JP2009047059A

JP2009047059A - モータ駆動式圧縮機の運転方法

Info

Publication number: JP2009047059A
Application number: JP2007213461A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Shimakawa; 司島川; Tomoaki Takeda; 知晃武田; Tadashi Kawahara; 忠川原; Hiroaki Yoshida; 裕明吉田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP5221080B2

Abstract

【課題】圧縮機駆動用モータにおいて設備費の低減と最適設計が十分に図れるモータ駆動式圧縮機の運転方法を提供する。
【解決手段】圧縮機１０の吸込圧力に応じて開度制御されるインレットガイドベーン２３と、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁２７と、を備えたモータ駆動式圧縮機において、圧縮機の性能曲線におけるサージラインＬａと平行でかつアンチサージ制御ラインＬｂより運転側に立上用制御ラインＬｃを設定し、圧縮機の立上時には、インレットガイドベーン２３の開度を制御し、立上用制御ラインＬｃに沿って圧縮機を立ち上げていく。
【選択図】図３

Description

本発明は、化学プラント等における大型モータ駆動式圧縮機の運転方法に関する。

この種圧縮機の運転方法として、圧縮機の吸入口に吸入されるガス流路に介装され、圧縮機の吸込圧力に応じて開度制御されるインレットガイドベーンと、前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁とを備え、アンチサージ弁による流量制御によりサージング現象の発生を防止すると共に、インレットガイドベーンによる吸込圧力制御によりオーバートルクの発生を防止しトリップを回避して運転することは良く知られている（特許文献１）。

また、この種圧縮機は、モータ設備容量に基づき駆動されるため、圧縮機が運転上想定される最大容量をモータ設備が保有する必要がある。この最大容量は、圧縮機の場合、立上時に発生することが多く、専ら立上時用にモータが定格以上に運転できるようになっている特性を用いてその最大駆動力と定格容量を加味してモータ容量が決定されている。

特開２００６−３１６７５９号公報

ところが、この際のモータ容量は、立上時の駆動力を確保するために、定格以上に大きなモータを準備することが多い。

また、立上時のモータ駆動力を低減するために、圧縮機の入側に流量制御弁を配置していることがあるが、流量制御弁と圧縮機との間における容積が応答性を鈍らせるために余裕を持った制御が要求されており、結局、圧縮機駆動用モータにおいて設備費の低減と最適設計による高効率操業が不十分であった。

そこで、本発明の目的は、圧縮機駆動用モータにおいて設備費の低減と最適設計が十分に図れるモータ駆動式圧縮機の運転方法を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法は、
化学プラントにおける高電圧・高電力モータで駆動される遠心圧縮機と、
前記圧縮機の吸入口に吸入されるガス流路に介装され、圧縮機の吸込圧力に応じて開度制御されるインレットガイドベーンと、
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁と、
を備えたモータ駆動式圧縮機において、
前記圧縮機の性能曲線におけるサージラインと平行でかつアンチサージ制御ラインより運転側に立上用制御ラインを設定し、
前記圧縮機の立上時には、前記インレットガイドベーンの開度を制御し、前記立上用制御ラインに沿って圧縮機を立ち上げていくこと、
を特徴とする。

また、前記立上用制御ラインは、サージラインに対してガス流量が３０％以内に設定されることを特徴とする。

本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法によれば、インレットガイドベーンによる吸込圧力制御により、最適な制御性を有するモータ駆動による立上時の駆動力制限を実現し、低容量モータによる圧縮機の立上を実現することができる。

以下、本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示すモータ駆動式圧縮機の立上時の制御ブロック図、図２はモータ駆動式圧縮機の性能曲線を示すグラフ、図３はモータ駆動式圧縮機の全運転時の制御ブロック図である。

図３に示すように、化学プラントにおける遠心式圧縮機１０のロータ軸は、クラッチ１１及びギア１２を介して高電圧・高電力の電動モータ１３の出力軸に連結されている。

圧縮機１０の吸入口１０ａには吸入配管（ガス流路）１４が接続され、この吸入配管１４が入口側配管（ガス流路）１５を介して入口ヘッダ１６に接続されている。一方、圧縮機１０の吐出口１０ｂには吐出配管（ガス流路）１７が接続され、この吐出配管１７が出口側配管（ガス流路）１８を介して出口ヘッダ１９に接続されている。また、吸入配管１４と入口側配管１５の分岐管部と、吐出配管１７と出口側配管１８の分岐管部とが連通管（ガス流路）２０で接続される。

前記吸入配管１４には、圧縮機吸込圧力Ｐｓを検出する吸入側圧力計２１と圧縮機吸込流量Ｆｓを検出する吸入側流量計２２とインレットガイドベーン（以下、ＩＧＶと称す）２３とが介装される。また、入口側配管１５には、逆止弁２４が介装される。一方、吐出配管１７には、圧縮機吐出圧力Ｐｄを検出する吐出側圧力計２５が介装される。また、出口側配管１８には、逆止弁２６が介装される。そして、連通管２０には、アンチサージ弁２７が介装される。

前記吸入側圧力計２１の検出信号は、圧縮機制御装置３０のＩＧＶ制御器（ＩＧＶＣ）３３と立上用制御器（ＳＣ）３４に入力される。また、吸入側流量計２２の検出信号は、アンチサージ弁制御器（ＡＳＶＣ）３２に入力される。また、吐出側圧力計２５の検出信号はモータ制御器（ＭＣ）３１と立上用制御器（ＳＣ）３４に入力される。

前記モータ制御器（ＭＣ）３１は、吐出側圧力計２５の検出信号に応じて、所定の吐出圧力（図２の吐出圧力制御ラインＬｄ参照）になるようにモータ１３の回転数を制御する。また、アンチサージ弁制御器（ＡＳＶＣ）３２は、吸入側流量計２２の検出信号に応じて、圧縮機１０がサージング現象を生起しないようにアンチサージ弁２７の開度を制御する。また、ＩＧＶ制御器（ＩＧＶＣ）３３は、吸入側圧力計２１の検出信号に応じて、所定の吸入圧力になるようにＩＧＶ２３の開度を制御する。

そして、前記立上用制御器（ＳＣ）３４は、図１にも示すように、圧縮機１０の立上時には、吸入側圧力計２１と吐出側圧力計２５の検出信号に応じて、基本的には、ＩＧＶ駆動装置３５により、ＩＧＶ２３の開度を制御するようになっている。

この際、立上用制御器（ＳＣ）３４は、図２に示す性能曲線におけるサージラインＬａと略平行でかつアンチサージ制御ラインＬｂより運転側（内側）に仮想の立上用制御ラインＬｃを設定し、前記ＩＧＶ２３の開度を徐々に増大させて、前記立上用制御ラインＬｃに沿って圧縮機１０を立ち上げていくようになっている。即ち、立上時の運転点を、立上用制御ラインＬｃ上を移動させるのである。

前記立上用制御ラインＬｃは、制御の応答性等を考慮して、サージラインＬａに対してガス流量が略３０％以内（図２の例では略２０％以内）に設定される。尚、アンチサージ制御ラインＬｂは、一般的に、サージラインＬａに対してガス流量が略１０％以内に設定される。また、図２に示す性能曲線は、横軸に体積流量Ｑ、縦軸に吐出圧力Ｐｄをとり、これらの関係を、ＩＧＶ開度をパラメータとして示したもので、図中Ｌｄは前述した（目標）吐出圧力制御ラインである。

このように構成されるため、圧縮機１０の定常運転時には、アンチサージ弁制御器（ＡＳＶＣ）３２によるアンチサージ弁２７の流量制御によりサージング現象の発生を防止すると共に、ＩＧＶ制御器（ＩＧＶＣ）３３によるＩＧＶ２３の圧縮機吸込圧力（Ｐs）制御によりオーバートルクの発生を防止し電動モータ１３のトリップを回避して運転される。

一方、圧縮機１０の立上（起動）時には、立上用制御器（ＳＣ）３４により、基本的には、ＩＧＶ２３の開度を徐々に増大させて、圧縮機１０の性能曲線におけるサージラインＬａと略平行でかつサージラインＬａに対してガス流量が略２０％以内に設定された立上用制御ラインＬｃに沿って圧縮機１０が立ち上げられる。

これにより、アンチサージ弁制御器（ＡＳＶＣ）３２によるアンチサージ制御を生かしつつ、ＩＧＶ２３による圧縮機吸込圧力（Ｐs）制御により、オーバートルクの発生を防止して圧縮機１０を効果的に立ち上げられる。即ち、最適な制御性を有するモータ駆動による立上時の駆動力制限を実現し、低容量モータによる圧縮機１０の立上を実現することができるのである。

本発明の一実施例を示すモータ駆動式圧縮機の立上時の制御ブロック図である。モータ駆動式圧縮機の性能曲線を示すグラフである。モータ駆動式圧縮機の全運転時の制御ブロック図である。

符号の説明

１０遠心式圧縮機
１１クラッチ
１２ギア
１３電動モータ
１４吸入配管（ガス流路）
１５入口側配管（ガス流路）
１６入口ヘッダ
１７吐出配管（ガス流路）
１８出口側配管（ガス流路）
１９出口ヘッダ
２０連通管（ガス流路）
２１吸入側圧力計
２２吸入側流量計
２３インレットガイドベーン（ＩＧＶ）
２４逆止弁
２５吐出側圧力計
２６逆止弁
２７アンチサージ弁
３０圧縮機制御装置
３１モータ制御器（ＭＣ）
３２アンチサージ弁制御器（ＡＳＶＣ）
３３ＩＧＶ制御器（ＩＧＶＣ）
３４立上用制御器（ＳＣ）
３５ＩＧＶ駆動装置

Claims

化学プラントにおける高電圧・高電力モータで駆動される遠心圧縮機と、
前記圧縮機の吸入口に吸入されるガス流路に介装され、圧縮機の吸込圧力に応じて開度制御されるインレットガイドベーンと、
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁と、
を備えたモータ駆動式圧縮機において、
前記圧縮機の性能曲線におけるサージラインと平行でかつアンチサージ制御ラインより運転側に立上用制御ラインを設定し、
前記圧縮機の立上時には、前記インレットガイドベーンの開度を制御し、前記立上用制御ラインに沿って圧縮機を立ち上げていくこと、
を特徴とするモータ駆動式圧縮機の運転方法。
前記立上用制御ラインは、サージラインに対してガス流量が３０％以内に設定されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動式圧縮機の運転方法。