JP2011102668A - Surge detector and surge detecting method of turbo refrigerator - Google Patents

Surge detector and surge detecting method of turbo refrigerator Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surge detector and a surge detecting method of a turbo refrigerator accurately detecting a surge while monitoring the operating current to a motor that drives a turbo compressor in the variable speed turbo refrigerator. <P>SOLUTION: The surge detector of the turbo refrigerator provided with the turbo compressor driven by the motor includes: a rate of change of current detecting means (a differentiation circuit 31) detecting the rate of change of the operating current to the motor; and a surge detecting means (a comparing circuit 33, an off-delay circuit 34, and an on-delay circuit 36) detecting a surge from the rate of change of current detected by the rate of change of current detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボ冷凍機のサージング検出装置、及びサージング検出方法に関し、特に可変速駆動のターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機に好適なサージング検出装置、及びサージング検出方法に関するものである。   The present invention relates to a surging detection device and a surging detection method for a turbo refrigerator, and more particularly to a surging detection device and a surging detection method suitable for a turbo refrigerator including a variable speed drive turbo compressor.

ターボ冷凍機は、遠心力により冷媒ガスを圧縮するその原理上、不凝縮性ガスの浸入や冷却水温度の異常上昇、極端な低負荷運転などの要因による高ヘッド・低風量運転などの場合に、サージングを発生することがある。また、可変速駆動のターボ圧縮機を備えた冷凍機の場合、回転速度制御の不具合等による回転速度低下などの場合、サージングを発生することがある。サージング現象が発生すると、多大な騒音、過大なスラスト荷重等による軸受の寿命低下や損傷、冷水温度の急激な乱高下等、さまざまな不具合を生じる。そのため、サージングが発生した場合には速やかにこれを検出し、警報の発報や装置の停止、回転速度の修正等、必要な保護処置を講じることが不可欠である。   Turbo chillers compress refrigerant gas by centrifugal force, and in the case of high head / low airflow operation due to factors such as ingress of non-condensable gas, abnormal rise in cooling water temperature, extreme low load operation, etc. Surging may occur. Further, in the case of a refrigerator equipped with a variable speed drive turbo compressor, surging may occur in the case of a decrease in rotational speed due to a malfunction in rotational speed control or the like. When the surging phenomenon occurs, various problems such as a decrease in bearing life and damage due to excessive noise, excessive thrust load, etc., and sudden fluctuations in the chilled water temperature occur. For this reason, when surging occurs, it is essential to promptly detect it and take necessary protective measures such as issuing an alarm, stopping the device, and correcting the rotation speed.

従来のターボ冷凍機では、ターボ圧縮機を駆動する電動機の電流値の変化よりサージングを検出する方法がある。即ち、ターボ冷凍機がサージングを発生した場合、ターボ圧縮機のトルクが周期的に変化するため、該ターボ圧縮機を駆動する電動機の電流値が周期的に変化することが知られている。このため、あらかじめ電動機の運転電流の変動許容範囲を定めておき、この範囲を超えて運転電流が規定回数以上変動した場合、警報を発するという方法である。   In a conventional centrifugal chiller, there is a method for detecting surging based on a change in the current value of an electric motor that drives a turbo compressor. That is, it is known that when the turbo chiller generates surging, the torque of the turbo compressor changes periodically, and therefore the current value of the electric motor that drives the turbo compressor changes periodically. For this reason, an allowable range of fluctuation of the operating current of the electric motor is determined in advance, and an alarm is issued when the operating current fluctuates more than a specified number of times exceeding this range.

特公平8−16563号公報Japanese Patent Publication No.8-16563

しかしながら、近年一般化した可変速のターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機では、ターボ圧縮機の運転速度が変化することにより平常の運転中でも運転電流が大きく変化するため、運転電流の電流許容範囲を定めることが難しい。そのため、新たな的確にサージングを検出できるサージング検出手段が必要となった。   However, in a centrifugal chiller equipped with a variable speed turbo compressor that has been generalized in recent years, the operating current greatly changes even during normal operation due to changes in the operating speed of the turbo compressor. It is difficult to determine. For this reason, a surging detecting means capable of detecting surging with high accuracy is required.

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、可変速ターボ冷凍機のターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流を監視してサージングを的確に検出できるターボ冷凍機のサージング検出装置、及びサージング検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and a surging detection device for a turbo chiller capable of accurately detecting surging by monitoring the operating current of an electric motor that drives the turbo compressor of the variable speed turbo chiller, and the surging An object is to provide a detection method.

上記の課題を解決するために本発明は、電動機で駆動されるターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機のサージング検出装置であって、電動機の運転電流の変化率を検出する電流変化率検出手段と、電流変化率検出手段で検出した電流変化率からサージングを検出するサージング検出手段とを設けたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a surging detection device for a turbo chiller including a turbo compressor driven by an electric motor, and a current change rate detecting means for detecting a change rate of an operating current of the electric motor. And surging detection means for detecting surging from the current change rate detected by the current change rate detection means.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出装置において、電流変化率検出手段で検出した電流変化率が規定された範囲外となることが、規定以上の頻度となる場合にサージングが発生したと判断するサージング判断手段を設けたことを特徴とする。   Further, in the surging detection device for a turbo chiller according to the present invention, surging occurs when the current change rate detected by the current change rate detecting means is out of a specified range, and the frequency exceeds a specified value. Surging judgment means for judging that is provided.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出装置において、電流変化率には電動機の運転電流検出信号を微分器で微分した値を用いることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the surging detection device for a turbo chiller, a value obtained by differentiating an operating current detection signal of an electric motor with a differentiator is used as a current change rate.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出装置において、電流変化率検出手段は、規定時間おきに計測した電動機の運転電流の電流値比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the surging detection device for a turbo chiller, the current change rate detecting means detects the current change rate based on a current value ratio or difference of the operating current of the motor measured at a specified time. To do.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出装置において、電流変化率検出手段は、規定の時間内に検出された電動機の運転電流の最大値と最小値との比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とする。   According to the present invention, in the surging detection apparatus for a turbo chiller, the current change rate detection means is configured to determine a current change rate based on a ratio or difference between a maximum value and a minimum value of the motor operating current detected within a specified time. Is detected.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出装置において、電流変化率検出手段は、電動機の運転電流の上昇若しくは下降の開始時点と、上昇若しくは下降の終了時点の電流値との比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とする。   Further, in the surging detection device for a turbo chiller according to the present invention, the current change rate detecting means is a ratio or difference between a start point of increase or decrease of the operating current of the motor and a current value at the end point of increase or decrease. In this case, the current change rate is detected.

また、本発明は、上記ターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機のサージング検出方法であって、電動機の運転電流の変化率を検出し、該電流変化率からサージングを検出することを特徴とする。   The present invention is also a surging detection method for a turbo chiller equipped with the above turbo compressor, characterized in that a rate of change in operating current of the motor is detected and surging is detected from the rate of change in current.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出方法において、電流変化率が規定された範囲外となることが、規定以上の頻度となる場合にサージングが発生したと判断することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the surging detection method for a turbo chiller described above, it is determined that surging has occurred when the rate of change in current is out of a specified range and the frequency exceeds a specified value. .

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出方法において、電流変化率には電動機の運転電流検出信号を微分器で微分した値を用いることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the surging detection method for a turbo refrigerator, a value obtained by differentiating an operating current detection signal of an electric motor with a differentiator is used as a current change rate.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出方法において、電流変化率は、規定時間おきに計測した電動機の運転電流の電流値比若しくは差により検出することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the turbo chiller surging detection method, the current change rate is detected by a current value ratio or a difference in operating current of the electric motor measured every specified time.

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出方法において、電流変化率は、規定の時間内に検出された電動機の運転電流の最大値と最小値との比若しくは差により検出することを特徴とする。   Also, in the surging detection method for a turbo chiller according to the present invention, the current change rate is detected by a ratio or difference between a maximum value and a minimum value of the motor operating current detected within a specified time. And

また、本発明は、上記ターボ冷凍機のサージング検出方法において、電流変化率は、電動機の運転電流の上昇若しくは下降の開始時点と、上昇若しくは下降の終了時点の電流値との比若しくは差により検出することを特徴とする。   In the turbo chiller surging detection method according to the present invention, the current change rate is detected by a ratio or difference between a current value at the start or rise of the operating current of the motor and a current value at the end of the rise or fall. It is characterized by doing.

本発明は、ターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流の電流変化率からサージングを検出するので、可変速のターボ冷凍機のサージングを的確に検出できる。   According to the present invention, surging is detected from the current change rate of the operating current of the electric motor that drives the turbo compressor, so that surging of the variable speed turbo refrigerator can be accurately detected.

図1は本発明に係るサージング検出装置、及びサージング検出方法を適用するターボ冷凍機の概略構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a turbo chiller to which a surging detection apparatus and a surging detection method according to the present invention are applied. 図2は本発明に係るターボ冷凍機のサージング検出装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a surging detection device for a turbo refrigerator according to the present invention. 図3は本発明に係るターボ冷凍機のサージング検出方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a surging detection method for a turbo refrigerator according to the present invention. 図4は本発明に係るターボ冷凍機のサージング検出方法を説明するためのサージング発生中の電動機の電流値、電流変化率を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a current value and a current change rate of an electric motor during surging for explaining a surging detection method for a turbo refrigerator according to the present invention. 図5はターボ冷凍機のサージング発生中の電動機の電流変動を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing fluctuations in the electric current of the electric motor during the occurrence of surging of the centrifugal chiller. 図6はターボ冷凍機のサージング以外の電流変動(負荷変動等)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing current fluctuations (load fluctuations, etc.) other than surging of the centrifugal chiller.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係るサージング検出装置は、ターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流を監視し、該運転電流の急変(急低下と急上昇)を検出することにより、サージングを検出する。ここで、急変の検出は、規定時間ごとに計測した運転電流の変化率が、予め定められた変化率の範囲外となる場合に急変と判断するのが良い。また、サージング検出装置は、この急変が規定時間内に何回発生したかを計数し、これが予め定められた回数を超過した場合にサージングが発生したと判断する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The surging detection apparatus according to the present invention detects the surging by monitoring the operating current of the electric motor that drives the turbo compressor and detecting a sudden change (abrupt decrease and rapid increase) of the operating current. Here, the detection of a sudden change is preferably determined as a sudden change when the change rate of the operating current measured at each specified time is outside the range of the predetermined change rate. Also, the surging detection device counts how many times this sudden change has occurred within a specified time, and determines that surging has occurred when this number exceeds a predetermined number of times.

なお、変化率が規定範囲外となることは、変化率の絶対値が規定値以上となることにより判断することが実務上は好ましい。以下、変化率が規定範囲外となることと、変化率の絶対値が規定値を超えることとは同義として扱う。ターボ冷凍機にサージングが発生し、それをサージング検出装置が検出した場合、サージング検出装置はまず警報を発するのが良い。それにあわせて、ターボ冷凍機(ターボ圧縮機を駆動する電動機)を停止させてもよい。ターボ圧縮機が可変速機である場合には、回転速度を増大させることでサージングを解消することとしても良い。   In practice, it is preferable to determine that the rate of change is out of the specified range when the absolute value of the rate of change is equal to or greater than the specified value. Hereinafter, the fact that the rate of change is outside the specified range and the absolute value of the rate of change exceeding the specified value are treated as synonymous. When surging occurs in the turbo chiller and the surging detection device detects it, the surging detection device should first issue an alarm. Accordingly, the turbo chiller (the electric motor that drives the turbo compressor) may be stopped. When the turbo compressor is a variable speed machine, surging may be eliminated by increasing the rotation speed.

以下、具体的にサージング検出方法を説明する。
〔第1のサージング検出方法〕
第1のサージング検出方法では、サージング検出装置は装置に設けられた微分器(微分回路)によりターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流を微分し、電流の変化率を監視する。サージング検出装置内の急変検出器は、微分された電流値が規定範囲を外れた場合、これを電流の「急変」とし、規定時間のパルス信号を発生する。このパルス信号はターボ圧縮機の特性にも拠るが、通常は数十秒から数分である。
Hereinafter, the surging detection method will be specifically described.
[First Surging Detection Method]
In the first surging detection method, the surging detection device differentiates the operating current of the electric motor that drives the turbo compressor by a differentiator (differential circuit) provided in the apparatus, and monitors the rate of change of the current. When the differentiated current value falls outside the specified range, the sudden change detector in the surging detection device sets this as a “sudden change” of the current, and generates a pulse signal for a specified time. Although this pulse signal depends on the characteristics of the turbo compressor, it is usually several tens of seconds to several minutes.

ターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流の急変が、運転開始や温度変化等による一過性のものである場合、パルスは連続して発生しないために、規定時間経過後、パルス信号は消滅する。しかし、サージングが発生した場合には電流の急変が周期的に発生するため、パルス信号は連続して発生して消滅しない。   If a sudden change in the operating current of the motor that drives the turbo compressor is transient due to the start of operation or temperature change, etc., the pulse does not occur continuously, so the pulse signal disappears after the specified time has elapsed. . However, when surging occurs, sudden changes in current occur periodically, so that pulse signals are generated continuously and do not disappear.

ここで、サージング検出装置は、パルスが規定時間以上連続した場合に、これをサージングと検出する。これにより、規定時間内に一定以上頻度での電流急変が発生したことを検出し、これを以ってサージングが発生したと判断することができる。   Here, the surging detection device detects this as surging when the pulse continues for a specified time or more. As a result, it is possible to detect that a sudden current change occurs at a certain frequency within a specified time, and to determine that surging has occurred.

〔第2のサージング検出方法〕
第2のサージング検出方法では、サージング検出装置は検出開始後、第1の規定時間(検出期間)の間、第2の規定時間(検定時間)ごとに、ターボ圧縮機を駆動する電動機の電流値を調べ、その変化率を計算する。この変化率が規定範囲外となった場合、この検定時間内の検定結果を真とし、範囲内である場合は偽とする。この検定を検出期間の間連続して繰り返し、検定結果が真となった回数を計数する。この計数結果が規定回数を上回った場合、サージング検出装置はこれを以ってサージングが発生したと判断することができる。検出結果がサージングなしの場合は、サージング検出装置の計数器をリセットし、再度検出を開始する。
[Second Surging Detection Method]
In the second surging detection method, the surging detector detects the current value of the motor that drives the turbo compressor every second specified time (test time) for the first specified time (detection period) after the start of detection. And calculate the rate of change. If this rate of change falls outside the specified range, the test result within this test time is true, and if it is within the range, it is false. This test is repeated continuously during the detection period, and the number of times that the test result is true is counted. When the count result exceeds the specified number, the surging detection device can determine that surging has occurred. If the detection result is no surging, the counter of the surging detection device is reset and detection is started again.

この第2のサージング検出方法では、検定時間ごとの検定が、上記第1のサージング検出方法における微分器(微分回路)の役割を果たしていることになる。   In the second surging detection method, the test for each test time plays the role of a differentiator (differential circuit) in the first surging detection method.

〔第3のサージング検出方法〕
第3のサージング検出方法では、サージング検出装置は検出開始後、第1の規定時間(検出期間)の間、第2の規定時間(検定時間)の間に、ターボ圧縮機を駆動する電動機の電流値の最小値と最大値とを観測する。ここで、電流の最大値と最小値との比を取り、これを電流の変化率とする。それ以降の検出方法は、第2のサージング検出方法と同様である。
[Third Surging Detection Method]
In the third surging detection method, the surging detection device detects the current of the motor driving the turbo compressor during the first specified time (detection period) and the second specified time (test time) after the start of detection. Observe the minimum and maximum values. Here, the ratio between the maximum value and the minimum value of the current is taken, and this is taken as the rate of change of the current. The subsequent detection method is the same as the second surging detection method.

〔第4のサージング検出方法〕
第4のサージング検出方法では、サージング検出装置は常時ターボ圧縮機を駆動する電動機の電流値を監視し、電流が増加もしくは減少を始めた場合、その時点の電流値を記録すると共に、電流の増加若しくは減少が終了した時点の電流値を記録し、その比を求めてこれを電流変化率とする。このとき、電流変化率は電流の変動量を、変動に要した時間で徐することによっても良い。ここで、電流の増加若しくは減少が継続していても、予め定められた「最大検定時間」(1〜10秒程度が良い)を経過した場合はそこで一旦電流の変化が終了したものとし、この時点の電流値を用いて電流変化率を算出すると共に、これを次の変化の開始値とする。それ以降の検出方法は、上記第2のサージング検出方法と同様である。
[Fourth Surging Detection Method]
In the fourth surging detection method, the surging detection device constantly monitors the current value of the electric motor that drives the turbo compressor. When the current starts to increase or decrease, the current value is recorded and the current increases. Alternatively, the current value at the time when the decrease is completed is recorded, and the ratio is obtained and used as the current change rate. At this time, the current change rate may be obtained by gradually reducing the amount of fluctuation of the current over the time required for the fluctuation. Here, even if the current continues to increase or decrease, if the predetermined “maximum verification time” (1 to 10 seconds is good) has elapsed, it is assumed that the current change has ended once, The current change rate is calculated using the current value at the time, and this is set as the start value of the next change. The subsequent detection method is the same as the second surging detection method.

以下、本発明に係るターボ冷凍機のサージング検出装置の具体的な例を述べる。図1は本発明に係るサージング検出装置を適用するターボ冷凍機の概略構成の一例を示す図である。図示するように、ターボ冷凍機10は、蒸発・凝縮器11と、ターボ圧縮機12を備えている。14はターボ圧縮機12を駆動するための主電動機であり、該主電動機14の回転軸は増速機15を介して羽根車16に接続されている。主電動機14を起動することにより、主電動機14の回転軸の回転力は増速機15を介して羽根車16に伝達され、ターボ圧縮機12の羽根車16は回転し、ターボ冷凍機10は運転状態となる。   Hereinafter, a specific example of the surging detection device for a turbo refrigerator according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a turbo refrigerator to which a surging detection apparatus according to the present invention is applied. As shown in the figure, the turbo refrigerator 10 includes an evaporator / condenser 11 and a turbo compressor 12. Reference numeral 14 denotes a main motor for driving the turbo compressor 12, and the rotation shaft of the main motor 14 is connected to the impeller 16 via the speed increaser 15. By starting the main motor 14, the rotational force of the rotating shaft of the main motor 14 is transmitted to the impeller 16 through the speed increaser 15, the impeller 16 of the turbo compressor 12 rotates, and the turbo refrigerator 10 It becomes a driving state.

蒸発・凝縮器11の蒸発部で該蒸発部に流入する冷水から熱を奪って蒸発した冷媒蒸気は、ターボ圧縮機12に流入し、圧縮され、蒸発・凝縮器11の凝縮部に流入する。そして凝縮部に流入する冷却水により冷却され、凝縮され冷媒液となり、該冷媒液が蒸発部に流入し、冷凍サイクルが行われる。また、電源18から主電動機14に供給される電流値Iは電流検出器20で検出され、該電流値Iは後述するサージング検出装置の微分回路に入力されるようになっている。   Refrigerant vapor evaporated by removing heat from the cold water flowing into the evaporator in the evaporator of the evaporator / condenser 11 flows into the turbo compressor 12, is compressed, and flows into the condenser of the evaporator / condenser 11. And it cools with the cooling water which flows in into a condensation part, is condensed and becomes a refrigerant | coolant liquid, this refrigerant | coolant liquid flows in into an evaporation part, and a refrigeration cycle is performed. Further, the current value I supplied from the power source 18 to the main motor 14 is detected by a current detector 20, and the current value I is input to a differentiation circuit of a surging detection device described later.

図2は上記第1のサージング検出方法を実施するサージング検出装置の構成を示すブロック図である。図示するように、サージング検出装置30は微分回路31、比較回路33、オフディレー回路34、オンディレー回路36、及び自己保持回路37を備え、これらを直列に接続して構成されている。なお、自己保持回路37は必要に応じて備えるものである。電流検出器20(図1参照)で検出される電源18から主電動機14に供給される電流値Iは微分回路31に供給される。上記回路は電子回路及びシーケンス回路により構成してもよく、電子計算機により仮想的に設けてもよい。特に、いわゆるプログラマブルコントローラ内に論理回路として定義することが実務上は好ましい。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a surging detection apparatus that implements the first surging detection method. As shown in the figure, the surging detection device 30 includes a differentiation circuit 31, a comparison circuit 33, an off-delay circuit 34, an on-delay circuit 36, and a self-holding circuit 37, and these are connected in series. The self-holding circuit 37 is provided as necessary. A current value I supplied from the power source 18 to the main motor 14 detected by the current detector 20 (see FIG. 1) is supplied to the differentiation circuit 31. The circuit may be constituted by an electronic circuit and a sequence circuit, or may be virtually provided by an electronic computer. In particular, it is preferable in practice to define a logic circuit in a so-called programmable controller.

上記構成のサージング検出装置30において、ターボ冷凍機10にサージングが発生した場合は、次のように動作する。まず、微分回路31は電流検出器20で検出された電流値I信号を微分し、変化率の信号(微分出力)を出力する。電流値Iは増減するために信号は正負の信号となるが、ここでは微分した信号の絶対値を出力させ、電流値Iの増加と減少をどちらも正の信号として出力させている。   In the surging detection device 30 having the above configuration, when surging occurs in the turbo chiller 10, the operation is as follows. First, the differentiating circuit 31 differentiates the current value I signal detected by the current detector 20 and outputs a change rate signal (differential output). Since the current value I increases or decreases, the signal becomes a positive or negative signal. Here, the absolute value of the differentiated signal is output, and both the increase and decrease of the current value I are output as positive signals.

図3(a)はサージングを発生しているターボ冷凍機10の主電動機14の実際の電流値Iの信号Aとそれを微分した変化率の信号(微分出力)Bの例を示す図である。サージングを発生しているターボ冷凍機10の主電動機14の電流値Iを微分した信号Bは比較回路33に入力される。比較回路33は信号Bが検出レベルL(規定値)を上回った場合に、真の論理信号を出力する。これにより、図3(b)に示すようなパルス信号状の「比較出力C」が出力される。この比較出力Cをオフディレー回路34に入力すると、該オフディレー回路34の保持時間だけパルス信号の幅が広がり、電流信号の変動が一定以上の頻度で発生すると、信号は図示するように連続してディレー出力Dとなる。   FIG. 3A is a diagram showing an example of the signal A of the actual current value I of the main motor 14 of the turbo refrigerator 10 generating surging and the change rate signal (differential output) B obtained by differentiating it. . A signal B obtained by differentiating the current value I of the main motor 14 of the turbo chiller 10 generating surging is input to the comparison circuit 33. The comparison circuit 33 outputs a true logic signal when the signal B exceeds the detection level L (specified value). As a result, a “comparison output C” in the form of a pulse signal as shown in FIG. When this comparison output C is input to the off-delay circuit 34, the width of the pulse signal widens only for the holding time of the off-delay circuit 34, and when the fluctuation of the current signal occurs at a certain frequency or more, the signal continues as shown in the figure. Delay output D.

ここで、このディレー出力Dをオンディレー回路36に入力すると、規定時間以上これが連続した場合(即ち、規定以上の電流値Iの急変が規定頻度以上発生した場合)に、出力が真となり、サージングを検出する検知出力Eがオンディレー回路36から出力される。自己保持回路37を備えている場合、該検知出力Eが自己保持回路37に出力され、該自己保持回路37で検知出力Eが自己保持される。   Here, when this delay output D is input to the on-delay circuit 36, if this continues for a specified time or more (that is, when a sudden change in the current value I exceeding the specified frequency occurs more than the specified frequency), the output becomes true and surging occurs. A detection output E for detecting the signal is output from the on-delay circuit 36. When the self-holding circuit 37 is provided, the detection output E is output to the self-holding circuit 37, and the detection output E is self-held by the self-holding circuit 37.

図4は、上記第2のサージング検出方法によるサージング検出の例を説明する図である。本例では、サージ検出装置は設定された「検出期間」(1〜10分程度が良い)の間、設定された「検定時間」(0.1〜10秒程度が良い)毎に、主電動機14の電流値Iを測定する。そして測定された電流値と、記録されているその前回に測定された電流値との比を計算する。ここで、変化率は2者の小さいほうで大きいほうを割ることとするのがよく、この場合、変化率は全て正の値として検出できる。この比が規定値(1.02〜1.2程度が良い)を超えた場合、サージ検出装置は検出期間の間、その回数を積算する。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example of surging detection by the second surging detection method. In this example, the surge detector is operated at the main motor every set “validation time” (preferably about 0.1 to 10 seconds) during the set “detection period” (preferably about 1 to 10 minutes). 14 current values I are measured. Then, the ratio between the measured current value and the previously measured current value recorded is calculated. Here, the change rate is preferably divided by the smaller one of the two, and the larger one is divided. In this case, all the change rates can be detected as positive values. When this ratio exceeds a specified value (preferably about 1.02 to 1.2), the surge detection device accumulates the number of times during the detection period.

検出期間中に検出回数が規定回数(1〜10回程度が良い)を超えた場合、サージング検出装置はサージングが発生したものと判断する。検出期間中に規定回数を越えなかった場合、積算された回数をリセットし、再度検出を開始する。図4の例では、検出レベルを1.06倍とし、検出期間を180秒、検定時間を1秒、規定回数を2回とした。図4の最初の検定期間では、積算回数が2回で、規定回数が2回で、規定回数を超えていないために、サージング不検出とし、次の検出期間では、積算回数が3回となるのでサージング検出と判断する。なお、これらの回数や時間の設定は、各々のターボ圧縮機の特性により最適に設定する。   If the number of detections exceeds a specified number (preferably about 1 to 10 times) during the detection period, the surging detection device determines that surging has occurred. If the specified number of times is not exceeded during the detection period, the accumulated number is reset and detection is started again. In the example of FIG. 4, the detection level is 1.06 times, the detection period is 180 seconds, the verification time is 1 second, and the specified number of times is 2. In the first verification period of FIG. 4, since the number of integrations is 2, the specified number is 2, and the specified number is not exceeded, surging is not detected, and in the next detection period, the number of integrations is 3. Therefore, it is determined that surging is detected. The number of times and the time are set optimally according to the characteristics of each turbo compressor.

なお、第3のサージング検出方法による場合、上記第2のサージング検出方法においては検出時間毎に計測された電流値の比を計算することに代えて、別に定められた検定期間(1〜10秒程度が良い)内に計測された主電動機14の電流値の最大値と最小値との比を、変化率とする。それ以外は同じ手順による。   In the case of the third surging detection method, instead of calculating the ratio of the current values measured for each detection time in the second surging detection method, a separately determined test period (1 to 10 seconds) The ratio between the maximum value and the minimum value of the current value of the main motor 14 measured within a good degree is defined as the rate of change. Otherwise, follow the same procedure.

図5及び図6は、第4のサージング検出方法によるサージング検出装置の例を説明する図であり、図5はサージング発生中の主電動機14の電流値Iの変動を、図6はサージング以外(負荷変動等)の主電動機14の電流値Iの変動を示す。図5では、サージング検出装置は電流値の上昇が始まった時点と終了した時点、若しくは電流値の下降が始まった時点と終了した時点との電流の変化を記録し、その比を取ることで電流変動比とする。若しくは、変動した変動量を変動に要して時間で除し、これを電流変動比とする。それ以外の手順は図3若しくは図2により説明した方法と同じ方法による。   FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining an example of a surging detection device according to the fourth surging detection method. FIG. 5 shows fluctuations in the current value I of the main motor 14 during surging, and FIG. The fluctuation of the current value I of the main motor 14 of load fluctuation or the like) is shown. In FIG. 5, the surging detector records the change in current between the time when the current value starts to rise and ends, or the time when the current value starts to drop and ends, and takes the ratio to obtain the current. Change ratio. Alternatively, the changed amount of change is divided by the time required for change, and this is used as the current change ratio. Other procedures are the same as those described with reference to FIG. 3 or FIG.

ここで、検定時間を規定する場合について図6を用いて補足する。検定時間を規定する場合、電流値の上昇(若しくは下降)を検出した時点から、規定の検定時間(1〜10秒程度)経過した場合、ここで一旦上昇(若しくは下降)が終了したものとし、変化率を計算する。そして、この時点を改めて上昇(若しくは下降)の開始点として、再度検出を開始する。このようにすると、図6に示すような緩やかで幅の大きな電流値変動を、サージング等と誤検出することが無くなる。   Here, the case of defining the test time will be supplemented with reference to FIG. When specifying the test time, when the specified test time (about 1 to 10 seconds) has elapsed from the time when the increase (or decrease) in the current value is detected, it is assumed that the increase (or decrease) has ended here, Calculate the rate of change. Then, the detection is started again with this point of time as the starting point of rising (or falling). In this way, a gradual and wide current value fluctuation as shown in FIG. 6 is not erroneously detected as surging or the like.

なお、サージングを検出した場合には、次のように対応するのが良い。
警報を発報し、ターボ冷凍機の点検を促す。
絞り弁等を開ける。
ターボ冷凍機を停止できない事情がある場合、いわゆるホットガスバイパス弁等を開き、ターボ圧縮機の風量を増やす。
ターボ圧縮機が可変速機であれば、回転速度を増速する。
冷凍機を停止する。
In addition, when surging is detected, it is better to respond as follows.
An alarm is issued and the inspection of the turbo chiller is encouraged.
Open the throttle valve.
If there is a situation where the turbo chiller cannot be stopped, the so-called hot gas bypass valve is opened to increase the air flow of the turbo compressor.
If the turbo compressor is a variable speed machine, the rotational speed is increased.
Stop the refrigerator.

ターボ冷凍機のサージング検出装置、及びサージング検出方法を上記のようにすることにより、特に可変速ターボ圧縮機のように定常の運転中にターボ圧縮機を駆動する主電動機の電流が大きく変動するターボ冷凍機であっても、的確にサージングを検出して、適切に対応することが可能となる。   By making the surging detection device and the surging detection method of the turbo chiller as described above, a turbo in which the current of the main motor that drives the turbo compressor during a steady operation, such as a variable speed turbo compressor, varies greatly. Even in a refrigerator, it is possible to accurately detect surging and take appropriate measures.

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Can be modified. Note that any shape or structure not directly described in the specification and drawings is within the technical scope of the present invention as long as the effects of the present invention are achieved.

本発明は、ターボ圧縮機を駆動する電動機の運転電流の電流変化率からサージングを検出するので、可変速のターボ冷凍機のサージングを的確に検出できるターボ冷凍機のサージング検出装置、及びサージング検出方法として利用することができる。   Since the present invention detects surging from the current change rate of the operating current of the electric motor that drives the turbo compressor, the surging detecting device of the turbo chiller and the surging detecting method capable of accurately detecting the surging of the variable speed turbo chiller Can be used as

10 ターボ冷凍機
11 蒸発・凝縮器
12 ターボ圧縮機
14 主電動機
16 羽根車
18 電源
20 電流検出器
30 サージング検出装置
31 微分回路
33 比較回路
34 オフディレー回路
36 オンディレー回路
37 自己保持回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbo refrigerator 11 Evaporation / condenser 12 Turbo compressor 14 Main motor 16 Impeller 18 Power supply 20 Current detector 30 Surging detection device 31 Differentiation circuit 33 Comparison circuit 34 Off-delay circuit 36 On-delay circuit 37 Self-holding circuit 37

Claims (12)

電動機で駆動されるターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機のサージング検出装置であって、
前記電動機の運転電流の変化率を検出する電流変化率検出手段と、
前記電流変化率検出手段で検出した電流変化率からサージングを検出するサージング検出手段とを設けたことを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
A turbo chiller surging detection device comprising a turbo compressor driven by an electric motor,
Current change rate detecting means for detecting the change rate of the operating current of the motor;
A surging detection device for a turbo refrigerator, comprising surging detection means for detecting surging from the current change rate detected by the current change rate detection means.
請求項1に記載のターボ冷凍機のサージング検出装置において、
前記電流変化率検出手段で検出した電流変化率が規定された範囲外となることが、規定以上の頻度となる場合にサージングが発生したと判断するサージング判断手段を設けたことを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
The surging detection device for a turbo refrigerator according to claim 1,
A turbo comprising: surging determining means for determining that surging has occurred when the current change rate detected by the current change rate detecting means falls outside a specified range when the frequency exceeds a specified range. Surging detection device for refrigerator.
請求項1又は2に記載のターボ冷凍機のサージング検出装置において、
前記電流変化率には前記電動機の運転電流検出信号を微分器で微分した値を用いることを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
In the surging detection device for a turbo refrigerator according to claim 1 or 2,
The turbo chiller surging detection device, wherein a value obtained by differentiating an operating current detection signal of the electric motor with a differentiator is used for the current change rate.
請求項1に記載のターボ冷凍機のサージング検出装置において、
前記電流変化率検出手段は、規定時間おきに計測した前記電動機の運転電流の電流値比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
The surging detection device for a turbo refrigerator according to claim 1,
The turbo chiller surging detection device, wherein the current change rate detection means detects a current change rate based on a current value ratio or a difference in operating current of the motor measured every specified time.
請求項1に記載のターボ冷凍機のサージング検出装置において、
前記電流変化率検出手段は、規定の時間内に検出された前記電動機の運転電流の最大値と最小値との比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
The surging detection device for a turbo refrigerator according to claim 1,
Surging detection of a turbo chiller, wherein the current change rate detecting means detects a current change rate based on a ratio or difference between a maximum value and a minimum value of the operating current of the motor detected within a specified time. apparatus.
請求項1に記載のターボ冷凍機のサージング検出装置において、
前記電流変化率検出手段は、前記電動機の運転電流の上昇若しくは下降の開始時点と、上昇若しくは下降の終了時点の電流値との比若しくは差により電流変化率を検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出装置。
The surging detection device for a turbo refrigerator according to claim 1,
The turbo refrigeration is characterized in that the current change rate detection means detects a current change rate based on a ratio or difference between a start point of an increase or decrease in operating current of the motor and a current value at the end point of increase or decrease. Machine surging detection device.
電動機で駆動されるターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機のサージング検出方法であって、
前記電動機の運転電流の変化率を検出し、該電流変化率からサージングを検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
A surging detection method for a turbo refrigerator equipped with a turbo compressor driven by an electric motor,
A surging detection method for a turbo chiller, characterized in that a rate of change in operating current of the electric motor is detected and surging is detected from the rate of change in current.
請求項7に記載のターボ冷凍機のサージング検出方法において、
前記電流変化率が規定された範囲外となることが、規定以上の頻度となる場合にサージングが発生したと判断することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
The surging detection method for a turbo refrigerator according to claim 7,
A surging detection method for a turbo chiller, wherein surging is determined to occur when the current change rate is out of a specified range and the frequency exceeds a specified range.
請求項7又は8に記載のターボ冷凍機のサージング検出方法において、
前記電流変化率には前記電動機の運転電流検出信号を微分器で微分した値を用いることを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
In the turbo refrigerator refrigerator surging detection method according to claim 7 or 8,
A surging detection method for a turbo refrigerator, wherein a value obtained by differentiating an operating current detection signal of the electric motor with a differentiator is used for the current change rate.
請求項7に記載のターボ冷凍機のサージング検出方法において、
前記電流変化率は、規定時間おきに計測した前記電動機の運転電流の電流値比若しくは差により検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
The surging detection method for a turbo refrigerator according to claim 7,
The surging detection method for a turbo chiller, wherein the current change rate is detected by a current value ratio or a difference of operating currents of the electric motor measured at specified time intervals.
請求項7に記載のターボ冷凍機のサージング検出方法において、
前記電流変化率は、規定の時間内に検出された前記電動機の運転電流の最大値と最小値との比若しくは差により検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
The surging detection method for a turbo refrigerator according to claim 7,
The surging detection method for a turbo chiller, wherein the current change rate is detected by a ratio or difference between a maximum value and a minimum value of the operating current of the motor detected within a specified time.
請求項7に記載のターボ冷凍機のサージング検出方法において、
前記電流変化率は、前記電動機の運転電流の上昇若しくは下降の開始時点と、上昇若しくは下降の終了時点の電流値との比若しくは差により検出することを特徴とするターボ冷凍機のサージング検出方法。
The surging detection method for a turbo refrigerator according to claim 7,
A surging detection method for a turbo chiller, characterized in that the current change rate is detected by a ratio or difference between a start point of an increase or decrease in operating current of the electric motor and a current value at the end point of increase or decrease.
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