JP2005076500A

JP2005076500A - 空気圧縮機の切り替え方法

Info

Publication number: JP2005076500A
Application number: JP2003306480A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yuasa; 武士湯浅; Tsuneo Kouki; 恒雄幸喜
Original assignee: IHI Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: IHI Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】切り替え中における圧縮空気の供給圧力変動が少なく、しかも切り替え完了までに要する時間や操作回数を予測できる空気圧縮機の切り替え方法を提供する。
【解決手段】圧縮空気ヘッダー３に並列に接続された３台以上の空気圧縮機１の一部を切り替える方法である。圧縮空気ヘッダー３の圧力を切り替え対象以外のＢ、Ｃの空気圧縮機により一定に保ちながら、休止させるＤの空気圧縮機１の吐出空気流量を所定量ずつ減少させると同時に、稼動させるＡの空気圧縮機１の吐出空気流量をこれと同量ずつ増加させて行く。この方法は流量制御方式であるため、切り替え完了までに要する時間や操作回数を正確に予測することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントに圧縮空気を供給している複数台の空気圧縮機の一部を、プラントに影響を与えることなく切り替える方法に関するものである。

エアシリンダー等の駆動源として大量の圧縮空気を使用している製鉄所等のプラントに対しては、複数台の空気圧縮機を並列に配置して圧縮空気の供給を行っている。これらの空気圧縮機は定期点検その他の理由により順次休止させ、代わりに他の空気圧縮機を稼動させる切り替え作業を行う必要がある。この切り替えの際にも、プラントへの圧縮空気の供給圧力が変動しないことが強く求められる。

図３は、従来の空気圧縮機の切り替え方法を説明する模式図である。この例では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４台の空気圧縮機１がそれぞれ吐出側弁２を介して圧縮空気ヘッダー３に並列に接続されている。圧縮空気ヘッダー３は圧力制御装置４を備え、圧縮空気ヘッダー３の圧力すなわちプラントへの供給圧力が常に一定圧Ｐ_０になるように、各空気圧縮機１を制御している。各空気圧縮機１の吸込側には吸込量を制御するインレットガイドベーン５が設けられており、また吐出側には放風弁６が設けられている。

ここで、現在はＢ，Ｃ，Ｄの３台の空気圧縮機１が稼動中であるが、休止していたＡの空気圧縮機１の運転を開始し、代わりにＤの空気圧縮機１を休止させるケースを想定する。まずＡの空気圧縮機１の吐出側弁２と圧縮空気ヘッダー３との間に設けられた圧力制御装置７の設定圧Ｐ_Ａを圧縮空気ヘッダー３の圧力Ｐ_０よりも高め、すなわちＰ_Ａ＞Ｐ_０となるように設定し、Ａの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５をわずかに開く。

これにより圧縮空気ヘッダー３には圧力Ｐ_０よりも高い圧力Ｐ_Ａの圧縮空気が少量流入するため、圧縮空気ヘッダー３の圧力はＰ_０からＰ_０１（Ｐ_０１＞Ｐ_０）に上昇する。この圧力上昇を検出した圧力制御装置４はＤの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５をわずかに閉じて圧縮空気ヘッダー３の圧力をＰ_０に戻す。そしてしばらく圧縮空気ヘッダー３の圧力を観察し、圧力がＰ_０で落ち着いたことを確認したうえ、Ａの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５を更に開く。

これにより圧縮空気ヘッダー３の圧力はＰ_０からＰ_０１に上昇するので、圧力制御装置４はＤの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５を更に閉じて圧縮空気ヘッダー３の圧力をＰ_０に戻す。以下同様の手順を繰り返すが、Ｄの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５をある限度以上に閉じて風量が減少すると、Ｄの空気圧縮機１にサージングが発生する。このためインレットガイドベーン５を徐々に閉じると同時に放風弁６を徐々に開いて行く。

そしてＤの空気圧縮機１の放風弁６が全開となり全量放風状態になったときに、Ｄの空気圧縮機１の圧縮空気ヘッダー３への圧縮空気の供給量はゼロとなるので、Ｄの空気圧縮機１を停止する。このとき、Ａの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５は十分に開かれ、Ａの空気圧縮機１はフル稼働となって空気圧縮機の切り替えが完了する。

以上に説明した従来の切り替え方法は、圧縮空気ヘッダー３の圧力制御装置４による圧力制御機能と、空気圧縮機１の圧力制御装置７による圧力設定機能とを利用した方法であり、図４に示すように圧縮空気ヘッダー３の圧力を例えば０.６ＭＰａから０.６５ＭＰａに意識的に変動させることにより、ＡとＤの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５の開度を徐々に変化させる方法である。

ところがこのような従来の切り替え方法は、当然ながらプラントへの圧縮空気の供給圧力が切り替え作業中に変動するという問題がある。特に１台の空気圧縮機１の能力が１０万ｍ^３/Ｈｒに達するような大型機の場合に顕著であり、圧力制御だけでは供給圧力のハンチングを招き易い。また従来の切り替え方法は圧力制御により行われるため、切り替え完了までに要する時間や操作回数を予測できないという問題がある。

すなわち、プラントの空気使用量は絶えず変化しているため、上記したように圧縮空気ヘッダー３に０.０５ＭＰａの圧力変動を与えても、それに対応する圧縮空気量が１０００ｍ^３/Ｈｒである場合も、３０００ｍ^３/Ｈｒである場合もあり、流量の切り替え量は一定しない。このため空気圧縮機の切り替え完了までに要する時間や操作回数が成り行き任せとなり、オペレータの負担が非常に大きくなるという問題がある。なお、上記した従来技術と共通する圧力制御方法が、特許文献１に開示されている。
特開平５−９９１５８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、切り替え中における圧縮空気の供給圧力変動が少なく、しかも切り替え完了までに要する時間や操作回数を予測できる空気圧縮機の切り替え方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の空気圧縮機の切り替え方法は、圧縮空気ヘッダーに並列に接続された３台以上の空気圧縮機の一部を切り替えるに当たり、圧縮空気ヘッダーの圧力を切り替え対象以外の空気圧縮機により一定に保ちながら、休止させる空気圧縮機の吐出空気流量を所定量ずつ減少させると同時に、稼動させる空気圧縮機の吐出空気流量をこれと同量ずつ増加させて行くことを特徴とするものである。なお、吐出空気流量の減少と増加とを、ステップ的に行わせることができる。また、休止させる空気圧縮機の吐出空気流量の減少に伴い放風弁を開いて行き、全量放風状態になった後に休止させる空気圧縮機を停止させることが好ましい。

本発明の空気圧縮機の切り替え方法によれば、圧縮空気ヘッダーの圧力を切り替え対象以外の空気圧縮機により一定に保ちながら、休止させる空気圧縮機の吐出空気流量の減少量と、稼動させる空気圧縮機の吐出空気流量の増加量とをバランスさせつつ、流量制御方式により切り替えを進行させる。このため切り替え中における圧縮空気の供給圧力変動を防止することができ、また切り替え完了までに要する時間や操作回数を予測することができるから、オペレータの負担も軽減することができる。

図１は、本発明の空気圧縮機の切り替え方法を説明する模式図であり、この例でもＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４台の空気圧縮機１がそれぞれ吐出側弁２を介して圧縮空気ヘッダー３に並列に接続されている。また圧縮空気ヘッダー３は圧力制御装置４を備え、圧縮空気ヘッダー３の圧力すなわちプラントへの供給圧力が常に一定圧Ｐ_０になるように、各空気圧縮機１を制御していることは従来と同様である。ここでも、休止していたＡの空気圧縮機１を稼動させ、その代わりに稼動中のＤの空気圧縮機１を休止させる前記と同じケースにつき説明する。なお本発明において空気圧縮機の台数を３以上としたのは、少なくとも１台は切り替え対象以外の空気圧縮機１を確保するためである。

まず圧縮空気ヘッダー３の圧力制御装置４は、切り替え対象以外のＢ，Ｃの空気圧縮機１によって圧縮空気ヘッダー３の圧力を常に一定圧Ｐ_０に保つようにし、Ａ、Ｄの空気圧縮機１を圧力制御の対象から外す。次に、吐出流量計８と連動する流量制御装置９によって休止させるＤの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５を操作し、Ｄの空気圧縮機１の吐出流量を所定量（例えば３０００ｍ^３/Ｈｒ）ずつ減少させる。そしてこれと同時に、流量制御装置９によって稼動させるＡの空気圧縮機１の吐出空気流量をこれと同量（例えば３０００ｍ^３/Ｈｒ）ずつ増加させる。

なお、このようなＡ、Ｄの空気圧縮機１の流量制御は連続的に行ってもよいが、図２に示すように圧縮空気ヘッダー３の圧力変動をチェックしながら、所定量ずつステップ的に行うことが好ましい。本発明の方法では従来法とは異なり圧縮空気ヘッダー３の圧力を意識的に変動させることがなくなり、プラントへの圧縮空気の供給圧力は切り替え作業中も常に一定に保たれる。

このようにして休止させるＤの空気圧縮機１のインレットガイドベーン５を閉じて行くが、前記したようにある限度以上に閉じるとサージングが発生する。このためインレットガイドベーン５を徐々に閉じると同時に、Ｄの空気圧縮機１の放風弁６を徐々に開いて行く。そして全量放風状態になった後にＤの空気圧縮機１を停止する。このときＡの空気圧縮機１はフル稼働の状態となり、切り替えが完了する。

このように本発明の切り替え方法は流量制御方式であるから、切り替え完了までに要する時間や操作回数を正確に予測することができる。すなわち、能力が１０万ｍ^３/Ｈｒの空気圧縮機１の流量を３０００ｍ^３/Ｈｒずつ切り替える場合には、約３３回のステップ操作により確実に作業を完了させることができ、オペレータの負担も軽減することができる。この点は、プラントの空気使用量によって操作回数が変動する従来の圧力制御方式と比べて大きな利点となる。

本発明の空気圧縮機の切り替え方法を説明する模式図である。本発明の空気圧縮機の切り替え方法における、流量と圧縮空気ヘッダーの圧力変動を示すグラフである。従来の空気圧縮機の切り替え方法を説明する模式図である。従来の空気圧縮機の切り替え方法における、圧縮空気ヘッダーの圧力変動を示すグラフである。

符号の説明

１空気圧縮機
２吐出側弁
３圧縮空気ヘッダー
４圧力制御装置
５インレットガイドベーン
６放風弁
７圧力制御装置
８吐出流量計
９流量制御装置

Claims

圧縮空気ヘッダーに並列に接続された３台以上の空気圧縮機の一部を切り替えるに当たり、切り替え対象以外の空気圧縮機により圧縮空気ヘッダーの圧力を一定に保ちながら、休止させる空気圧縮機の吐出空気流量を所定量ずつ減少させると同時に、稼動させる空気圧縮機の吐出空気流量をこれと同量ずつ増加させて行くことを特徴とする空気圧縮機の切り替え方法。
吐出空気流量の減少と増加とを、ステップ的に行わせることを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機の切り替え方法。
休止させる空気圧縮機の吐出空気流量の減少に伴い放風弁を開いて行き、全量放風状態になった後に休止させる空気圧縮機を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載の空気圧縮機の切り替え方法。