JP2008019746A - 圧縮空気製造設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気を圧縮する圧縮機1と、この圧縮機1を駆動する電動機2と、この電動機2の回転数を可変制御するインバータ3とを備えた圧縮機製造設備であって、圧縮機1の吐出側に接続された吐出空気系統7の上流側位置15aでの圧縮機1の吐出圧力を検出する圧力センサ9と、吐出空気系統7の圧力損失ΔPを電動機2の回転数Nに応じて演算し、これに基づき吐出空気系統7の下流側位置15bでの末端圧力が所定範囲となるように吐出空気系統7の上流側位置15aでの圧縮機1の吐出圧力の制御範囲を変更し、圧力センサ9で検出した圧縮機1の吐出圧力がその変更した制御範囲となるように、電動機2の回転数Nをインバータ3を介し可変制御する制御装置4とを備える。
【選択図】図1
Description
すなわち、上記制御装置は、圧力センサで検出した圧縮機の吐出圧力に応じて吐出空気系統の圧力損失を演算し、これに基づき吐出空気系統の下流側位置での末端圧力が所定範囲となるように圧縮機の吐出圧力の制御範囲を変更する第1の機能と、圧力センサで検出した圧縮機の吐出圧力が第1の機能で変更した制御範囲となるように、電動機の回転数をインバータを介し可変制御する第2の機能とを備えている。ところが、この第1の機能は、第2の機能による制御量(圧縮機の吐出圧力)と操作量(電動機の回転数)との関係が十分に保たれていることを前提とするものであり、第1の機能による圧縮機の吐出圧力の収束性と第2の機能による電動機の回転数の収束性とが互いに影響を及ぼすようになっている。そのため、例えば使用空気量が大きく変動するような場合、圧縮機の吐出圧力及び電動機の回転数がハンチングを生じ、吐出空気系統の下流側位置での末端圧力すなわち供給圧力が不安定となっていた。
図1は、本実施形態による圧縮空気製造設備の全体構成を表す概略図である。なお、実線の矢印は空気の流れを表し、点線の矢印は電気信号の流れを表している。
ΔP=ΔPmax×(N/Nmax)2・・・(1)
そして、圧縮機1の吐出圧力の制御値P1は、末端圧力の所定の値P2(本実施形態では、吐出空気系統7の最大圧力損失ΔPmaxを見越して予め設定された圧縮機1の吐出圧力の所定の制御設定値P1_0から最大圧力損失ΔPmaxを差し引いた値)に圧力損失ΔPを加算した値へ変更する(式(2)参照)。また、圧縮機1の吐出圧力の上限値P1uは、末端圧力の所定の上限値P2u(本実施形態では、吐出空気系統7の最大圧力損失ΔPmaxを見越して予め設定された圧縮機1の吐出圧力の所定の上限設定値P1u_0から最大圧力損失ΔPmaxを差し引いた値)に圧力損失ΔPを加算した値へ変更する(式(3)参照)。また、圧縮機1の吐出圧力の下限値P1dは、末端圧力の所定の下限値P2d(本実施形態では、吐出空気系統7の最大圧力損失ΔPmaxを見越して予め設定された圧縮機1の吐出圧力の所定の下限設定値P1d_0から最大圧力損失ΔPmaxを差し引いた値)に上記圧力損失ΔPを加算した値へ変更するようになっている(式(4)参照)。なお、圧縮機1の吐出圧力の所定の制御設定値P1_0、所定の上限設定値P1u_0、及び所定の下限設定値P1d_0は、制御装置4に予め設定記憶されている。
P1=P2+ΔP
=P1_0−ΔPmax+ΔP・・・(2)
P1u=P2u+ΔP
=P1u_0−ΔPmax+ΔP=P1u_0+(P1−P1_0)・・・(3)
P1d=P2d+ΔP
=P1d_0−ΔPmax+ΔP=P1d_0+(P1−P1_0)・・・(4)
図2は、上記式(1)及び(2)の演算結果により得られる電動機2の回転数比N/Nmaxと圧縮機1の吐出圧力の制御値P1との関係を表す特性図である。なお、実線は圧縮機1の吐出圧力の制御値P1を表し、点線は吐出空気系統7の末端圧力を表している。
ΔP=ΔPmax×{(Na/Na_max+Nb/Nb_max)/2}2・・・(5)
そして、例えば圧縮機ユニット14Aの電動機2の回転数Naを可変制御させる場合、圧縮機ユニット14Aの吐出圧力の制御値P1は、末端圧力の所定の制御値P2に上記圧力損失ΔPを加算した値へと変更する(上記式(2)参照)。また、圧縮機ユニット14Aの吐出圧力の上限値P1uは、末端圧力の所定の上限値P2uに上記圧力損失ΔPを加算した値へと変更する(上記式(3)参照)。また、圧縮機ユニット14Aの吐出圧力の下限値P1dは、末端圧力の所定の下限値P2dに上記圧力損失ΔPを加算した値へと変更するようになっている(上記式(4)参照)。
2 電動機
3 インバータ
4 制御装置(吐出圧力変更手段、回転数制御手段)
7 吐出空気系統
9 圧力センサ(圧力検出手段)
11 エアフィルタ(補器類)
15a 上流側位置
15b 下流側位置
18 吐出空気系統
19a 上流側位置
19b 下流側位置
19c 上流側位置
20 外部制御装置(吐出圧力変更手段)
Claims (4)
- 空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を駆動する電動機と、前記電動機の回転数を可変制御するインバータとを備えた圧縮機製造設備であって、
前記圧縮機の吐出側に接続された吐出空気系統の圧力損失を前記電動機の回転数に応じて演算し、これに基づき前記吐出空気系統の下流側位置での末端圧力が所定範囲となるように前記吐出空気系統の上流側位置での前記圧縮機の吐出圧力の制御範囲を変更する吐出圧力変更手段と、
前記吐出空気系統の上流側位置での前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記圧縮機の吐出圧力が前記吐出圧力変更手段で変更した制御範囲となるように、前記電動機の回転数を前記インバータを介し可変制御する回転数制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮空気製造設備。 - 空気を圧縮する複数の圧縮機と、前記複数の圧縮機をそれぞれ駆動する複数の電動機と、前記複数の圧縮機のうちいずれか1つである第1の圧縮機を、対応する前記電動機の回転数をインバータを介し可変制御して運転するとともに、それ以外の第2の圧縮機を、対応する前記電動機の回転数を上限値として運転する全負荷運転状態又は停止状態に切り換える台数制御手段とを備えた圧縮空気製造設備であって、
前記第1及び第2の圧縮機の吐出側に接続された吐出空気系統の圧力損失を、前記第1の圧縮機に対応する前記電動機の回転数及び前記第2の圧縮機に対応する前記電動機の回転数に応じて演算し、これに基づき前記吐出空気系統の下流側位置での末端圧力が所定範囲となるように前記吐出空気系統の上流側位置での前記第1の圧縮機の吐出圧力の制御範囲を変更する吐出圧力変更手段と、
前記吐出空気系統の上流側位置での前記第1の圧縮機の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記第1の圧縮機の吐出圧力が前記吐出圧力変更手段で変更した制御範囲となるように、前記第1の圧縮機に対応する前記電動機の回転数を前記インバータを介し可変制御する回転数制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮空気製造設備。 - 請求項1又は2記載の圧縮空気製造設備において、前記吐出空気系統は、圧力損失特性が経時変化する補器類を有し、前記吐出圧力変更手段は、前記吐出空気系統の圧力損失を前記補器類の圧力損失特性の経時変化に応じて補正することを特徴とする圧縮空気製造設備。
- 請求項2記載の圧縮空気製造設備において、前記吐出空気系統は、各圧縮機から吐出された圧縮空気を各供給先にそれぞれ供給可能な複数の供給系統と、前記複数の供給系統に連通した連通配管と、前記連通配管を遮断可能な開閉弁とを有することを特徴とする圧縮空気製造設備。
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