of the compressors 1a and 1b at each stage. By increasing the speed increase ratio of the gears 7a and 7b of the speed increaser 7 to be transmitted, the rotation speed of the screw rotor 1c may be increased to increase the discharge air volume, and the inverter control panel 5a for controlling the electric motor 6 May be made higher than the commercial frequency (50 Hz, 60 Hz) to increase the rotation speed of the electric motor 6 to increase the discharge air volume.
In any of the methods, the required power of the electric motor 6 is increased by an amount corresponding to the increase in the discharge air volume. Therefore, the rated output of the electric motor 6 needs to be larger than the other screw compressors 1-1 to 1-4.
[0028]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, only one of a plurality of screw compressors that produce compressed air by operating in parallel is constituted by an inverter-driven screw compressor that performs capacity adjustment by controlling rotation speed. Since the capacity of the inverter-driven screw compressor was made larger than the capacity of the other screw compressors, even when the load fluctuated near the upper and lower limits of the adjustment range of the capacity adjuster, the rotation speed of the inverter-driven screw compressor was Since there is no large fluctuation between the minimum rotation speed and the maximum rotation speed, stable parallel operation can be performed, and only one of the plurality of screw compressors needs to be constituted by the inverter driven screw compressor. Compressed air production equipment can be obtained at low cost.
In addition, only the inverter driven screw compressor is operated by the capacity adjustment control in all the load regions of the compressed air production apparatus, and the other screw compressors are operated by stopping, unloading, and on-load control according to the load. By doing so, even if the load factor of the inverter-driven screw compressor fluctuates around 0% or 100%, the start-up and stoppage of the waiting screw compressor is not frequently repeated. It is economical because the life of the screw compressor is not shortened early and power is not wasted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a compressed air production device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an inverter-driven screw compressor that forms a part of the compressed air production device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram comparing a power consumption ratio between a case where a screw compressor constituting a compressed air production apparatus according to an embodiment of the present invention is controlled to be loaded and unloaded and a case where a rotational speed is controlled;
FIG. 4 is a diagram showing an operation of the compressed air producing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the operation of a conventional compressed air production device.
[Explanation of symbols]
1-1 Screw compressor 1-2 Screw compressor 1-3 Screw compressor 1-4 Screw compressor 1-5 Inverter driven screw compressor 5 Control means 6 Electric motor 7 Gearbox
