JP2009168034A - Screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機本体の吐出側圧力に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換えるスクリュー圧縮機に関する。 The present invention relates to a screw compressor that switches between full load operation and no load operation according to the discharge side pressure of a compressor body.
スクリュー圧縮機においては、圧縮機本体の吐出側圧力を圧力検出手段で検出し、その検出結果に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換えるものがある。このとき、圧縮機本体の吐出空気量及び圧縮機本体に接続された吐出配管系統を介し使用される圧縮空気の使用空気量の変化に応じて、吐出配管系統の圧力損失が変化する。そのため、吐出配管系統の末端部での圧力(末端圧力)が所望の圧力値以上となるように、吐出配管系統の最大圧力損失を見込んで、圧縮機本体の吐出側圧力の上限値及び下限値を設定することがしばしある。 Some screw compressors detect the pressure on the discharge side of the compressor body with a pressure detection means, and switch to full load operation or no load operation according to the detection result. At this time, the pressure loss of the discharge piping system changes according to the change of the discharge air amount of the compressor main body and the amount of compressed air used through the discharge piping system connected to the compressor main body. Therefore, the maximum pressure loss of the discharge piping system is expected so that the pressure at the end of the discharge piping system (terminal pressure) is equal to or higher than the desired pressure value, and the upper limit value and lower limit value of the discharge side pressure of the compressor body Is often set.
このようなスクリュー圧縮機では、吐出配管系統の末端部で所望の圧縮空気を得ることができるものの、使用空気量が少ない場合、吐出配管系統の圧力損失が小さくなるにも拘わらず、圧縮機本体の吐出側圧力の上限値及び下限値が高く設定されたままのため、必要以上に吐出側圧力を上昇させて圧縮機本体を駆動し、余分な電力を消費していた。 In such a screw compressor, desired compressed air can be obtained at the end of the discharge piping system, but when the amount of air used is small, the pressure loss of the discharge piping system is reduced, but the compressor body Since the upper limit value and the lower limit value of the discharge side pressure remained high, the discharge side pressure was increased more than necessary to drive the compressor main body, and extra power was consumed.
そこでこれに対応するため、従来例えば、圧縮機本体の全負荷運転の時間割合及び圧縮機本体の最大吐出空気量(風量)から使用空気量(消費流量)を算出し、算出した使用空気量から吐出配管系統の圧力損失及び末端圧力を算出し、その末端圧力が一定となるように吐出側圧力の上限設定値及び下限設定値を自動調整する制御方法が提唱されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術では、圧縮機本体が使用空気量に応じた吐出圧力で運転されるため、省エネ効果を得るようになっている。 Therefore, in order to cope with this, conventionally, for example, the amount of air used (consumed flow rate) is calculated from the time ratio of full load operation of the compressor body and the maximum discharge air amount (air volume) of the compressor body, and from the calculated amount of used air A control method has been proposed in which the pressure loss and the terminal pressure of the discharge piping system are calculated and the upper limit set value and the lower limit set value of the discharge side pressure are automatically adjusted so that the terminal pressure is constant (for example, Patent Document 1). reference). In this prior art, since the compressor body is operated at a discharge pressure corresponding to the amount of air used, an energy saving effect is obtained.
しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地があった。
すなわち、上記従来技術では、圧縮機本体の全負荷運転及び無負荷運転の1サイクルにおける全負荷運転の時間割合から使用空気量を算出するので、1サイクル終了後に、そのサイクル時(言い換えれば、前回のサイクル時)の使用空気量を算出するようになっている。そのため、例えば最初のサイクル時と次のサイクル時とで使用空気量が大きく変動する場合、若しくはサイクル途中で使用空気量が大きく変動する場合は、算出した使用空気量と現在の使用空気量とに大きな差が生じ、吐出配管系統の末端圧力の算出にも誤差が生じてしまうため、対応することができなかった。
However, the above prior art has room for improvement as follows.
That is, in the above prior art, the amount of air used is calculated from the time ratio of full load operation in one cycle of full load operation and no load operation of the compressor body, so after the end of one cycle, in that cycle (in other words, the previous time The amount of air used is calculated. For this reason, for example, if the amount of air used varies greatly between the first cycle and the next cycle, or if the amount of air used varies greatly during the cycle, the calculated amount of air used and the current amount of air used Since a big difference arises and an error also occurs in the calculation of the terminal pressure of the discharge piping system, it could not be dealt with.
本発明の目的は、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れるスクリュー圧縮機を提供することにある。 The objective of this invention is providing the screw compressor which can respond to the fluctuation | variation of use air amount and can aim at the expansion of an application, obtaining the energy-saving effect.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機本体の吐出側圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出した吐出側圧力に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換えるスクリュー圧縮機において、前記圧力検出手段で検出した吐出側圧力の変化率から使用空気量を演算する第1の使用空気量演算手段と、この第1の使用空気量演算手段で算出した使用空気量に基づいて、前記圧縮機本体に接続された吐出配管系統の圧力損失を算出し、前記吐出配管系統の末端圧力を演算する末端圧力演算手段と、この末端圧力演算手段で算出した前記吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように、前記圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切換制御する運転制御手段とを備える。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides pressure detection means for detecting the discharge side pressure of the compressor body, and full load operation or no load operation according to the discharge side pressure detected by the pressure detection means. In the screw compressor to be switched to the first compressor, the first use air amount calculation means for calculating the use air amount from the rate of change of the discharge side pressure detected by the pressure detection means, and the use calculated by the first use air amount calculation means Based on the amount of air, the pressure loss of the discharge piping system connected to the compressor body is calculated, the terminal pressure calculation means for calculating the terminal pressure of the discharge piping system, and the discharge calculated by the terminal pressure calculation means Operation control means for switching and controlling full-load operation or no-load operation of the compressor body so that the terminal pressure of the piping system falls within a predetermined setting range.
本発明においては、圧力検出手段で圧縮機本体の吐出側圧力を検出し、その吐出側圧力の変化率等(及び吐出配管系統の容量等)から第1の使用空気量演算手段が使用空気量を演算し、この算出した使用空気量等(及び例えば任意の使用空気量における吐出配管系統の圧力損失等)に基づいて末端圧力演算手段が吐出配管系統の圧力損失を算出し、吐出配管系統の末端圧力を演算する。そして、運転制御手段は、吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように、例えば算出した吐出配管系統の圧力損失に応じて圧縮機本体の吐出側圧力の上限設定値及び下限設定値を変更し、それら変更した上限設定値及び下限設定値に基づいて圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切換制御する。 In the present invention, the discharge side pressure of the compressor body is detected by the pressure detection means, and the first use air amount calculation means uses the change amount of the discharge side pressure (and the capacity of the discharge piping system, etc.). And the terminal pressure calculation means calculates the pressure loss of the discharge piping system based on the calculated usage air amount (and, for example, the pressure loss of the discharge piping system at an arbitrary usage air amount). Calculate the end pressure. And the operation control means, for example, the upper limit set value and the lower limit set value of the discharge side pressure of the compressor body according to the pressure loss of the calculated discharge pipe system so that the terminal pressure of the discharge pipe system falls within a predetermined setting range. , And switching control of full load operation or no load operation of the compressor body is performed based on the changed upper limit set value and lower limit set value.
このように本発明においては、吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切り換えるので、余分な電力を消費せず、省エネ効果を得ることができる。また、吐出配管系統の末端圧力(及び圧力損失)の演算基礎となる使用空気量を、圧縮機本体の吐出側圧力の変化率より連続的に算出するため、使用空気量が大きく変動するような場合にも対応することができ、例えばエアスプレイ等の用途に用いることができる。したがって、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れる。 As described above, in the present invention, the full load operation or the no load operation of the compressor body is switched so that the terminal pressure of the discharge piping system falls within a predetermined setting range, so that an extra energy is not consumed and an energy saving effect is obtained. be able to. In addition, since the amount of air used, which is the basis for calculating the end pressure (and pressure loss) of the discharge piping system, is continuously calculated from the rate of change in the discharge side pressure of the compressor body, the amount of air used varies greatly. The case can be dealt with. For example, it can be used for applications such as air spraying. Therefore, it is possible to deal with fluctuations in the amount of air used while obtaining an energy saving effect, and the application can be expanded.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記圧縮機本体における全負荷運転の時間割合から使用空気量を演算する第2の使用空気量演算手段と、この第2の使用空気量算出手段で算出した使用空気量に基づいて前記吐出配管系統の容量を演算する配管容量演算手段とを備える。 (2) In the above (1), preferably, the second used air amount calculating means for calculating the used air amount from the time ratio of full load operation in the compressor main body, and the second used air amount calculating means. Piping capacity calculating means for calculating the capacity of the discharge piping system based on the calculated amount of air used.
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記末端圧力演算手段は、任意の使用空気量における前記吐出配管系統の圧力損失を設定入力することにより、前記第1の使用空気量演算手段で算出した使用空気量に基づいて前記吐出配管系統の圧力損失を算出する。 (3) In the above (1) or (2), preferably, the terminal pressure calculation means sets and inputs the pressure loss of the discharge piping system at an arbitrary amount of air used, whereby the first amount of air used The pressure loss of the discharge piping system is calculated based on the amount of air used calculated by the calculation means.
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記末端圧力演算手段は、前記圧縮機本体の全負荷運転から無負荷運転への切換時に前記圧力検出手段で検出した圧力差により、前記圧縮機本体の全負荷運転時の前記吐出配管系統における空気槽までの圧力損失を求める。 (4) In any one of the above (1) to (3), preferably, the terminal pressure calculation means is detected by the pressure detection means when the compressor body is switched from full load operation to no load operation. The pressure loss up to the air tank in the discharge piping system during the full load operation of the compressor body is obtained from the pressure difference.
本発明によれば、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while obtaining the energy-saving effect, it can respond to the fluctuation | variation of use air amount, and can expand an application.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態の全体構成を表す概略図である。なお、この図1において、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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an embodiment of the screw compressor of the present invention. In FIG. 1, the solid arrow represents the air flow, and the dotted arrow represents the electric signal flow.
図1において、吸込みフィルタ1を介し吸い込んだ空気(大気)を圧縮するスクリュー圧縮機本体2と、この圧縮機本体2の吸込側に設けた吸込み絞り弁3と、圧縮機本体2で生成した圧縮空気を使用先に供給する吐出配管系統4と、制御装置5とが備えられている。吐出配管系統4には、逆止弁6と、この逆止弁6の上流側から分岐して前記吸込み絞り弁3に連通するバイパス配管7と、このバイパス配管7に設けられ連通・遮断状態に切り換え可能な制御弁8と、逆止弁6の下流側に設けられ圧縮機本体2の吐出側圧力を検出する圧力センサ9と、十分な容量を有する空気槽10とが設けられている。なお、吸込みフィルタ1、圧縮機本体2、吸込み絞り弁3、制御装置5、逆止弁6、バイパス配管7、制御弁8、圧力センサ9等は筐体(図示せず)内に収納され、圧縮機ユニット11として構成されている。
In FIG. 1, a
制御装置5は、まず第1の機能(運転制御手段)として、圧力センサ9から入力された検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出側圧力が上限設定値PU(詳細は後述)に達すると、生成した制御信号(電気信号)を出力して制御弁8を連通状態とし、吸込み絞り弁3に圧縮空気を供給して吸込みフィルタ1から圧縮機本体2への空気吸込みを遮断する。これにより、圧縮機本体2を無負荷運転に切り換えるようになっている。また制御装置5は、吐出側圧力が下限設定値PD(詳細は後述)に達すると、生成した制御信号を出力して制御弁8を遮断状態とし、圧縮機本体2を全負荷運転に切り換えるようになっている。
First, as a first function (operation control means), the control device 5 performs a predetermined calculation process on the detection signal input from the pressure sensor 9, and sets the discharge side pressure to the upper limit set value P U (details will be described later). When it reaches, the generated control signal (electrical signal) is output to bring the control valve 8 into communication, and compressed air is supplied to the
ここで本実施形態の大きな特徴として、制御装置5は、第2の機能(使用空気量演算手段及び末端圧力演算手段)として、例えば圧縮機本体2の無負荷運転時に圧力センサ9で検出した吐出側圧力の変化率から使用空気量Qsを算出し、この算出した使用空気量Qsに基づいて吐出配管系統4の圧力損失ΔPを算出し、吐出配管系統4の末端部4aでの圧力(以降、末端圧力と称す)を算出するようになっている。
Here, as a major feature of the present embodiment, the control device 5 uses, for example, a discharge detected by the pressure sensor 9 during no-load operation of the
吐出配管系統4の圧力損失ΔP(詳細には、吐出配管系統4における圧力センサ9の検出部4bから末端部4aまでの圧力損失)は、圧力センサ9の検出部4bから空気槽10までの第1圧力損失ΔP1と、空気槽10から末端部4aまでの第2圧力損失ΔP2の合計となる。圧縮機本体2の無負荷運転時には圧力センサ9の検出する吐出側圧力が空気槽10内の圧力とほぼ同じになるため、圧縮機本体2の全負荷運転から無負荷運転への切換時(又は無負荷運転から全負荷運転への切換時)に圧力センサ9で検出した吐出側圧力の差圧が上記第1圧力損失ΔP1として求められる。次に、上記第2圧力損失ΔP2の演算方法の詳細について順を追って説明する。
The pressure loss ΔP of the discharge piping system 4 (specifically, the pressure loss from the
図2は、上記制御装置5における使用空気量Qsの演算方法を説明するための図であり、圧縮機本体2の全負荷運転及び無負荷運転の1サイクルにおける吐出側圧力の経時変化の一例を表している。
Figure 2 is a diagram for explaining a calculation method of using the air amount Q s of the control unit 5, an example of the temporal change of the discharge pressure of the full load operation and one cycle of no-load operation of the
この図2において、圧縮機本体2の全負荷運転時は、吐出側圧力が単調増加し、無負荷運転に切り換えられると、吐出側圧力が単調減少するようになっている。そして制御装置5は、例えば圧縮機本体2の無負荷運転時に、圧力センサ9からの検出信号により所定の時間間隔(t2−t1)(=例えば1秒間隔)における吐出側圧力の変化率|Pf−Pi|/(t2−t1)を連続的に算出する。そして、下記の式(1)を用いて使用空気量Qsを算出するようになっている。
Qs=A1×C×|Pf−Pi|/(t2−t1)・・・(1)
A1:係数(詳細は後述)、C:吐出配管系統4の容量
なお、この式(1)は、空気槽の容量計算式である下記の式(2)を変形したものである。
C=Qs×(t2−t1)/{(TS/PS)×|Pf/Tf−Pi/Ti|}
=Qs×(t2−t1)/{A1×|Pf−Pi|}・・・(2)
TS:吸気の絶対温度、PS:吸気の絶対圧力
Ti,Tf:任意の時間t1,t2における空気槽内の絶対温度
Pi,Pf:任意の時間t1,t2における空気槽内の絶対圧力
但し、Ps=0.1013MPa(大気圧)、Ts=293K、Tf=Ti=303Kと仮定し、A1=9.54587である。
In FIG. 2, the discharge side pressure increases monotonously during full load operation of the
Q s = A 1 × C × | P f −P i | / (t 2 −t 1 ) (1)
A 1 : Coefficient (details will be described later), C: Capacity of the discharge piping system 4 This expression (1) is a modification of the following expression (2), which is a capacity calculation formula of the air tank.
C = Q s × (t 2 −t 1 ) / {(T S / P S ) × | P f / T f −P i / T i |}
= Q s × (t 2 −t 1 ) / {A 1 × | P f −P i |} (2)
T S : Absolute temperature of the intake air, P S : Absolute pressure of the intake air T i , T f : Absolute temperature in the air tank at any time t 1 , t 2 P i , P f : Any time t 1 , t 2 However, it is assumed that Ps = 0.0103 MPa (atmospheric pressure), Ts = 293 K, Tf = Ti = 303 K, and A 1 = 9.55457.
また、上記の式(1)における吐出配管系統4の容量Cは、操作者が設定入力してもよいし、例えば圧縮機本体2の無負荷運転時、任意の使用空気量Qsにおける吐出側圧力の変化率がわかれば、式(2)より求めることができる。本実施形態による制御装置5は、第3の機能(第2の使用空気量演算手段及び配管容量演算手段)として、吐出配管系統4の容量Cを算出することができる。すなわち、例えば圧縮機本体2の全負荷運転及び無負荷運転の1サイクル終了後に、その1サイクルにおける全負荷運転の時間割合を算出し、その全負荷運転の時間割合に圧縮機本体2の最大吐出空気量Qd_maxを乗じることで、使用空気量Qsが求められる。また、圧縮機本体2の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率は、例えば(PU−PD)/(圧縮機本体2の無負荷運転時間)で求められ(前述の図2参照)、これらを式(2)に入力して吐出配管系統4の容量Cを算出することができる。
Further, the capacity C of the discharge piping system 4 in the above formula (1) may be set and inputted by an operator, for example, when the compressor
そして制御装置5は、圧縮機本体2の無負荷運転時に上記の式(1)を用いて算出した使用空気量Qsを、下記の式(3)に入力して吐出配管系統4の例えば第2圧力損失ΔP2を算出するようになっている。
The control unit 5, a compressor using air quantity Q s calculated using the above equation (1) during no-load operation of the
ΔP2=ΔP2i×Qs 2/Qsi 2・・・(3)
Qsi:任意の使用空気流量
ΔP2i:任意の使用空気量における吐出配管系統4の第2圧力損失
なお、この式(3)は、配管の圧力損失計算式である下記の式(4)より導き出されたものである。
ΔP2=0.39×10−4×μ・(L/d)・{γ×v2/(2×g)}
=A2・v2
=A3・Qs 2 ・・・(4)
μ:配管の摩擦係数、L:配管の長さ、d:配管の内径
γ:空気(流体)の密度、v:空気の平均速度、g:重力加速度
A2,A3:係数
式(4)に任意の使用空気量Qsiにおける吐出配管系統4の第2圧力損失ΔP2iを入力することで、A3=ΔP2i/Qs 2が求められ、上記の式(3)が導き出される。すなわち、例えば最大使用空気流量Qs_maxにおける吐出配管系統4の第2圧力損失の最大値ΔP2_maxさえわかれば、配管の摩擦係数μ、配管の長さL、配管の内径d、空気(流体)の密度γ、及び空気の平均速度v等を設定入力する必要は生じない。なお、実際には、空気密度γは、圧力によって変動するため、圧力センサ9で検出する吐出側圧力から空気槽10内の圧力を換算し、その圧力補正係数をかけてもよい。
ΔP 2 = ΔP 2i × Q s 2 / Q si 2 (3)
Q si : Arbitrary use air flow rate ΔP 2i : Second pressure loss of the discharge piping system 4 at any use air amount This equation (3) is obtained from the following equation (4), which is a calculation formula for the pressure loss of the piping. It has been derived.
ΔP 2 = 0.39 × 10 −4 × μ · (L / d) · {γ × v 2 / (2 × g)}
= A 2 · v 2
= A 3 · Q s 2 (4)
μ: friction coefficient of piping, L: length of piping, d: inner diameter of piping γ: density of air (fluid), v: average velocity of air, g: acceleration of gravity A2, A3: coefficient Arbitrary in equation (4) By inputting the second pressure loss ΔP 2i of the discharge piping system 4 at the used air amount Q si , A 3 = ΔP 2i / Q s 2 is obtained, and the above equation (3) is derived. That is, for example knowing only the maximum value [Delta] P 2_Max the second pressure loss of the discharge pipe system 4 at the maximum use air flow Q s_max, the friction coefficient of the pipe mu, the length of the pipe L, the inner diameter d of the pipe, the air (fluid) There is no need to set and input the density γ and the average velocity v of air. In practice, since the air density γ varies depending on the pressure, the pressure in the
以上のようにして制御装置5は、圧縮機本体の無負荷運転時に圧力センサ9からの検出信号により吐出側圧力の変化率|Pf−Pi|/(t2−t1)を連続的に算出し、式(1)を用いて使用空気量Qsを連続的に算出し、式(3)を用いて吐出配管系統4の第2圧力損失ΔP2を算出する。そして、上述したように圧縮機本体2の無負荷運転時は吐出側圧力が空気槽10内の圧力と同じとなるため、吐出側圧力から第2圧力損失ΔP2を差し引いた値が吐出配管系統4の末端圧力となる。そして、制御装置5は、吐出配管系統4の末端圧力が所定の設定値以上となるように、吐出側圧力の下限設定値PDを、末端圧力の所定の設定値に第2圧力損失ΔP2を加算した値へと変更する。また例えば、吐出側圧力の上限設定値PUを、変更後の下限設定値PDに所定の圧力制御幅を加算した値へと変更するようになっている。
As described above, the control device 5 continuously changes the discharge-side pressure change rate | P f −P i | / (t 2 −t 1 ) based on the detection signal from the pressure sensor 9 during no-load operation of the compressor body. Then, the used air amount Q s is continuously calculated using the equation (1), and the second pressure loss ΔP 2 of the discharge piping system 4 is calculated using the equation (3). Since the discharge side pressure is the same as the pressure in the
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。図3は、本実施形態による圧縮機本体2の吐出側圧力及び対応する吐出配管系統4の末端圧力の経時変化を表すタイムチャートである。なお、この図3において、圧縮機本体2の吐出側圧力は実線で表し、吐出配管系統4の末端圧力は二点鎖線で表している。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. FIG. 3 is a time chart showing temporal changes in the discharge side pressure of the
図3において、圧縮機本体2の最大吐出空気量Qd_max=6.4m3/minに設定し、使用空気量Qs(後述するが、Qs=3.2m3/min)が変動しない場合を例にとって表している。この圧縮機本体2の最大吐出空気量Qd_max=6.4m3/min、吐出側圧力の初期の上限設定値PU0=0.69MPa、初期の下限設定値PD0=0.59MPa(すなわち、上限設定値と下限設定値の幅である圧力制御幅0.1MPa)が、制御装置5に予め設定記憶されている。なお、最大使用空気量Qs_max=6.4m3/minとした場合の吐出配管系統4の最大圧力損失ΔPmax=0.15MPaであり、すなわち吐出配管系統4の末端圧力は0.44MPa以上とされている。これらの数値も制御装置5に予め設定記憶されている。
In FIG. 3, when the maximum discharge air amount Q d — max of the compressor
まずスクリュー圧縮機を運転開始すると、圧縮機本体2の全負荷運転により吐出側圧力が上昇する(ブロックA)。圧力センサ9で検出した吐出側圧力が初期の上限設定値PU0=0.69MPaに達すると、制御装置5からの制御信号に応じて制御弁8が連通状態となり、圧縮機本体2を無負荷運転に切り換える。その結果、圧縮機本体2の吐出側圧力が吐出配管系統4の第1圧力損失ΔP1のぶんだけ急激に下降し、その後、徐々に下降する(ブロックB)。
First, when the operation of the screw compressor is started, the discharge-side pressure increases due to the full load operation of the compressor body 2 (block A). When the discharge-side pressure detected by the pressure sensor 9 reaches the initial upper limit set value P U0 = 0.69 MPa, the control valve 8 is in communication according to the control signal from the control device 5, and the
圧力センサ9で検出した吐出側圧力が初期の下限設定値PU0=0.59MPaに達すると、制御装置5からの制御信号に応じて制御弁8が遮断状態となり、圧縮機本体2を全負荷運転に切り換える。その結果、圧縮機本体2の吐出側圧力が吐出配管系統4の第1圧力損失ΔP1のぶんだけ急激に上昇し、その後、徐々に上昇する(ブロックC)。
When the discharge-side pressure detected by the pressure sensor 9 reaches the initial lower limit set value P U0 = 0.59 MPa, the control valve 8 is turned off according to the control signal from the control device 5 and the
制御装置5は、圧縮機本体2の全負荷運転から無負荷運転への切換時(ブロックA→B)又は無負荷運転から全負荷運転への切換時(ブロックB→C)に、圧力センサ9で検出した吐出側圧力の差圧(0.05MPa)を吐出配管系統4の第1圧力損失ΔP1として記憶する。これにより、例えば吐出配管系統4における空気槽10の配置が変わるような場合でも、空気槽10までの第1圧力損失ΔP1を求めることができる。なお、最大使用空気量Qs_max=6.4m3/minとした場合の吐出配管系統4の第2圧力損失の最大値ΔP2_max=0.15−0.05=0.1MPaとなる。
When the
また制御装置5は、無負荷運転時間(0.5min)及び全負荷運転時間(0.5min)を記憶するとともに、1サイクル終了後(ブロックB,Cの終了後)、その1サイクル運転時間における無負荷運転時間の割合(=0.5min/1min=0.5)に圧縮機本体2の最大吐出空気量Qd_max=6.4m3/minを乗じて使用空気量Qs(=0.5×6.4m3/min=3.2m3/min)を算出し、この算出した使用空気量Qsから上記式(2)を用いて吐出配管系統4の容量C(=約3.35m3)を算出し記憶する。
The control device 5 stores the no-load operation time (0.5 min) and the full-load operation time (0.5 min), and after the end of one cycle (after the end of blocks B and C), Multiply the ratio of no-load operation time (= 0.5 min / 1 min = 0.5) by the maximum discharge air amount Q d_max = 6.4 m 3 / min of the
その後、圧力センサ9で検出した吐出圧力が初期の上限設定値PD0=0.69MPaまで達すると、上記同様に圧縮機本体2が無負荷運転に切り換えられて、吐出側圧力が第1圧力損失ΔP1のぶんだけ急激に下降し、その後、徐々に下降する(ブロックD)。このとき、制御装置5は、圧力センサ9で検出した吐出側圧力の変化率及び上記記憶した吐出配管系統4の容量C(=約3.35m3)から上記式(1)を用いて使用空気量Qs(=3.2m3/min)を連続的に算出する。これにより、詳細は図示しないが、使用空気量Qsが大きく変動する場合にも対応して使用空気量Qsを算出することができる。
Thereafter, when the discharge pressure detected by the pressure sensor 9 reaches the initial upper limit set value P D0 = 0.69 MPa, the
制御装置5は、算出した使用空気量Qs=3.2m3/min等(及び最大使用空気量Qs_max=6.4m3/minとした場合の吐出配管系統4の第2圧力損失の最大値ΔP2_max=0.1MPa)から、上記式(3)を用いて吐出配管系統4の第2圧力損失ΔP2(=0.025MPa)を算出する。そして、制御装置5は、吐出配管系統4の末端圧力が0.44MPa以上となるように、吐出側圧力の下限設定値PDを、0.44MPaに第2圧力損失ΔP2=0.025を加算した値(0.465MPa)に変更し、吐出側圧力の上限設定値PUを、変更した下限設定値PD=0.465MPaに圧力制御幅0.1MPaを加算した値(0.565MPa)に変更する。 The control device 5 calculates the maximum second pressure loss of the discharge piping system 4 when the calculated use air amount Q s = 3.2 m 3 / min or the like (and the maximum use air amount Q s_max = 6.4 m 3 / min). From the value ΔP 2 — max = 0.1 MPa), the second pressure loss ΔP 2 (= 0.025 MPa) of the discharge piping system 4 is calculated using the above equation (3). Then, the control unit 5 as end pressure in the discharge piping system 4 is equal to or greater than 0.44 MPa, the lower limit set value P D of the discharge-side pressure, the second pressure loss [Delta] P 2 = 0.025 to 0.44 MPa The value is changed to the added value (0.465 MPa), and the upper limit set value P U for the discharge side pressure is added to the changed lower limit set value P D = 0.465 MPa by the pressure control width 0.1 MPa (0.565 MPa). Change to
その結果、吐出側圧力が下限設定値PD=0.465MPaに下降するまで(言い換えれば、吐出配管系統4の末端圧力が0.44MPaに下降するまで)、圧縮機本体2の無負荷運転が継続される。そして、使用空気量Qs=3.2m3/minで安定する場合、制御装置5が吐出側圧力の上限設定値PU=0.565MPa及び下限設定値PD=0.465MPaに基づいて、圧縮機本体2を全負荷運転又は無負荷運転に切り換える(ブロックE)。
As a result, until the discharge side pressure drops to the lower limit set value P D = 0.465 MPa (in other words, until the end pressure of the discharge piping system 4 drops to 0.44 MPa), the no-load operation of the
このように本実施形態においては、吐出配管系統4の末端圧力が所定の設定範囲(0.44〜0.54MPa)となるように、圧縮機本体2の全負荷運転又は無負荷運転を切り換えるので、余分な電力を消費せず、省エネ効果を得ることができる。また、吐出配管系統4の末端圧力(及び圧力損失ΔP)の演算基礎となる使用空気量Qsを、例えば圧縮機本体2の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率から連続的に演算するので、使用空気量Qsが大きく変動する場合にも対応することができ、例えばエアスプレイ等の用途に用いることができる。したがって、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れる。
Thus, in the present embodiment, the full load operation or the no load operation of the
また、本実施形態においては、吐出側圧力の上限設定値PU及び下限設定値PDを圧力制御幅(0.1MPa)が変わらないように変更するので、圧縮機本体2の1サイクル運転時間(1min)も維持される。これにより、サイクル頻度が増大することなく、圧縮機本体2の部品消耗を抑えることができる。
In the present embodiment, since changing the upper limit set value P U and the lower limit set value P D of the discharge-side pressure so that the unchanged pressure control range (0.1 MPa), 1-cycle operation time of the compressor body 2 (1 min) is also maintained. Thereby, parts consumption of the compressor
また、例えば吐出配管系統4の末端部4aに圧力センサを設け、この圧力センサで検出した末端圧力を検出信号として制御装置5に出力するような場合に比べ、部品点数を削減してコスト低減を図ることができる。また、既設のスクリュー圧縮機にも容易に適用することができる。 Further, for example, compared with a case where a pressure sensor is provided at the end portion 4a of the discharge piping system 4 and the end pressure detected by the pressure sensor is output to the control device 5 as a detection signal, the number of parts is reduced and the cost is reduced. Can be planned. Moreover, it can be easily applied to an existing screw compressor.
なお、本実施形態においては、制御装置5は、圧縮機本体2の無負荷運転時において圧力センサ9で検出した吐出側圧力の変化率から使用空気量Qsを演算する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば圧縮機本体2の全負荷運転時における吐出側圧力の変化率から使用空気量Qsを演算してもよいし、また、例えば無負荷運転時及び全負荷運転時の両方において行ってもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the control device 5 has been described by taking as an example a case where the operating air amount Q s is calculated from the rate of change of the discharge side pressure detected by the pressure sensor 9 during no-load operation of the
また、本実施形態においては、吐出配管系統4における圧力センサ9の検出部4bを逆止弁6と空気槽10との間に配置した場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば圧力センサ9を空気槽10等に設けて圧力センサ9が空気槽10内の圧力を検出してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
Moreover, in this embodiment, although the case where the
また、本実施形態においては、吐出配管系統4に空気槽10を設けた構成を例にとって説明したが、これに限られず、例えばクーラ、ドライヤ、フィルタ等を設けてもよいことは言うまでもない。
Moreover, in this embodiment, although demonstrated taking the case of the structure which provided the
2 圧縮機本体
4 吐出配管系統
5 制御装置(第1の使用空気量演算手段、末端圧力演算手段、運転制御手段、第2の使用空気量演算手段、配管容量演算手段)
9 圧力センサ(圧力検出手段)
10 空気槽
C 吐出配管系統の容量
Qs 使用空気量
ΔP 吐出配管系統の圧力損失
2 Compressor body 4 Discharge piping system 5 Control device (first use air amount calculation means, terminal pressure calculation means, operation control means, second use air amount calculation means, pipe capacity calculation means)
9 Pressure sensor (pressure detection means)
10 Air tank C Capacity of discharge piping system Q s Used air amount ΔP Pressure loss of discharge piping system
Claims (4)
前記圧力検出手段で検出した吐出側圧力の変化率から使用空気量を演算する第1の使用空気量演算手段と、
この第1の使用空気量演算手段で算出した使用空気量に基づいて、前記圧縮機本体に接続された吐出配管系統の圧力損失を算出し、前記吐出配管系統の末端圧力を演算する末端圧力演算手段と、
この末端圧力演算手段で算出した前記吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように、前記圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切換制御する運転制御手段とを備えたことを特徴とするスクリュー圧縮機。 In the pressure detection means for detecting the discharge side pressure of the compressor body, and the screw compressor that switches to full load operation or no load operation according to the discharge side pressure detected by this pressure detection means,
First operating air amount calculating means for calculating the operating air amount from the rate of change of the discharge side pressure detected by the pressure detecting means;
End pressure calculation for calculating the pressure loss of the discharge piping system connected to the compressor body and calculating the end pressure of the discharge piping system based on the usage air amount calculated by the first operating air amount calculation means. Means,
Operation control means for switching and controlling full-load operation or no-load operation of the compressor body so that the end pressure of the discharge piping system calculated by the end pressure calculation means falls within a predetermined setting range. A featured screw compressor.
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