JP2013209902A - Compressed gas supply unit, compressed gas supply apparatus and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数台の圧縮機を備え、該圧縮機の省エネ運転及びメンテナンスコストの節減を可能にした圧縮気体供給ユニット、圧縮気体供給装置及びこれらの制御方法に関する。 The present invention relates to a compressed gas supply unit, a compressed gas supply device, and a control method thereof, which include a plurality of compressors and enable energy saving operation and maintenance cost saving of the compressors.
複数台の圧縮機を備え、需要に応じて稼働台数を制御しながら圧縮気体を需要先に供給する圧縮気体供給ユニットが知られている。かかる圧縮気体供給ユニットでは、圧縮機の稼働台数を必要最小限に制御することで、省エネを図っている。特許文献1には、複数の圧縮機から吐出された気体を貯留する共通の貯留タンクと、該貯留タンクの内部圧力を検出する圧力センサーとを備え、消費ガス量の変化を貯留タンク内圧力で捉え、該圧力センサーの検出値に応じて、圧縮機の駆動台数を制御する圧縮気体供給ユニットが開示されている。 There is known a compressed gas supply unit that includes a plurality of compressors and supplies compressed gas to a demand destination while controlling the number of operating units according to demand. In such a compressed gas supply unit, energy saving is achieved by controlling the number of operating compressors to the minimum necessary. Patent Document 1 includes a common storage tank that stores gas discharged from a plurality of compressors, and a pressure sensor that detects the internal pressure of the storage tank, and changes in the amount of gas consumed can be determined by the internal pressure of the storage tank. In view of this, a compressed gas supply unit that controls the number of compressors driven according to the detected value of the pressure sensor is disclosed.
特許文献2には、複数の空気圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットにおいて、複数の圧縮機の運転台数制御において、各空気圧縮機で計測された電力消費量から各空気圧縮機の能力の余裕を算出することが開示されている。また、特許文献3には、離れた場所に配置された複数の圧縮機の運転を遠隔監視する遠隔監視システムが開示されている。この遠隔監視システムは、遠隔監視センターにサーバ・クライアント方式のサーバを備え、複数の顧客プラントなどに分散配置された圧縮機の運転情報を、インターネット又は公衆回線を介して該サーバに取り込むようにしている。 In Patent Document 2, in a compressed gas supply unit having a plurality of air compressors, in the control of the number of operating units of the plurality of compressors, the capacity of each air compressor is determined from the power consumption measured by each air compressor. Is calculated. Patent Document 3 discloses a remote monitoring system that remotely monitors the operation of a plurality of compressors arranged at remote locations. In this remote monitoring system, a server / client system server is provided in a remote monitoring center, and operation information of compressors distributed in a plurality of customer plants is taken into the server via the Internet or a public line. Yes.
特許文献4には、複数の圧縮機とパソコンとをLAN(有線)ケーブルで接続し、複数の圧縮機の運転状況をパソコンで監視する遠隔監視システムが開示されている。 Patent Document 4 discloses a remote monitoring system in which a plurality of compressors and a personal computer are connected by a LAN (wired) cable and the operating statuses of the plurality of compressors are monitored by the personal computer.
特許文献2には、各圧縮機の消費電力から各圧縮機の能力の余裕を算出することが開示されているが、圧縮機の吐出側の圧力も圧縮機の消費電力に影響を与えるので、圧縮機の消費電力からだけでは、圧縮機の余裕を正確に算出できない。即ち、最近では、インバータ装置が普及したことで、圧縮機の負荷変動が直線的ではなくなっている。また、アンロード運転状態の圧縮機の電力効率は低くなるなど、圧縮機の運転のしかたで圧縮機の電力効率は異なるからである。 Patent Document 2 discloses that the capacity margin of each compressor is calculated from the power consumption of each compressor, but the pressure on the discharge side of the compressor also affects the power consumption of the compressor. The compressor margin cannot be calculated accurately only from the power consumption of the compressor. That is, recently, due to the widespread use of inverter devices, the load fluctuation of the compressor is not linear. In addition, the power efficiency of the compressor varies depending on how the compressor is operated, for example, the power efficiency of the compressor in the unloaded operation state is lowered.
また、圧縮気体供給装置の遠隔監視手段として、顧客プラントに設けられた圧縮機と監視センター等に設けられたパソコンとをLANケーブルで接続する方式は、LANケーブルから他の顧客情報が漏れるおそれがあり、セキュリティの問題がある。また、圧縮機までネットワーク回線を配設するための工事費が必要となる。 In addition, as a remote monitoring means of the compressed gas supply device, a system in which a compressor provided in a customer plant and a personal computer provided in a monitoring center or the like are connected with a LAN cable may cause other customer information to leak from the LAN cable. There are security issues. In addition, a construction cost is required to install a network line to the compressor.
圧縮気体供給ユニットでは、複数の圧縮機を均一な負荷で運転し、稼働台数制御と併用することで、省エネを達成できる。また、均一負荷運転により、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくすことができ、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減でき、これによって、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給ユニットの稼働率を向上できる。 In the compressed gas supply unit, it is possible to achieve energy saving by operating a plurality of compressors with a uniform load and using them together with operation number control. In addition, the uniform load operation can eliminate variations in the maintenance time of each compressor, reduce the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit, thereby reducing maintenance costs and operating rate of the compressed gas supply unit. Can be improved.
かかる従来技術の課題に鑑み、本発明の第1の目的は、複数の圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットにおいて、圧縮機の運転状態を監視しながら、複数の圧縮機の均一負荷運転を可能にし、台数制御との併用によって、省エネを達成すると共に、メンテナンスコストを節減することを目的とする。本発明の第2の目的は、離れた場所に配置された複数の圧縮気体供給ユニットを遠隔制御する場合に、セキュリティ問題がなく、かつ低コストな遠隔制御手段を実現することにある。 In view of the problems of the prior art, the first object of the present invention is to enable a uniform load operation of a plurality of compressors while monitoring the operation state of the compressor in a compressed gas supply unit including a plurality of compressors. In addition, the combined use with the unit control aims to achieve energy saving and reduce maintenance costs. The second object of the present invention is to realize a low-cost remote control means which is free from security problems when remotely controlling a plurality of compressed gas supply units arranged at remote locations.
第1の本発明の圧縮気体供給ユニット(以下「第1の本発明装置」という。)は、複数の圧縮機と、該圧縮機の吐出気体を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクから圧縮気体を需要先に供給する圧縮気体供給管と、該貯留タンクの圧力を検出する圧力センサーとを備え、該圧力センサーの検出値に基づいて各圧縮機の運転を制御する圧縮気体供給ユニットであって、圧縮機の運転状態量を検出する運転状態量センサーと、各圧縮機の消費電力を検出する電力センサーと、各圧縮機の運転を制御する制御装置とを備えている。 The compressed gas supply unit of the first aspect of the present invention (hereinafter referred to as “first apparatus of the present invention”) includes a plurality of compressors, a storage tank that stores discharge gas of the compressor, and a compressed gas from the storage tank. A compressed gas supply unit that controls the operation of each compressor based on a detection value of the pressure sensor, and a compressed gas supply pipe that supplies a compressed gas supply pipe to a customer and a pressure sensor that detects the pressure of the storage tank And an operation state quantity sensor for detecting the operation state quantity of the compressor, a power sensor for detecting the power consumption of each compressor, and a control device for controlling the operation of each compressor.
前記制御装置は、運転状態量センサーの検出値が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段、前記電力センサー及び前記圧力センサーの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する手段、及び算出した実効負荷の運転時間における平均値から各圧縮機のメンテナンス時期を推定する推定手段を有している。この運転時間とは、例えば、前回のメンテナンス以後の圧縮気体供給ユニットの運転時間でもよいが、特にこれに限定されない。 The control device is means for determining that the compressor is abnormal when the detected value of the operating state quantity sensor exceeds a threshold, and means for calculating the effective load of each compressor from the detected values of the power sensor and the pressure sensor. And an estimation means for estimating the maintenance time of each compressor from the average value of the calculated effective load operating time. The operation time may be, for example, the operation time of the compressed gas supply unit after the previous maintenance, but is not particularly limited thereto.
判定手段によって、各圧縮機の異常有無を判定すると共に、実行負荷算出手段によって算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の負荷が均一化するように各圧縮機の運転を制御する。また、推定手段によって推定したメンテナンス時期に基づいてメンテナンスを実行する。 The determination means determines whether each compressor is abnormal, and controls the operation of each compressor so that the load of each compressor is equalized based on the effective load of each compressor calculated by the execution load calculation means. To do. In addition, maintenance is performed based on the maintenance time estimated by the estimation means.
実行負荷算出手段は、各圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する。圧縮機の実効負荷は、圧縮機の消費電力に対応するが、貯留タンクの内部圧力によっても左右される。そのため、圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力の両方を検出し、これら2つの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出するので、実効負荷を正確に算出できる。次に、算出した実効負荷の運転時間における平均値を算出し、この平均値からメンテナンス時期を推定するので、正確なメンテナンス時期を推定可能になる。 The execution load calculating means detects the power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank, and calculates the effective load of each compressor from these detected values. The effective load of the compressor corresponds to the power consumption of the compressor, but also depends on the internal pressure of the storage tank. Therefore, both the power consumption of the compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these two detection values, so that the effective load can be accurately calculated. Next, the average value of the calculated effective load during the operation time is calculated, and the maintenance time is estimated from this average value, so that the accurate maintenance time can be estimated.
このように算出した実効負荷に基づいて、各圧縮機を均一負荷運転させるので、均一負荷運転と稼働台数制御との併用によって、圧縮気体供給ユニットの省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。また、推定手段によって、圧縮機のメンテナンス時期を正確に推定できる。 Since each compressor is operated with a uniform load based on the calculated effective load as described above, the combined use of the uniform load operation and the operation number control enables energy saving of the compressed gas supply unit. Further, the uniform load operation eliminates the variation in the maintenance time of each compressor, and the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit can be reduced. Therefore, maintenance costs can be reduced and the operating rate of the compressed gas supply device can be improved. Further, the maintenance time of the compressor can be accurately estimated by the estimating means.
なお、実効負荷算出手段は、予め測定した測定値から電力センサー及び圧力センサーと実効負荷との相関マップを求め、この相関マップから圧縮機の実効負荷を求める手段であるとよい。これによって、少なくとも一部の圧縮機を電力効率が悪いアンロード運転としている場合でも、あるいは圧縮機にインバータ装置が組み込まれているときでも、圧縮機の実効負荷を正確に把握できる。そのため、圧縮機の最適最低台数制御が可能になり、省エネを達成できる。 The effective load calculating means may be means for obtaining a correlation map of the power sensor, the pressure sensor and the effective load from the measured values measured in advance, and obtaining the effective load of the compressor from the correlation map. This makes it possible to accurately grasp the effective load of the compressor even when at least some of the compressors are in an unload operation with poor power efficiency or when an inverter device is incorporated in the compressor. Therefore, the optimum minimum number of compressors can be controlled and energy saving can be achieved.
前記運転状態量センサーは、圧縮機周囲の大気温度を検出する第1の温度センサーと、各圧縮機の運転温度を検出する第2の温度センサーとからなり、制御装置の判定手段は、第1の温度センサーと第2の温度センサーの検出値の差が閾値を超えたら、当該圧縮機が異常であると判定する手段であるとよい。圧縮機の運転温度とは、例えば、吐出気体又は吐出路の温度であり、あるいは圧縮室を形成する隔壁の温度である。これによって、圧縮機周囲の大気温度が圧縮機の運転温度に及ばす影響を排除でき、圧縮機の異常有無を正確に把握できる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。 The operating state quantity sensor includes a first temperature sensor that detects an ambient temperature around the compressor, and a second temperature sensor that detects an operating temperature of each compressor. If the difference between the detected values of the temperature sensor and the second temperature sensor exceeds a threshold value, the compressor may be a means for determining that the compressor is abnormal. The operating temperature of the compressor is, for example, the temperature of the discharge gas or the discharge path, or the temperature of the partition wall forming the compression chamber. As a result, the influence of the ambient temperature around the compressor on the operating temperature of the compressor can be eliminated, and the presence or absence of an abnormality in the compressor can be accurately grasped. Moreover, since the temperature sensor is used, the apparatus configuration can be made relatively simple and low cost.
また、前記運転状態量センサーは、圧縮機の吐出気体の圧力を検出する第2の圧力センサーであり、制御装置の判定手段は、圧力センサーと前記第2の圧力センサーの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段であるとよい。これによって、貯留タンクの内部圧の影響を排除した正確な判定が可能になる。 The operating state sensor is a second pressure sensor that detects the pressure of the gas discharged from the compressor, and the determination means of the control device is that a difference between detected values of the pressure sensor and the second pressure sensor is a threshold value. If it exceeds, it may be a means for determining that the compressor is abnormal. This makes it possible to perform an accurate determination that eliminates the influence of the internal pressure of the storage tank.
第1の本発明装置は、圧縮機の回転数を制御可能なインバータ装置を備え、制御装置で該インバータ装置を介して圧縮機の稼働を制御するようにするとよい。これによって、各圧縮機を独立して負荷制御できるので、均一負荷運転が容易になる。 The first device of the present invention is preferably provided with an inverter device capable of controlling the rotational speed of the compressor, and the operation of the compressor is controlled by the control device via the inverter device. As a result, load control can be performed independently for each compressor, and uniform load operation is facilitated.
第2の本発明の圧縮気体供給装置(以下「第2の本発明装置」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが互いに離れた場所に複数配置され、該圧縮気体供給ユニットと無線アクセス方式でデータ通信が可能になる中央制御装置を備えている。該中央制御装置は、複数の圧縮気体供給ユニットから受信した検出値データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、閾値を修正する補正手段とを備え、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御する。 A plurality of compressed gas supply devices of the second aspect of the present invention (hereinafter referred to as “second aspect of the present invention”) are arranged at a location where the compressed gas supply units are separated from each other, and the compressed gas supply units and the wireless access method are used. A central control unit that enables data communication is provided. The central controller corrects the threshold value based on the storage means for storing the detection value data received from the plurality of compressed gas supply units, the detection value data stored in the storage means, and the actual compressor abnormality occurrence result. Correction means for controlling each compressed gas supply unit according to the corrected threshold value.
実際の圧縮機の異常発生結果とは、例えば、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値等のデータを中央制御装置に入力する。第2の本発明装置によれば、実際の圧縮機の異常発生結果を見ながら、前記閾値を逐次修正していくことで、圧縮機の異常を正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給ユニットから収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 The actual compressor abnormality result is, for example, data when the operator determines that the abnormality is observed with his own eyes, and the operator inputs data such as a threshold value at this time to the central controller. According to the second device of the present invention, the abnormality of the compressor can be accurately determined by sequentially correcting the threshold while observing the actual abnormality occurrence result of the compressor. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on the large population of detection values collected from a plurality of compressed gas supply units, an accurate determination is possible.
本発明の圧縮気体供給装置(以下「第3の本発明装置」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが互いに離れた位置に複数設けられ、これら複数の圧縮気体供給ユニットの運転を遠隔制御する中央制御装置と、各圧縮気体供給装置の縮気体供給管同士を接続する接続管と、該接続管に設けられた開閉弁とを備え、中央制御装置で複数の圧縮気体供給ユニットから受信した貯留タンクの圧力検出値に基づいて、開閉弁を遠隔制御するように構成したものである。 In the compressed gas supply device of the present invention (hereinafter referred to as “third inventive device”), a plurality of the compressed gas supply units are provided at positions separated from each other, and the operation of the plurality of compressed gas supply units is remotely controlled. A central controller, a connecting pipe that connects the compressed gas supply pipes of each compressed gas supply apparatus, and an on-off valve provided in the connecting pipe, and a storage received from a plurality of compressed gas supply units by the central control apparatus The on-off valve is configured to be remotely controlled based on the tank pressure detection value.
第3の本発明装置によれば、ひとつの圧縮気体供給ユニットから接続管を介して複数の需要先に圧縮気体を供給できる。また、中央制御装置で各圧縮気体供給ユニットの貯留タンクの圧縮気体の貯留状況を監視しながら、複数の需要先に対して圧縮気体を融通できる。そのため、複数の圧縮気体供給ユニットで製造した圧縮気体を効率良く利用できる。 According to the third device of the present invention, compressed gas can be supplied from a single compressed gas supply unit to a plurality of customers through a connecting pipe. Moreover, compressed gas can be accommodated with respect to several demanding destinations, monitoring the storage condition of the compressed gas of the storage tank of each compressed gas supply unit with a central controller. Therefore, the compressed gas manufactured by the plurality of compressed gas supply units can be used efficiently.
本発明の圧縮気体供給ユニットの制御方法(以下「第1の本発明方法」という。)は、複数の圧縮機の吐出気体を一旦貯留タンクに貯留し、該貯留タンクから圧縮気体を需要先に供給すると共に、該貯留タンクの内部圧力を検出し、この圧力検出値に基づいて各圧縮機の運転を制御する圧縮気体供給ユニットを対象としている。 The method for controlling a compressed gas supply unit of the present invention (hereinafter referred to as “first method of the present invention”) temporarily stores discharge gases of a plurality of compressors in a storage tank and uses the compressed gas from the storage tank as a customer. A compressed gas supply unit that detects the internal pressure of the storage tank and controls the operation of each compressor based on the detected pressure value is provided.
第1の本発明方法の第1工程は、複数の圧縮機の運転状態量を検出し、この検出値が閾値を超えたら異常であると判定するものである。運転状態量として、例えば、圧縮機周囲の大気温度及び各圧縮機の運転温度を検出し、これらの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する。これによって、圧縮機周囲の大気温度が圧縮機に及ばす影響を排除でき、圧縮機の異常有無を正確に把握できる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。圧縮機の運転温度とは、前述のように、例えば、吐出気体又は吐出路の温度であり、あるいは圧縮室を形成する隔壁の温度である。 The first step of the first method of the present invention is to detect operating state quantities of a plurality of compressors and determine that the detected value is abnormal if the detected value exceeds a threshold value. As the operating state quantity, for example, the ambient temperature around the compressor and the operating temperature of each compressor are detected, and if the difference between these detected values exceeds a threshold value, it is determined that the compressor is abnormal. As a result, the influence of the ambient air temperature around the compressor on the compressor can be eliminated, and the presence or absence of abnormality in the compressor can be accurately grasped. Moreover, since the temperature sensor is used, the apparatus configuration can be made relatively simple and low cost. As described above, the operating temperature of the compressor is, for example, the temperature of the discharge gas or the discharge path, or the temperature of the partition wall forming the compression chamber.
別な手段として、貯留タンクの内部圧力及び各圧縮機の吐出気体の圧力を検出し、これらの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定するようにしてもよい。これによって、貯留タンクの内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。また、貯留タンクの内部圧力及び各圧縮機の吐出気体の圧力を検出するので、正確な判定が可能になる。 As another means, the internal pressure of the storage tank and the pressure of the discharge gas of each compressor may be detected, and if the difference between these detected values exceeds a threshold value, it may be determined that the compressor is abnormal. As a result, an accurate determination that eliminates the influence of the internal pressure of the storage tank is possible. Moreover, since the internal pressure of a storage tank and the pressure of the discharge gas of each compressor are detected, accurate determination becomes possible.
第2工程では、各圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する。圧縮機の実効負荷は、圧縮機の消費電力に対応するが、貯留タンクの内部圧力によっても左右される。そのため、圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力の両方を検出し、これら2つの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出するようにしているので、実効負荷を正確に算出できる。次に、算出した実効負荷の運転時間における平均値を算出し、この平均値からメンテナンス時期を推定する。これによって、正確なメンテナンス時期を推定可能になる。この運転時間とは、例えば、前回のメンテナンス以後の圧縮気体供給ユニットの運転時間でもよいが、特にこれに限定されない。 In the second step, the power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these detected values. The effective load of the compressor corresponds to the power consumption of the compressor, but also depends on the internal pressure of the storage tank. Therefore, both the power consumption of the compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these two detection values, so that the effective load can be accurately calculated. Next, an average value in the calculated operation time of the effective load is calculated, and the maintenance time is estimated from this average value. This makes it possible to estimate an accurate maintenance time. The operation time may be, for example, the operation time of the compressed gas supply unit after the previous maintenance, but is not particularly limited thereto.
第3工程では、第2工程で算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の負荷が均一化するように各圧縮機の運転を制御する。この均一負荷運転と稼働台数制御との併用によって、圧縮気体供給ユニットの省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。 In the third step, the operation of each compressor is controlled based on the effective load of each compressor calculated in the second step so that the load on each compressor is equalized. The combined use of the uniform load operation and the operation number control enables energy saving of the compressed gas supply unit. Further, the uniform load operation eliminates the variation in the maintenance time of each compressor, and the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit can be reduced. Therefore, maintenance costs can be reduced and the operating rate of the compressed gas supply device can be improved.
なお、圧縮機が多段圧縮機で構成されているとき、第1工程では、最終高圧段圧縮機以外の圧縮機の運転温度又は吐出気体の圧力を検出するとよい。多段圧縮機の運転によって低圧側圧縮機の吐出通路に摩耗などが生じてくると、高圧側圧縮機の高温高圧気体が低圧側圧縮機に逆流し、低圧側圧縮機の吐出路の温度及び吐出気体の圧力が上昇する。従って、低圧側圧縮機の吐出路の温度又は吐出気体の圧力を検出することで、高温高圧気体の逆流の有無を検出できる。これによって、圧縮機の疲労進行度を正確に把握できるため、メンテナンス時期を適正に推定できる。 In addition, when the compressor is comprised with a multistage compressor, it is good to detect the operating temperature or pressure of discharge gas of compressors other than a final high pressure stage compressor at a 1st process. If wear occurs in the discharge passage of the low-pressure compressor due to the operation of the multistage compressor, the high-temperature and high-pressure gas of the high-pressure compressor flows back to the low-pressure compressor, and the temperature and discharge of the discharge path of the low-pressure compressor The gas pressure increases. Therefore, by detecting the temperature of the discharge path of the low-pressure compressor or the pressure of the discharge gas, it is possible to detect the presence or absence of the backflow of the high-temperature high-pressure gas. As a result, the fatigue progress of the compressor can be accurately grasped, so that the maintenance time can be estimated appropriately.
本発明の圧縮気体供給装置の制御方法(以下「第2の本発明方法」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが離れた場所に複数配置され、該圧縮気体供給ユニットと無線アクセス方式でデータ通信が可能な中央制御装置とを備えた圧縮気体供給装置を対象とする。 A method for controlling a compressed gas supply apparatus according to the present invention (hereinafter referred to as “second method according to the present invention”) includes a plurality of compressed gas supply units arranged at a remote location, and data is transmitted in a wireless access manner with the compressed gas supply unit. A compressed gas supply device including a central control device capable of communication is targeted.
第2の本発明方法の第1工程〜第3工程は、第1の本発明方法の第1工程〜第3工程と同一である。第2の本発明方法の第4〜6工程は、圧縮気体供給ユニットから中央制御装置に検出値データを送信する第4工程と、複数の圧縮気体供給ユニットの検出値データを中央制御装置の記憶手段に記憶させる第5工程と、記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、閾値を修正し、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御する第6工程とからなる。 The first to third steps of the second method of the present invention are the same as the first to third steps of the first method of the present invention. The fourth to sixth steps of the second method of the present invention include a fourth step of transmitting detected value data from the compressed gas supply unit to the central control device, and storing the detected value data of a plurality of compressed gas supply units in the central control device. A fifth step to be stored in the means, and a sixth step in which the threshold value is corrected from the detected value data accumulated in the storage means and the actual compressor abnormality occurrence, and each compressed gas supply unit is controlled by the corrected threshold value. It consists of.
実際の圧縮機の異常発生結果とは、例えば、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値等のデータを中央制御装置に入力する。実際の圧縮機の異常発生結果から、逐次閾値を修正していくことで、圧縮機の異常有無をさらに正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給装置から収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 The actual compressor abnormality result is, for example, data when the operator determines that the abnormality is observed with his own eyes, and the operator inputs data such as a threshold value at this time to the central controller. By sequentially correcting the threshold value based on the actual compressor abnormality occurrence result, the presence or absence of the compressor abnormality can be determined more accurately. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on a large population of detected values collected from a plurality of compressed gas supply devices, an accurate determination can be made.
第1の本発明装置及び第1の本発明方法によれば、運転中の圧縮機の異常を正確に把握できると共に、各圧縮機の負荷を均一化した運転が可能になるので、台数制御と併用することで、省エネを可能にし、かつメンテナンス頻度を低減でき、メンテナンスコストを節減できる。また、第2の本発明装置及び第2の本発明方法によれば、前記作用効果に加えて、圧縮機周囲の大気温度と圧縮機の運転温度との差に係る閾値を逐次修正していくことで、圧縮機の異常をさらに正確に判定できる。また、第3の本発明装置によれば、複数の圧縮気体供給ユニットで製造した圧縮気体を、複数の需要先にこれらの需要量に応じて効率良く供給できる。 According to the first invention apparatus and the first invention method, it is possible to accurately grasp the abnormality of the compressor in operation and to perform the operation with the load of each compressor made uniform. By using it in combination, it is possible to save energy, reduce the frequency of maintenance, and reduce maintenance costs. Further, according to the second invention apparatus and the second invention method, in addition to the above-described effects, the threshold value relating to the difference between the ambient air temperature around the compressor and the operating temperature of the compressor is sequentially corrected. Thus, the abnormality of the compressor can be determined more accurately. Moreover, according to the 3rd invention apparatus, the compressed gas manufactured with the several compressed gas supply unit can be efficiently supplied to several demand destinations according to these demands.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
(実施形態1)
第1の本発明装置及び第1の本発明方法の第1実施形態を図1及び図2によって説明する。本実施形態の圧縮空気供給装置10Aは、1個の貯留タンク12と、4個の圧縮機14a〜dとを備えている。各圧縮機の吐出路16a〜dは主供給管18に接続され、主供給管18は貯留タンク12に接続されている。各圧縮機から吐出された圧縮空気は、主供給管18を通って貯留タンク12に貯留される。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the first inventive device and the first inventive method will be described with reference to FIGS. The compressed
各圧縮機には、駆動モーター20a〜d及び該駆動モーターの回転数を無段階に制御可能なインバータ装置22a〜dが設けられている。これによって、各圧縮機の回転数を独立して制御できる。各圧縮機の圧縮室の隔壁には、圧縮空気温度を検出する温度センサー24a〜dが設けられている。各圧縮機には、駆動モーター20a〜dの消費電力を検出する電力センサー26a〜dが設けられている。
Each compressor is provided with
貯留タンク12には、貯留タンク12内の圧縮空気圧を検出する圧力センサー28が設けられている。圧縮機14a〜dの近くには、圧縮機周囲の環境温度を検出する温度センサー32が設けられている。温度センサー24a〜d、電力センサー26a〜d、圧力センサー28及び温度センサー32の検出信号は、監視室等に設けられた制御装置34に送られる。
The
制御装置34では、圧力センサー28の検出値を監視しながら、圧縮気体供給管38に設けられた開閉弁39を開閉し、需要先30に圧縮空気を供給する。制御装置34は判定部35、実効負荷算出部36及び推定部37を有している。判定部35は、温度センサー32と各温度センサー24a〜dとの夫々の差分ΔTから各圧縮機14a〜dの異常有無を判定する。即ち、差分ΔTが閾値ΔTsを超えたら、圧縮機の状態が異常であると判定する。
The
実効負荷算出部36は、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出する。図2は、圧縮機14a〜dと同一機種及び同一容積の圧縮機を使い、予め計測した実験データから求めた圧縮機14a〜dの消費電力と、貯留タンク12の内部圧力と、圧縮機14a〜dの実効負荷との相関を表すマップである。このマップを用い、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出する。
The effective
推定部37は、実効負荷算出部36で算出した実効負荷の運転時間における平均値から、各圧縮機のメンテナンス時期を推定する。前記運転時間とは、本実施形態では、前回メンテナンス後の運転開始時点から算出時点までの圧縮空気供給ユニット10Aの運転時間とする。しかし、本発明では、これに限定されず、異なる時間を設定してもよい。平均値は各圧縮機の停止時間を含めて計算し、圧縮機毎に算出する。あるいは、個々の圧縮機の平均値を算出せず、4個の圧縮機全体の平均値を算出するようにしてもよい。
The
監視室等に監視装置40が設けられている。監視装置40には、制御装置34から各センサーの検出信号が送られると共に、判定部35の判定結果と、実効負荷算出部36で算出した各圧縮機の実効負荷と、推定部37で推定した次期メンテナンス時期の信号が送られる。監視装置40は、表示画面42及び警報装置44を備えている。表示装置42には、各センサーの検出値、並びに判定部35の判定結果、実効負荷算出部36で算出された実効負荷及び推定部37で推定された次期メンテナンス時期を表示する。
A
制御装置34によって、圧縮空気供給ユニット10Aの負荷に対して、圧縮機の稼働台数を必要最小限に制御する台数制御と、実効負荷算出部36で算出した各圧縮機の実効負荷に基づき、圧縮機14a〜dが均等負荷となるように、各圧縮機14a〜dのインバータ装置22a〜dを制御する均一負荷運転とを併用した運転が行われる。また、判定部35の判定結果が異常となったとき、警報装置44が警報を発信する。また、表示画面42に表示された次期メンテナンス時期に基づいて、オペレータがメンテナンスを行う。
Based on the number control for controlling the number of operating compressors to the minimum necessary for the load of the compressed
本実施形態によれば、制御装置34の判定部35で、圧縮機14a〜dの周囲温度と各圧縮機14a〜dの圧縮室の圧縮空気温度との差分ΔTによって、各圧縮機の異常有無を判定しているので、大気温度の影響を排除した正確な異常判定が可能になる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。
According to the present embodiment, the
また、制御装置34の実効負荷算出部36で、図2に示す相関マップから、各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出しているので、正確な実効負荷を算出できる。また、制御装置34によって、圧縮機の台数制御と均一負荷運転とを併用した運転を行うので、省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。
Moreover, since the effective
また、各圧縮機14a〜dの回転数を独立して制御可能なインバータ装置22a〜dを備えているので、各圧縮機の負荷制御が容易になる。なお、本実施形態では、制御装置34と監視装置40とを別に設けているが、代わりに、これらの機能を併せ持つ一体型の監視制御装置を用いてもよい。
Moreover, since the
なお、本実施形態では、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出したが、代わりに、各圧縮機14a〜dの吐出空気の圧力を検出し、圧力センサー28の検出値と圧縮機の吐出空気圧の検出値との差が閾値を超えたら、当該圧縮機が異常であると判定するようにしてもよい。これによって、貯留タンク12の内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。
In the present embodiment, the effective load of each of the
(実施形態2)
次に、第1の本発明装置及び第1の本発明方法の第2実施形態を図3によって説明する。本実施形態の圧縮気体供給ユニット10Bを構成する2段圧縮機50は、低圧側圧縮機52と高圧側圧縮機54とからなる2段圧縮機50で構成されている。即ち、低圧側圧縮機52及び高圧側圧縮機54は、共通の回転軸58で駆動され、回転軸58は駆動モーター56で駆動される。低圧側圧縮機52から吐出された圧縮空気は、中間吐出路60を介して高圧側圧縮機54に供給され、高圧側圧縮機54でさらに圧縮され、貯留タンク(図示省略)に送られる。駆動モーター56はインバータ装置62により無段階で回転数を調整できる。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the first device of the present invention and the first method of the present invention will be described with reference to FIG. The two-
中間吐出路60には中間吐出路60の温度を検出する温度センサー64が設けられ、駆動モーター56には、駆動モーター56の消費電力を検出する電力センサー66が設けられている。これらセンサーの検出信号は監視装置40に送られ、インバータ装置62は、制御装置34によって制御される。その他の圧縮気体供給ユニット10Bの構成は前記第1実施形態と同一である。
The
2段圧縮機50では、圧縮室を構成する部位に摩耗等が進行すると、高圧側圧縮機54の高圧空気が中間吐出路60から低圧側圧縮機52に逆流するおそれがある。本実施形態によれば、2段圧縮機50の運転温度として、中間吐出路60の温度を検出するようにしたので、高圧空気の逆流の有無を検出できる。これによって、2段圧縮機50の疲労進行度を正確に把握できるので、2段圧縮機50のメンテナンス時期を正確に把握できる。
In the two-
なお、本実施形態においても、中間吐出路60の温度の代わりに、中間吐出路60の吐出空気圧を検出し、この吐出空気圧と貯留タンク12の内部圧力との差が閾値を超えたら圧縮機が異常であると判定してもよい。これによって、貯留タンク12の内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。
Also in this embodiment, instead of the temperature of the
(実施形態3)
次に、第2の本発明装置及び第2の本発明方法の一実施形態を図4により説明する。本実施形態の圧縮気体供給装置70は、離れた場所に設けられた複数の圧縮気体供給ユニット10A、10B及び10Cと、これらの圧縮気体供給ユニットを遠隔制御可能な中央コントロール・ユニット72とから構成されている。圧縮気体供給ユニット10A及び10Cは、第1実施形態の圧縮気体供給ユニット10Aと同一構成を有し、圧縮気体供給ユニット10Bは、第2実施形態の圧縮気体供給ユニット10Bと同一構成を有している。
(Embodiment 3)
Next, an embodiment of the second inventive device and the second inventive method will be described with reference to FIG. The compressed
圧縮気体供給ユニット10A及び中央コントロール・ユニット72には、送受信機74及び80が設けられている。圧縮気体供給ユニット10Aと中央コントロール・ユニット72とは、携帯電話会社が提供する無線アクセス方式のデータ通信網82でデータ通信が可能になっている。中央コントロール・ユニット72と圧縮空気供給装置10B又は10C間も、同様の無線アクセス方式でデータ通信が可能になっている。各圧縮気体供給ユニットの監視装置40が保有する検出値等のデータは、データ通信網82によって中央コントロール・ユニット72に送られる。
The compressed gas supply unit 10 </ b> A and the
中央コントロール・ユニット72は、記憶部76及び補正部78を有している。圧縮気体供給ユニット10A、10B及び10Cから受信した温度センサー24a〜d及び32の検出値は記憶部76に記憶される。補正部78では、記憶部76に記憶された前記検出値と実際の圧縮機の異常発生結果とから、温度センサー32と各温度センサー24a〜dとの夫々の差分ΔTに係る閾値ΔTsを修正する。ここで、実際の圧縮機の異常発生結果とは、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値ΔTを中央コントロール・ユニット72に入力する。
The
中央コントロール・ユニット72は、圧縮空気供給装置70の運転中、逐次修正された閾値ΔTsで各圧縮気体供給ユニットの運転を制御する。なお、オペレータが所持する携帯電話84からデータ通信網82を介して各圧縮気体供給ユニットの監視装置40及び中央コントロール・ユニット72にアクセスするようにしてもよい。即ち、携帯電話84で中央コントロール・ユニット72及び各圧縮気体供給ユニットの監視装置40からデータを受信し、各圧縮気体供給ユニットの運転状態を監視するようにしてもよい。
The
本実施形態によれば、第1の本発明方法及び第1の本発明装置の第1実施形態で得られる作用効果に加えて、実際の圧縮機の異常発生結果を見ながら、各圧縮気体供給ユニットの閾値ΔTsを逐次修正していくことで、圧縮機の異常を正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給ユニットから収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 According to the present embodiment, in addition to the operational effects obtained in the first embodiment of the first method of the present invention and the first embodiment of the present invention device, each compressed gas supply can be performed while observing the actual abnormality occurrence result of the compressor. By sequentially correcting the unit threshold value ΔTs, it is possible to accurately determine the compressor abnormality. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on the large population of detection values collected from a plurality of compressed gas supply units, an accurate determination is possible.
(実施形態4)
次に、第3の本発明装置の一実施形態を図5に基づいて説明する。本実施形態の圧縮気体供給装置90は、2基の圧縮気体供給ユニット10D及び10Eと、これらの運転を制御する中央コントロール・ユニット92とを備えている。圧縮気体供給装置10Dは、貯留タンク100と、4個の圧縮機102a〜dと、貯留タンク100の内部圧力を検出する圧力センサー104と、貯留タンク100内の圧縮空気を需要先108に供給する圧縮気体供給管106とを備えている。
(Embodiment 4)
Next, an embodiment of the third inventive device will be described with reference to FIG. The compressed
圧縮気体供給装置10Eは、貯留タンク110と、4個の圧縮機112a〜dと、貯留タンク110の内部圧力を検出する圧力センサー114と、貯留タンク110内の圧縮空気を需要先118に供給する圧縮気体供給管116とを備えている。圧縮気体供給装置10E及び10Fは、図1の圧縮空気供給装置10Aと同一構成を有している。圧縮気体供給管106及び圧縮気体供給管116は接続管96で接続されている。接続管96には開閉弁98が介設されている。
The compressed
中央コントロール・ユニット92と圧縮気体供給ユニット10D、10E又は開閉弁112とは、前記実施形態のように、無線アクセス方式のデータ通信網94でデータ通信が可能になっている。
The
本実施形態では、開閉弁98の開閉動作を中央コントロール・ユニット92で制御する。例えば、需要先108に圧縮空気を供給する場合であって、貯留タンク100の内部圧力P1>貯留タンク110の内部圧力P2のとき、開閉弁98を開とすることで、貯留タンク100の圧縮空気を需要先118へ供給することができる。このように、中央コントロール・ユニット92で貯留タンク100の内部圧力P1及び貯留タンク110の内部圧力P2を監視し、圧縮気体供給装置10D又は10Eの圧縮空気を、他の圧縮気体供給装置の需要先に融通することができる。そのため、複数の需要先108,118へ効率良く圧縮空気を供給できる。
In the present embodiment, the
本発明によれば、複数の圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットの省エネ運転とメンテナンスコスト削減を可能にすると共に、複数の圧縮気体供給ユニットを備えた圧縮気体供給装置において、セキュリティの問題を解消でき、低コストな遠隔制御を可能にする。 According to the present invention, the energy saving operation and the maintenance cost reduction of the compressed gas supply unit including a plurality of compressors are enabled, and the security problem is solved in the compressed gas supply apparatus including the plurality of compressed gas supply units. This enables low-cost remote control.
10A、10B、10C、10D、10E 圧縮気体供給装置
12,100,110 貯留タンク
14a〜d、102a〜d、112a〜d 圧縮機
16a〜d 吐出路
18 主供給管
20a〜d、56 駆動モーター
22a〜d、62 インバータ装置
24a〜d、32、64 温度センサー
26a〜d、66 電力センサー
28、104、114 圧力センサー
30,108,118 需要先
34 制御装置
35 判定部
36 実効負荷算出部
37 推定部
38、106,116 圧縮空気供給管
39,98 開閉弁
40 監視装置
42 表示部
44 警報装置
50 2段圧縮機
52 低圧側圧縮機
54 高圧側圧縮機
58 回転軸
60 中間吐出路
70、90 圧縮空気供給装置
72,92 中央コントロール・ユニット
74,80 送受信機
76 記憶部
78 補正部
82,94 データ通信網
84 携帯電話
96 接続管
10A, 10B, 10C, 10D, 10E Compressed
本発明は、複数台の圧縮機を備え、該圧縮機の省エネ運転及びメンテナンスコストの節減を可能にした圧縮気体供給ユニット、圧縮気体供給装置及びこれらの制御方法に関する。 The present invention relates to a compressed gas supply unit, a compressed gas supply device, and a control method thereof, which include a plurality of compressors and enable energy saving operation and maintenance cost saving of the compressors.
複数台の圧縮機を備え、需要に応じて稼働台数を制御しながら圧縮気体を需要先に供給する圧縮気体供給ユニットが知られている。かかる圧縮気体供給ユニットでは、圧縮機の稼働台数を必要最小限に制御することで、省エネを図っている。特許文献1には、複数の圧縮機から吐出された気体を貯留する共通の貯留タンクと、該貯留タンクの内部圧力を検出する圧力センサーとを備え、消費ガス量の変化を貯留タンク内圧力で捉え、該圧力センサーの検出値に応じて、圧縮機の駆動台数を制御する圧縮気体供給ユニットが開示されている。 There is known a compressed gas supply unit that includes a plurality of compressors and supplies compressed gas to a demand destination while controlling the number of operating units according to demand. In such a compressed gas supply unit, energy saving is achieved by controlling the number of operating compressors to the minimum necessary. Patent Document 1 includes a common storage tank that stores gas discharged from a plurality of compressors, and a pressure sensor that detects the internal pressure of the storage tank, and changes in the amount of gas consumed can be determined by the internal pressure of the storage tank. In view of this, a compressed gas supply unit that controls the number of compressors driven according to the detected value of the pressure sensor is disclosed.
特許文献2には、複数の空気圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットにおいて、複数の圧縮機の運転台数制御において、各空気圧縮機で計測された電力消費量から各空気圧縮機の能力の余裕を算出することが開示されている。また、特許文献3には、離れた場所に配置された複数の圧縮機の運転を遠隔監視する遠隔監視システムが開示されている。この遠隔監視システムは、遠隔監視センターにサーバ・クライアント方式のサーバを備え、複数の顧客プラントなどに分散配置された圧縮機の運転情報を、インターネット又は公衆回線を介して該サーバに取り込むようにしている。 In Patent Document 2, in a compressed gas supply unit having a plurality of air compressors, in the control of the number of operating units of the plurality of compressors, the capacity of each air compressor is determined from the power consumption measured by each air compressor. Is calculated. Patent Document 3 discloses a remote monitoring system that remotely monitors the operation of a plurality of compressors arranged at remote locations. In this remote monitoring system, a server / client system server is provided in a remote monitoring center, and operation information of compressors distributed in a plurality of customer plants is taken into the server via the Internet or a public line. Yes.
特許文献4には、複数の圧縮機とパソコンとをLAN(有線)ケーブルで接続し、複数の圧縮機の運転状況をパソコンで監視する遠隔監視システムが開示されている。 Patent Document 4 discloses a remote monitoring system in which a plurality of compressors and a personal computer are connected by a LAN (wired) cable and the operating statuses of the plurality of compressors are monitored by the personal computer.
特許文献2には、各圧縮機の消費電力から各圧縮機の能力の余裕を算出することが開示されているが、圧縮機の吐出側の圧力も圧縮機の消費電力に影響を与えるので、圧縮機の消費電力からだけでは、圧縮機の余裕を正確に算出できない。即ち、最近では、インバータ装置が普及したことで、圧縮機の負荷変動が直線的ではなくなっている。また、アンロード運転状態の圧縮機の電力効率は低くなるなど、圧縮機の運転のしかたで圧縮機の電力効率は異なるからである。 Patent Document 2 discloses that the capacity margin of each compressor is calculated from the power consumption of each compressor, but the pressure on the discharge side of the compressor also affects the power consumption of the compressor. The compressor margin cannot be calculated accurately only from the power consumption of the compressor. That is, recently, due to the widespread use of inverter devices, the load fluctuation of the compressor is not linear. In addition, the power efficiency of the compressor varies depending on how the compressor is operated, for example, the power efficiency of the compressor in the unloaded operation state is lowered.
また、圧縮気体供給装置の遠隔監視手段として、顧客プラントに設けられた圧縮機と監視センター等に設けられたパソコンとをLANケーブルで接続する方式は、LANケーブルから他の顧客情報が漏れるおそれがあり、セキュリティの問題がある。また、圧縮機までネットワーク回線を配設するための工事費が必要となる。 In addition, as a remote monitoring means of the compressed gas supply device, a system in which a compressor provided in a customer plant and a personal computer provided in a monitoring center or the like are connected with a LAN cable may cause other customer information to leak from the LAN cable. There are security issues. In addition, a construction cost is required to install a network line to the compressor.
圧縮気体供給ユニットでは、複数の圧縮機を均一な負荷で運転し、稼働台数制御と併用することで、省エネを達成できる。また、均一負荷運転により、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくすことができ、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減でき、これによって、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給ユニットの稼働率を向上できる。 In the compressed gas supply unit, it is possible to achieve energy saving by operating a plurality of compressors with a uniform load and using them together with operation number control. In addition, the uniform load operation can eliminate variations in the maintenance time of each compressor, reduce the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit, thereby reducing maintenance costs and operating rate of the compressed gas supply unit. Can be improved.
かかる従来技術の課題に鑑み、本発明の第1の目的は、複数の圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットであって、圧縮機の運転状態を監視しながら、複数の圧縮機の均一負荷運転を可能にし、台数制御との併用によって、省エネを達成すると共に、メンテナンスコストを節減することを目的とする。本発明の第2の目的は、離れた場所に配置された複数の圧縮気体供給ユニットを遠隔制御する場合に、セキュリティ問題がなく、かつ低コストな遠隔制御手段を実現することにある。 In view of the problems of the prior art, a first object of the present invention is a compressed gas supply unit provided with a plurality of compressors, and monitors the operating state of the compressors while performing a uniform load operation of the plurality of compressors. The purpose is to achieve energy savings and reduce maintenance costs by combining with unit control. The second object of the present invention is to realize a low-cost remote control means which is free from security problems when remotely controlling a plurality of compressed gas supply units arranged at remote locations.
第1の本発明の圧縮気体供給ユニット(以下「第1の本発明装置」という。)は、複数の圧縮機と、該圧縮機の吐出気体を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクから圧縮気体を需要先に供給する圧縮気体供給管と、該貯留タンクの圧力を検出する圧力センサーとを備え、該圧力センサーの検出値に基づいて各圧縮機の運転を制御する圧縮気体供給ユニットであって、圧縮機の運転状態量を検出する運転状態量センサーと、各圧縮機の消費電力を検出する電力センサーと、各圧縮機の運転を制御する制御装置とを備えている。 The compressed gas supply unit of the first aspect of the present invention (hereinafter referred to as “first apparatus of the present invention”) includes a plurality of compressors, a storage tank that stores discharge gas of the compressor, and a compressed gas from the storage tank. A compressed gas supply unit that controls the operation of each compressor based on a detection value of the pressure sensor, and a compressed gas supply pipe that supplies a compressed gas supply pipe to a customer and a pressure sensor that detects the pressure of the storage tank And an operation state quantity sensor for detecting the operation state quantity of the compressor, a power sensor for detecting the power consumption of each compressor, and a control device for controlling the operation of each compressor.
前記制御装置は、運転状態量センサーの検出値が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段、前記電力センサー及び前記圧力センサーの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する手段、及び算出した実効負荷の運転時間における平均値から各圧縮機のメンテナンス時期を推定する推定手段を有している。この運転時間とは、例えば、前回のメンテナンス以後の圧縮気体供給ユニットの運転時間でもよいが、特にこれに限定されない。 The control device is means for determining that the compressor is abnormal when the detected value of the operating state quantity sensor exceeds a threshold, and means for calculating the effective load of each compressor from the detected values of the power sensor and the pressure sensor. And an estimation means for estimating the maintenance time of each compressor from the average value of the calculated effective load operating time. The operation time may be, for example, the operation time of the compressed gas supply unit after the previous maintenance, but is not particularly limited thereto.
判定手段によって、各圧縮機の異常有無を判定すると共に、実行負荷算出手段によって算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の負荷が均一化するように各圧縮機の運転を制御する。また、推定手段によって推定したメンテナンス時期に基づいてメンテナンスを実行する。 The determination means determines whether each compressor is abnormal, and controls the operation of each compressor so that the load of each compressor is equalized based on the effective load of each compressor calculated by the execution load calculation means. To do. In addition, maintenance is performed based on the maintenance time estimated by the estimation means.
実行負荷算出手段は、各圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する。圧縮機の実効負荷は、圧縮機の消費電力に対応するが、貯留タンクの内部圧力によっても左右される。そのため、圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力の両方を検出し、これら2つの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出するので、実効負荷を正確に算出できる。次に、算出した実効負荷の運転時間における平均値を算出し、この平均値からメンテナンス時期を推定するので、正確なメンテナンス時期を推定可能になる。 The execution load calculating means detects the power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank, and calculates the effective load of each compressor from these detected values. The effective load of the compressor corresponds to the power consumption of the compressor, but also depends on the internal pressure of the storage tank. Therefore, both the power consumption of the compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these two detection values, so that the effective load can be accurately calculated. Next, the average value of the calculated effective load during the operation time is calculated, and the maintenance time is estimated from this average value, so that the accurate maintenance time can be estimated.
このように算出した実効負荷に基づいて、各圧縮機を均一負荷運転させるので、均一負荷運転と稼働台数制御との併用によって、圧縮気体供給ユニットの省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。また、推定手段によって、圧縮機のメンテナンス時期を正確に推定できる。 Since each compressor is operated with a uniform load based on the calculated effective load as described above, the combined use of the uniform load operation and the operation number control enables energy saving of the compressed gas supply unit. Further, the uniform load operation eliminates the variation in the maintenance time of each compressor, and the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit can be reduced. Therefore, maintenance costs can be reduced and the operating rate of the compressed gas supply device can be improved. Further, the maintenance time of the compressor can be accurately estimated by the estimating means.
なお、実効負荷算出手段は、予め測定した測定値から電力センサー及び圧力センサーと実効負荷との相関マップを求め、この相関マップから圧縮機の実効負荷を求める手段であるとよい。これによって、少なくとも一部の圧縮機を電力効率が悪いアンロード運転としている場合でも、あるいは圧縮機にインバータ装置が組み込まれているときでも、圧縮機の実効負荷を正確に把握できる。そのため、圧縮機の最適最低台数制御が可能になり、省エネを達成できる。 The effective load calculating means may be means for obtaining a correlation map of the power sensor, the pressure sensor and the effective load from the measured values measured in advance, and obtaining the effective load of the compressor from the correlation map. This makes it possible to accurately grasp the effective load of the compressor even when at least some of the compressors are in an unload operation with poor power efficiency or when an inverter device is incorporated in the compressor. Therefore, the optimum minimum number of compressors can be controlled and energy saving can be achieved.
前記運転状態量センサーは、圧縮機周囲の大気温度を検出する第1の温度センサーと、各圧縮機の運転温度を検出する第2の温度センサーとからなり、制御装置の判定手段は、第1の温度センサーと第2の温度センサーの検出値の差が閾値を超えたら、当該圧縮機が異常であると判定する手段であるとよい。圧縮機の運転温度とは、例えば、吐出気体又は吐出路の温度であり、あるいは圧縮室を形成する隔壁の温度である。これによって、圧縮機周囲の大気温度が圧縮機の運転温度に及ばす影響を排除でき、圧縮機の異常有無を正確に把握できる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。 The operating state quantity sensor includes a first temperature sensor that detects an ambient temperature around the compressor, and a second temperature sensor that detects an operating temperature of each compressor. If the difference between the detected values of the temperature sensor and the second temperature sensor exceeds a threshold value, the compressor may be a means for determining that the compressor is abnormal. The operating temperature of the compressor is, for example, the temperature of the discharge gas or the discharge path, or the temperature of the partition wall forming the compression chamber. As a result, the influence of the ambient temperature around the compressor on the operating temperature of the compressor can be eliminated, and the presence or absence of an abnormality in the compressor can be accurately grasped. Moreover, since the temperature sensor is used, the apparatus configuration can be made relatively simple and low cost.
また、前記運転状態量センサーは、圧縮機の吐出気体の圧力を検出する第2の圧力センサーであり、制御装置の判定手段は、圧力センサーと前記第2の圧力センサーの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段であるとよい。これによって、貯留タンクの内部圧の影響を排除した正確な判定が可能になる。 The operating state sensor is a second pressure sensor that detects the pressure of the gas discharged from the compressor, and the determination means of the control device is that a difference between detected values of the pressure sensor and the second pressure sensor is a threshold value. If it exceeds, it may be a means for determining that the compressor is abnormal. This makes it possible to perform an accurate determination that eliminates the influence of the internal pressure of the storage tank.
第1の本発明装置は、圧縮機の回転数を制御可能なインバータ装置を備え、制御装置で該インバータ装置を介して圧縮機の稼働を制御するようにするとよい。これによって、各圧縮機を独立して負荷制御できるので、均一負荷運転が容易になる。 The first device of the present invention is preferably provided with an inverter device capable of controlling the rotational speed of the compressor, and the operation of the compressor is controlled by the control device via the inverter device. As a result, load control can be performed independently for each compressor, and uniform load operation is facilitated.
第2の本発明の圧縮気体供給装置(以下「第2の本発明装置」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが互いに離れた場所に複数配置され、該圧縮気体供給ユニットと無線アクセス方式でデータ通信が可能になる中央制御装置を備えている。該中央制御装置は、複数の圧縮気体供給ユニットから受信した検出値データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、閾値を修正する補正手段とを備え、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御する。 A plurality of compressed gas supply devices of the second aspect of the present invention (hereinafter referred to as “second aspect of the present invention”) are arranged at a location where the compressed gas supply units are separated from each other, and the compressed gas supply units and the wireless access method are used. A central control unit that enables data communication is provided. The central controller corrects the threshold value based on the storage means for storing the detection value data received from the plurality of compressed gas supply units, the detection value data stored in the storage means, and the actual compressor abnormality occurrence result. Correction means for controlling each compressed gas supply unit according to the corrected threshold value.
実際の圧縮機の異常発生結果とは、例えば、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値等のデータを中央制御装置に入力する。第2の本発明装置によれば、実際の圧縮機の異常発生結果を見ながら、前記閾値を逐次修正していくことで、圧縮機の異常を正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給ユニットから収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 The actual compressor abnormality result is, for example, data when the operator determines that the abnormality is observed with his own eyes, and the operator inputs data such as a threshold value at this time to the central controller. According to the second device of the present invention, the abnormality of the compressor can be accurately determined by sequentially correcting the threshold while observing the actual abnormality occurrence result of the compressor. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on the large population of detection values collected from a plurality of compressed gas supply units, an accurate determination is possible.
本発明の圧縮気体供給装置(以下「第3の本発明装置」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが互いに離れた位置に複数設けられ、これら複数の圧縮気体供給ユニットの運転を遠隔制御する中央制御装置と、各圧縮気体供給ユニットの圧縮気体供給管同士を接続する接続管と、該接続管に設けられた開閉弁とを備え、中央制御装置で複数の圧縮気体供給ユニットから受信した貯留タンクの圧力検出値に基づいて、開閉弁を遠隔制御するように構成したものである。 In the compressed gas supply device of the present invention (hereinafter referred to as “third inventive device”), a plurality of the compressed gas supply units are provided at positions separated from each other, and the operation of the plurality of compressed gas supply units is remotely controlled. a central control unit, a connection pipe for connecting the compressed gas supply pipe of the respective compressed gas supply unit, and a on-off valve provided in the connecting pipe, received from a plurality of compressed gas supply unit in the central control unit The on-off valve is configured to be remotely controlled based on the pressure detection value of the storage tank.
第3の本発明装置によれば、ひとつの圧縮気体供給ユニットから接続管を介して複数の需要先に圧縮気体を供給できる。また、中央制御装置で各圧縮気体供給ユニットの貯留タンクの圧縮気体の貯留状況を監視しながら、複数の需要先に対して圧縮気体を融通できる。そのため、複数の圧縮気体供給ユニットで製造した圧縮気体を効率良く利用できる。 According to the third device of the present invention, compressed gas can be supplied from a single compressed gas supply unit to a plurality of customers through a connecting pipe. Moreover, compressed gas can be accommodated with respect to several demanding destinations, monitoring the storage condition of the compressed gas of the storage tank of each compressed gas supply unit with a central controller. Therefore, the compressed gas manufactured by the plurality of compressed gas supply units can be used efficiently.
本発明の圧縮気体供給ユニットの制御方法(以下「第1の本発明方法」という。)は、複数の圧縮機の吐出気体を一旦貯留タンクに貯留し、該貯留タンクから圧縮気体を需要先に供給すると共に、該貯留タンクの内部圧力を検出し、この圧力検出値に基づいて各圧縮機の運転を制御する圧縮気体供給ユニットを対象としている。 The method for controlling a compressed gas supply unit of the present invention (hereinafter referred to as “first method of the present invention”) temporarily stores discharge gases of a plurality of compressors in a storage tank and uses the compressed gas from the storage tank as a customer. A compressed gas supply unit that detects the internal pressure of the storage tank and controls the operation of each compressor based on the detected pressure value is provided.
第1の本発明方法の第1工程は、複数の圧縮機の運転状態量を検出し、この検出値が閾値を超えたら異常であると判定するものである。運転状態量として、例えば、圧縮機周囲の大気温度及び各圧縮機の運転温度を検出し、これらの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する。これによって、圧縮機周囲の大気温度が圧縮機に及ぼす影響を排除でき、圧縮機の異常有無を正確に把握できる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。圧縮機の運転温度とは、前述のように、例えば、吐出気体又は吐出路の温度であり、あるいは圧縮室を形成する隔壁の温度である。 The first step of the first method of the present invention is to detect operating state quantities of a plurality of compressors and determine that the detected value is abnormal if the detected value exceeds a threshold value. As the operating state quantity, for example, the ambient temperature around the compressor and the operating temperature of each compressor are detected, and if the difference between these detected values exceeds a threshold value, it is determined that the compressor is abnormal. Thus, the atmospheric temperature of the compressor surrounding eliminates influence to crucible及the compressor, can accurately grasp the abnormal presence or absence of the compressor. Moreover, since the temperature sensor is used, the apparatus configuration can be made relatively simple and low cost. As described above, the operating temperature of the compressor is, for example, the temperature of the discharge gas or the discharge path, or the temperature of the partition wall forming the compression chamber.
別な手段として、貯留タンクの内部圧力及び各圧縮機の吐出気体の圧力を検出し、これらの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定するようにしてもよい。これによって、貯留タンクの内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。また、貯留タンクの内部圧力及び各圧縮機の吐出気体の圧力を検出するので、正確な判定が可能になる。 As another means, the internal pressure of the storage tank and the pressure of the discharge gas of each compressor may be detected, and if the difference between these detected values exceeds a threshold value, it may be determined that the compressor is abnormal. As a result, an accurate determination that eliminates the influence of the internal pressure of the storage tank is possible. Moreover, since the internal pressure of a storage tank and the pressure of the discharge gas of each compressor are detected, accurate determination becomes possible.
第2工程では、各圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する。圧縮機の実効負荷は、圧縮機の消費電力に対応するが、貯留タンクの内部圧力によっても左右される。そのため、圧縮機の消費電力及び貯留タンクの内部圧力の両方を検出し、これら2つの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出するようにしているので、実効負荷を正確に算出できる。次に、算出した実効負荷の運転時間における平均値を算出し、この平均値からメンテナンス時期を推定する。これによって、正確なメンテナンス時期を推定可能になる。この運転時間とは、例えば、前回のメンテナンス以後の圧縮気体供給ユニットの運転時間でもよいが、特にこれに限定されない。 In the second step, the power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these detected values. The effective load of the compressor corresponds to the power consumption of the compressor, but also depends on the internal pressure of the storage tank. Therefore, both the power consumption of the compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, and the effective load of each compressor is calculated from these two detection values, so that the effective load can be accurately calculated. Next, an average value in the calculated operation time of the effective load is calculated, and the maintenance time is estimated from this average value. This makes it possible to estimate an accurate maintenance time. The operation time may be, for example, the operation time of the compressed gas supply unit after the previous maintenance, but is not particularly limited thereto.
第3工程では、第2工程で算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の負荷が均一化するように各圧縮機の運転を制御する。この均一負荷運転と稼働台数制御との併用によって、圧縮気体供給ユニットの省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。 In the third step, the operation of each compressor is controlled based on the effective load of each compressor calculated in the second step so that the load on each compressor is equalized. The combined use of the uniform load operation and the operation number control enables energy saving of the compressed gas supply unit. Further, the uniform load operation eliminates the variation in the maintenance time of each compressor, and the maintenance frequency of the entire compressed gas supply unit can be reduced. Therefore, maintenance costs can be reduced and the operating rate of the compressed gas supply device can be improved.
なお、圧縮機が多段圧縮機で構成されているとき、第1工程では、最終高圧段圧縮機以外の圧縮機の運転温度又は吐出気体の圧力を検出するとよい。多段圧縮機の運転によって低圧側圧縮機の吐出通路に摩耗などが生じてくると、高圧側圧縮機の高温高圧気体が低圧側圧縮機に逆流し、低圧側圧縮機の吐出路の温度及び吐出気体の圧力が上昇する。従って、低圧側圧縮機の吐出路の温度又は吐出気体の圧力を検出することで、高温高圧気体の逆流の有無を検出できる。これによって、圧縮機の疲労進行度を正確に把握できるため、メンテナンス時期を適正に推定できる。 In addition, when the compressor is comprised with a multistage compressor, it is good to detect the operating temperature or pressure of discharge gas of compressors other than a final high pressure stage compressor at a 1st process. If wear occurs in the discharge passage of the low-pressure compressor due to the operation of the multistage compressor, the high-temperature and high-pressure gas of the high-pressure compressor flows back to the low-pressure compressor, and the temperature and discharge of the discharge path of the low-pressure compressor The gas pressure increases. Therefore, by detecting the temperature of the discharge path of the low-pressure compressor or the pressure of the discharge gas, it is possible to detect the presence or absence of the backflow of the high-temperature high-pressure gas. As a result, the fatigue progress of the compressor can be accurately grasped, so that the maintenance time can be estimated appropriately.
本発明の圧縮気体供給装置の制御方法(以下「第2の本発明方法」という。)は、前記圧縮気体供給ユニットが離れた場所に複数配置され、該圧縮気体供給ユニットと無線アクセス方式でデータ通信が可能な中央制御装置とを備えた圧縮気体供給装置を対象とする。 A method for controlling a compressed gas supply apparatus according to the present invention (hereinafter referred to as “second method according to the present invention”) includes a plurality of compressed gas supply units arranged at a remote location, and data is transmitted in a wireless access manner with the compressed gas supply unit. A compressed gas supply device including a central control device capable of communication is targeted.
第2の本発明方法の第1工程〜第3工程は、第1の本発明方法の第1工程〜第3工程と同一である。第2の本発明方法の第4〜6工程は、圧縮気体供給ユニットから中央制御装置に検出値データを送信する第4工程と、複数の圧縮気体供給ユニットの検出値データを中央制御装置の記憶手段に記憶させる第5工程と、記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、閾値を修正し、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御する第6工程とからなる。 The first to third steps of the second method of the present invention are the same as the first to third steps of the first method of the present invention. The fourth to sixth steps of the second method of the present invention include a fourth step of transmitting detected value data from the compressed gas supply unit to the central control device, and storing the detected value data of a plurality of compressed gas supply units in the central control device. A fifth step to be stored in the means, and a sixth step in which the threshold value is corrected from the detected value data accumulated in the storage means and the actual compressor abnormality occurrence, and each compressed gas supply unit is controlled by the corrected threshold value. It consists of.
実際の圧縮機の異常発生結果とは、例えば、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値等のデータを中央制御装置に入力する。実際の圧縮機の異常発生結果から、逐次閾値を修正していくことで、圧縮機の異常有無をさらに正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給ユニットから収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 The actual compressor abnormality result is, for example, data when the operator determines that the abnormality is observed with his own eyes, and the operator inputs data such as a threshold value at this time to the central controller. By sequentially correcting the threshold value based on the actual compressor abnormality occurrence result, the presence or absence of the compressor abnormality can be determined more accurately. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on the large population of detection values collected from a plurality of compressed gas supply units , an accurate determination is possible.
第1の本発明装置及び第1の本発明方法によれば、運転中の圧縮機の異常を正確に把握できると共に、各圧縮機の負荷を均一化した運転が可能になるので、台数制御と併用することで、省エネを可能にし、かつメンテナンス頻度を低減でき、メンテナンスコストを節減できる。また、第2の本発明装置及び第2の本発明方法によれば、前記作用効果に加えて、圧縮機周囲の大気温度と圧縮機の運転温度との差に係る閾値を逐次修正していくことで、圧縮機の異常をさらに正確に判定できる。また、第3の本発明装置によれば、複数の圧縮気体供給ユニットで製造した圧縮気体を、複数の需要先にこれらの需要量に応じて効率良く供給できる。 According to the first invention apparatus and the first invention method, it is possible to accurately grasp the abnormality of the compressor in operation and to perform the operation with the load of each compressor made uniform. By using it in combination, it is possible to save energy, reduce the frequency of maintenance, and reduce maintenance costs. Further, according to the second invention apparatus and the second invention method, in addition to the above-described effects, the threshold value relating to the difference between the ambient air temperature around the compressor and the operating temperature of the compressor is sequentially corrected. Thus, the abnormality of the compressor can be determined more accurately. Moreover, according to the 3rd invention apparatus, the compressed gas manufactured with the several compressed gas supply unit can be efficiently supplied to several demand destinations according to these demands.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
(実施形態1)
第1の本発明装置及び第1の本発明方法の第1実施形態を図1及び図2によって説明する。本実施形態の圧縮気体供給ユニット10Aは、1個の貯留タンク12と、4台の圧縮機14a〜dとを備えている。各圧縮機の吐出路16a〜dは主供給管18に接続され、主供給管18は貯留タンク12に接続されている。各圧縮機から吐出された吐出気体は、主供給管18を通って貯留タンク12に貯留される。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the first inventive device and the first inventive method will be described with reference to FIGS. Compressed
各圧縮機には、駆動モーター20a〜d及び該駆動モーターの回転数を無段階に制御可能なインバータ装置22a〜dが設けられている。これによって、各圧縮機の回転数を独立して制御できる。各圧縮機の圧縮室の隔壁には、圧縮気体の温度を検出する温度センサー24a〜dが設けられている。各圧縮機には、駆動モーター20a〜dの消費電力を検出する電力センサー26a〜dが設けられている。
Each compressor is provided with
貯留タンク12には、貯留タンク12内の内部圧力を検出する圧力センサー28が設けられている。圧縮機14a〜dの近くには、圧縮機周囲の大気温度を検出する温度センサー32が設けられている。温度センサー24a〜d、電力センサー26a〜d、圧力センサー28及び温度センサー32の検出信号は、監視室等に設けられた制御装置34に送られる。
The
制御装置34では、圧力センサー28の検出値を監視しながら、圧縮気体供給管38に設けられた開閉弁39を開閉し、需要先30に圧縮気体を供給する。制御装置34は判定部35、実効負荷算出部36及び推定部37を有している。判定部35は、温度センサー32と各温度センサー24a〜dとの夫々の差分ΔTから各圧縮機14a〜dの異常有無を判定する。即ち、差分ΔTが閾値ΔTsを超えたら、圧縮機の状態が異常であると判定する。
The
実効負荷算出部36は、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出する。図2は、圧縮機14a〜dと同一機種及び同一容積の圧縮機を使い、予め計測した実験データから求めた圧縮機14a〜dの消費電力と、貯留タンク12の内部圧力と、圧縮機14a〜dの実効負荷との相関を表すマップである。このマップを用い、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出する。
The effective
推定部37は、実効負荷算出部36で算出した実効負荷の運転時間における平均値から、各圧縮機のメンテナンス時期を推定する。前記運転時間とは、本実施形態では、前回メンテナンス後の運転開始時点から算出時点までの圧縮気体供給ユニット10Aの運転時間とする。しかし、本発明では、これに限定されず、異なる時間を設定してもよい。平均値は各圧縮機の停止時間を含めて計算し、圧縮機毎に算出する。あるいは、個々の圧縮機の平均値を算出せず、4台の圧縮機全体の平均値を算出するようにしてもよい。
The
監視室等に監視装置40が設けられている。監視装置40には、制御装置34から各センサーの検出信号が送られると共に、判定部35の判定結果と、実効負荷算出部36で算出した各圧縮機の実効負荷と、推定部37で推定した次期メンテナンス時期の信号が送られる。監視装置40は、表示部42及び警報装置44を備えている。表示部42には、各センサーの検出値、並びに判定部35の判定結果、実効負荷算出部36で算出された実効負荷及び推定部37で推定された次期メンテナンス時期を表示する。
A
制御装置34によって、圧縮気体供給ユニット10Aの負荷に対して、圧縮機の稼働台数を必要最小限に制御する台数制御と、実効負荷算出部36で算出した各圧縮機の実効負荷に基づき、圧縮機14a〜dが均等負荷となるように、各圧縮機14a〜dのインバータ装置22a〜dを制御する均一負荷運転とを併用した運転が行われる。また、判定部35の判定結果が異常となったとき、警報装置44が警報を発信する。また、表示画面42に表示された次期メンテナンス時期に基づいて、オペレータがメンテナンスを行う。
Based on the unit control for controlling the number of operating compressors to the minimum necessary with respect to the load of the compressed
本実施形態によれば、制御装置34の判定部35で、圧縮機14a〜dの周囲温度と各圧縮機14a〜dの圧縮室の圧縮気体温度との差分ΔTによって、各圧縮機の異常有無を判定しているので、大気温度の影響を排除した正確な異常判定が可能になる。また、温度センサーを用いるので、装置構成を比較的簡便かつ低コストにできる。
According to the present embodiment, the
また、制御装置34の実効負荷算出部36で、図2に示す相関マップから、各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出しているので、正確な実効負荷を算出できる。また、制御装置34によって、圧縮機の台数制御と均一負荷運転とを併用した運転を行うので、省エネが可能になる。また、均一負荷運転によって、各圧縮機のメンテナンス時期のばらつきをなくし、圧縮気体供給ユニット全体のメンテナンス頻度を低減できる。そのため、メンテナンスコストを節減できると共に、圧縮気体供給装置の稼働率を向上できる。
Moreover, since the effective
また、各圧縮機14a〜dの回転数を独立して制御可能なインバータ装置22a〜dを備えているので、各圧縮機の負荷制御が容易になる。なお、本実施形態では、制御装置34と監視装置40とを別に設けているが、代わりに、これらの機能を併せ持つ一体型の監視制御装置を用いてもよい。
Moreover, since the
なお、本実施形態では、圧力センサー28及び電力センサー26a〜dの検出値から各圧縮機14a〜dの実効負荷を算出したが、代わりに、各圧縮機14a〜dの吐出気体の圧力を検出し、圧力センサー28の検出値と圧縮機の吐出気体の圧力検出値との差が閾値を超えたら、当該圧縮機が異常であると判定するようにしてもよい。これによって、貯留タンク12の内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。
In the present embodiment, the effective loads of the
(実施形態2)
次に、第1の本発明装置及び第1の本発明方法の第2実施形態を図3によって説明する。本実施形態の圧縮気体供給ユニット10Bを構成する2段圧縮機50は、低圧側圧縮機52と高圧側圧縮機54とからなる2段圧縮機50で構成されている。即ち、低圧側圧縮機52及び高圧側圧縮機54は、共通の回転軸58で駆動され、回転軸58は駆動モーター56で駆動される。低圧側圧縮機52から吐出された吐出気体は、中間吐出路60を介して高圧側圧縮機54に供給され、高圧側圧縮機54でさらに圧縮され、貯留タンク(図示省略)に送られる。駆動モーター56はインバータ装置62により無段階で回転数を調整できる。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the first device of the present invention and the first method of the present invention will be described with reference to FIG. The two-
中間吐出路60には中間吐出路60の温度を検出する温度センサー64が設けられ、駆動モーター56には、駆動モーター56の消費電力を検出する電力センサー66が設けられている。これらセンサーの検出信号は監視装置40に送られ、インバータ装置62は、制御装置34によって制御される。その他の圧縮気体供給ユニット10Bの構成は前記第1実施形態と同一である。
The
2段圧縮機50では、圧縮室を構成する部位に摩耗等が進行すると、高圧側圧縮機54の高圧空気が中間吐出路60から低圧側圧縮機52に逆流するおそれがある。本実施形態によれば、2段圧縮機50の運転温度として、中間吐出路60の温度を検出するようにしたので、高圧空気の逆流の有無を検出できる。これによって、2段圧縮機50の疲労進行度を正確に把握できるので、2段圧縮機50のメンテナンス時期を正確に把握できる。
In the two-
なお、本実施形態においても、中間吐出路60の温度の代わりに、中間吐出路60の吐出空気圧を検出し、この吐出空気圧と貯留タンク12の内部圧力との差が閾値を超えたら圧縮機が異常であると判定してもよい。これによって、貯留タンク12の内部圧力の影響を排除した正確な判定が可能になる。
Also in this embodiment, instead of the temperature of the
(実施形態3)
次に、第2の本発明装置及び第2の本発明方法の一実施形態を図4により説明する。本実施形態の圧縮気体供給装置70は、離れた場所に設けられた複数の圧縮気体供給ユニット10A、10B及び10Cと、これらの圧縮気体供給ユニットを遠隔制御可能な中央コントロール・ユニット72とから構成されている。圧縮気体供給ユニット10A及び10Cは、第1実施形態の圧縮気体供給ユニット10Aと同一構成を有し、圧縮気体供給ユニット10Bは、第2実施形態の圧縮気体供給ユニット10Bと同一構成を有している。
(Embodiment 3)
Next, an embodiment of the second inventive device and the second inventive method will be described with reference to FIG. The compressed
圧縮気体供給ユニット10A及び中央コントロール・ユニット72には、送受信機74及び80が設けられている。圧縮気体供給ユニット10Aと中央コントロール・ユニット72とは、携帯電話会社が提供する無線アクセス方式のデータ通信網82でデータ通信が可能になっている。中央コントロール・ユニット72と圧縮気体供給ユニット10B又は10C間も、同様の無線アクセス方式でデータ通信が可能になっている。各圧縮気体供給ユニットの監視装置40が保有する検出値等のデータは、データ通信網82によって中央コントロール・ユニット72に送られる。
The compressed gas supply unit 10 </ b> A and the
中央コントロール・ユニット72は、記憶部76及び補正部78を有している。圧縮気体供給ユニット10A、10B及び10Cから受信した温度センサー24a〜d及び32の検出値は記憶部76に記憶される。補正部78では、記憶部76に記憶された前記検出値と実際の圧縮機の異常発生結果とから、温度センサー32と各温度センサー24a〜dとの夫々の差分ΔTに係る閾値ΔTsを修正する。ここで、実際の圧縮機の異常発生結果とは、オペレータが自分の目で見て異常と判断したときのデータであり、オペレータがこのときの閾値ΔTsを中央コントロール・ユニット72に入力する。
The
中央コントロール・ユニット72は、圧縮気体供給装置70の運転中、逐次修正された閾値ΔTsで各圧縮気体供給ユニットの運転を制御する。なお、オペレータが所持する携帯電話84からデータ通信網82を介して各圧縮気体供給ユニットの監視装置40及び中央コントロール・ユニット72にアクセスするようにしてもよい。即ち、携帯電話84で中央コントロール・ユニット72及び各圧縮気体供給ユニットの監視装置40からデータを受信し、各圧縮気体供給ユニットの運転状態を監視するようにしてもよい。
The
本実施形態によれば、第1の本発明方法及び第1の本発明装置の第1実施形態で得られる作用効果に加えて、実際の圧縮機の異常発生結果を見ながら、各圧縮気体供給ユニットの閾値ΔTsを逐次修正していくことで、圧縮機の異常を正確に判定できる。また、複数の圧縮気体供給ユニットから収集した検出値の大きな母集団に基づいて、圧縮機の異常を判定するので、正確な判定が可能になる。 According to the present embodiment, in addition to the operational effects obtained in the first embodiment of the first method of the present invention and the first embodiment of the present invention device, each compressed gas supply can be performed while observing the actual abnormality occurrence result of the compressor. By sequentially correcting the unit threshold value ΔTs, it is possible to accurately determine the compressor abnormality. Moreover, since the abnormality of a compressor is determined based on the large population of detection values collected from a plurality of compressed gas supply units, an accurate determination is possible.
(実施形態4)
次に、第3の本発明装置の一実施形態を図5に基づいて説明する。本実施形態の圧縮気体供給装置90は、2基の圧縮気体供給ユニット10D及び10Eと、これらの運転を制御する中央コントロール・ユニット92とを備えている。圧縮気体供給ユニット10Dは、貯留タンク100と、4台の圧縮機102a〜dと、貯留タンク100の内部圧力を検出する圧力センサー104と、貯留タンク100内の圧縮気体を需要先108に供給する圧縮気体供給管106とを備えている。
(Embodiment 4)
Next, an embodiment of the third inventive device will be described with reference to FIG. The compressed
圧縮気体供給ユニット10Eは、貯留タンク110と、4台の圧縮機112a〜dと、貯留タンク110の内部圧力を検出する圧力センサー114と、貯留タンク110内の圧縮ユニットを需要先118に供給する圧縮気体供給管116とを備えている。圧縮気体供給ユニット10D及び10Eは、図1の圧縮気体供給ユニット10Aと同一構成を有している。圧縮気体供給管106及び圧縮気体供給管116は接続管96で接続されている。接続管96には開閉弁98が介設されている。
Compressed
中央コントロール・ユニット92と圧縮気体供給ユニット10D、10E又は開閉弁112とは、前記実施形態のように、無線アクセス方式のデータ通信網94でデータ通信が可能になっている。
The
本実施形態では、開閉弁112の開閉動作を中央コントロール・ユニット92で制御する。例えば、需要先108に圧縮気体を供給する場合であって、貯留タンク100の内部圧力P1>貯留タンク110の内部圧力P2のとき、開閉弁98を開とすることで、貯留タンク100の圧縮気体を需要先118へ供給することができる。このように、中央コントロール・ユニット92で貯留タンク100の内部圧力P1及び貯留タンク110の内部圧力P2を監視し、圧縮気体供給ユニット10D又は10Eの圧縮気体を、他の圧縮気体供給装置の需要先に融通することができる。そのため、複数の需要先108,118へ効率良く圧縮気体を供給できる。
In this embodiment, the opening / closing operation of the opening / closing valve 112 is controlled by the
本発明によれば、複数の圧縮機を備えた圧縮気体供給ユニットの省エネ運転とメンテナンスコスト削減を可能にすると共に、複数の圧縮気体供給ユニットを備えた圧縮気体供給装置において、セキュリティの問題を解消でき、低コストな遠隔制御を可能にする。 According to the present invention, the energy saving operation and the maintenance cost reduction of the compressed gas supply unit including a plurality of compressors are enabled, and the security problem is solved in the compressed gas supply apparatus including the plurality of compressed gas supply units. This enables low-cost remote control.
10A、10B、10C、10D、10E 圧縮気体供給ユニット
12,100,110 貯留タンク
14a〜d、102a〜d、112a〜d 圧縮機
16a〜d 吐出路
18 主供給管
20a〜d、56 駆動モーター
22a〜d、62 インバータ装置
24a〜d、32、64 温度センサー
26a〜d、66 電力センサー
28、104、114 圧力センサー
30,108,118 需要先
34 制御装置
35 判定部
36 実効負荷算出部
37 推定部
38、106,116 圧縮気体供給管
39,98 開閉弁
40 監視装置
42 表示部
44 警報装置
50 2段圧縮機
52 低圧側圧縮機
54 高圧側圧縮機
58 回転軸
60 中間吐出路
70、90 圧縮気体供給装置
72,92 中央コントロール・ユニット
74,80 送受信機
76 記憶部
78 補正部
82,94 データ通信網
84 携帯電話
96 接続管
10A, 10B, 10C, 10D, 10E Compressed
中央コントロール・ユニット92と圧縮気体供給ユニット10D、10E又は開閉弁98とは、前記実施形態のように、無線アクセス方式のデータ通信網94でデータ通信が可能になっている。
The
本実施形態では、開閉弁98の開閉動作を中央コントロール・ユニット92で制御する。例えば、需要先108に圧縮気体を供給する場合であって、貯留タンク100の内部圧力P1>貯留タンク110の内部圧力P2のとき、開閉弁98を開とすることで、貯留タンク100の圧縮気体を需要先118へ供給することができる。このように、中央コントロール・ユニット92で貯留タンク100の内部圧力P1及び貯留タンク110の内部圧力P2を監視し、圧縮気体供給ユニット10D又は10Eの圧縮気体を、他の圧縮気体供給装置の需要先に融通することができる。そのため、複数の需要先108,118へ効率良く圧縮気体を供給できる。
In the present embodiment, the
Claims (12)
圧縮機の運転状態量を検出する運転状態量センサーと、
各圧縮機の消費電力を検出する電力センサーと、
各圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記運転状態量センサーの検出値が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段、前記電力センサー及び前記圧力センサーの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出する手段、及び算出した実効負荷の運転時間における平均値から各圧縮機のメンテナンス時期を推定する推定手段を有し、算出した各圧縮機の前記実効負荷に基づいて、各圧縮機の負荷が均一化するように各圧縮機の運転を制御するものであることを特徴とする圧縮気体供給ユニット。 A plurality of compressors, a storage tank that stores discharge gas of the compressor, a compressed gas supply pipe that supplies compressed gas from the storage tank to a demand destination, and a pressure sensor that detects the pressure of the storage tank In the compressed gas supply unit that controls the operation of each compressor based on the detection value of the pressure sensor,
An operating state quantity sensor for detecting the operating state quantity of the compressor;
A power sensor that detects the power consumption of each compressor;
A control device for controlling the operation of each compressor,
The control device calculates the effective load of each compressor from the detection values of the power sensor and the pressure sensor, the means for determining that the compressor is abnormal when the detection value of the operating state quantity sensor exceeds a threshold value. Means for estimating the maintenance time of each compressor from the average value of the calculated effective load operating time, and the load on each compressor is equalized based on the calculated effective load of each compressor A compressed gas supply unit that controls the operation of each compressor.
前記制御装置の判定手段は、前記第1の温度センサーと前記第2の温度センサーの検出値の差が閾値を超えたら、当該圧縮機が異常であると判定する手段であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮気体供給ユニット。 The operating state quantity sensor includes a first temperature sensor that detects an ambient temperature around the compressor, and a second temperature sensor that detects an operating temperature of each compressor,
The determination unit of the control device is a unit that determines that the compressor is abnormal when a difference between detection values of the first temperature sensor and the second temperature sensor exceeds a threshold value. The compressed gas supply unit according to claim 1.
前記制御装置の判定手段は、前記圧力センサーと前記第2の圧力センサーの検出値の差が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する手段であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮気体供給ユニット。 The operating state quantity sensor is a second pressure sensor that detects the pressure of the discharge gas of the compressor,
The determination unit of the control device is a unit that determines that the compressor is abnormal when a difference between detection values of the pressure sensor and the second pressure sensor exceeds a threshold value. The compressed gas supply unit described.
前記制御装置で各圧縮機の負荷が均一化するように前記インバータ装置を制御するようにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の圧縮気体供給ユニット。 Each compressor has an inverter device capable of controlling the rotation speed,
The compressed gas supply unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the inverter device is controlled by the control device so that the load of each compressor is equalized.
前記中央制御装置は、前記複数の圧縮気体供給ユニットから受信した検出値データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、前記閾値を修正する補正手段とを備え、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御することを特徴とする圧縮気体供給装置。 A plurality of compressed gas supply units according to claim 1 are arranged at locations separated from each other, and comprise a central controller capable of data communication with the compressed gas supply units by a wireless access method,
The central control unit is configured to store the detection value data received from the plurality of compressed gas supply units, the detection value data accumulated in the storage unit, and the actual compressor abnormality occurrence result, the threshold value. And a correction means for correcting the compressed gas supply unit, wherein each compressed gas supply unit is controlled by the corrected threshold value.
前記中央制御装置で、前記複数の圧縮気体供給ユニットから受信した貯留タンクの圧力検出値に基づいて前記開閉弁を遠隔制御するように構成したことを特徴とする圧縮気体供給装置。 A central control device in which a plurality of compressed gas supply units according to claim 1 are arranged at positions separated from each other and capable of data communication with the compressed gas supply unit by a wireless access method, and the compressed gas of each compressed gas supply unit A connecting pipe for connecting the supply pipes, and an on-off valve provided in the connecting pipe,
The compressed gas supply device, wherein the central control device is configured to remotely control the on-off valve based on a detected pressure value of a storage tank received from the plurality of compressed gas supply units.
前記複数の圧縮機の運転状態量を検出し、この検出値が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する第1工程と、
各圧縮機の消費電力及び前記貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出し、算出した実効負荷の運転時間における平均値から各圧縮機のメンテナンス時期を推定する第2工程と、
前記第2工程で算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の実効負荷が均一化するように、各圧縮機の運転を制御する第3工程とからなることを特徴とする圧縮気体供給ユニットの制御方法。 The discharge gas of a plurality of compressors is temporarily stored in a storage tank, and the compressed gas is supplied from the storage tank to a demand destination, and the pressure of the storage tank is detected, and each compressor is operated based on the detected pressure value. In the control method of the compressed gas supply unit for controlling
A first step of detecting operating state quantities of the plurality of compressors and determining that the compressor is abnormal when the detected value exceeds a threshold;
The power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, the effective load of each compressor is calculated from these detection values, and the maintenance time of each compressor is calculated from the average value of the calculated effective load operating time. A second step to estimate;
A third step of controlling the operation of each compressor so that the effective load of each compressor is made uniform based on the effective load of each compressor calculated in the second step. Control method of gas supply unit.
前記複数の圧縮機の運転状態量を検出し、この検出値が閾値を超えたら当該圧縮機が異常であると判定する第1工程と、
前記各圧縮機の消費電力及び前記貯留タンクの内部圧力を検出し、これらの検出値から各圧縮機の実効負荷を算出し、算出した実効負荷の運転時間における平均値から各圧縮機のメンテナンス時期を推定する第2工程と、
前記第2工程で算出した各圧縮機の実効負荷に基づいて、各圧縮機の実効負荷が均一化するように、各圧縮機の運転を制御する第3工程と、
前記圧縮気体供給ユニットから中央制御装置に検出値データを送信する第4工程と、
前記複数の圧縮気体供給ユニットの検出値データを前記中央制御装置の記憶手段に記憶させる第5工程と、
前記記憶手段に蓄積された検出値データと実際の圧縮機の異常発生結果とから、前記閾値を修正し、修正した閾値により各圧縮気体供給ユニットを制御する第6工程とからなることを特徴とする圧縮気体供給装置の制御方法。 A plurality of compressors are arranged at distant locations, and the discharge gas of a plurality of compressors is temporarily stored in a storage tank, and the compressed gas is supplied from the storage tank to a demand destination, and the pressure of the storage tank is detected. In a control method of a compressed gas supply device comprising a compressed gas supply unit for controlling the operation of each compressor based on the above, and a central controller capable of data communication with the compressed gas supply unit by a wireless access method,
A first step of detecting operating state quantities of the plurality of compressors and determining that the compressor is abnormal when the detected value exceeds a threshold;
The power consumption of each compressor and the internal pressure of the storage tank are detected, the effective load of each compressor is calculated from these detected values, and the maintenance time of each compressor is calculated from the average value in the calculated effective load operating time. A second step of estimating
A third step of controlling the operation of each compressor so that the effective load of each compressor is equalized based on the effective load of each compressor calculated in the second step;
A fourth step of transmitting detected value data from the compressed gas supply unit to a central control unit;
A fifth step of storing detected value data of the plurality of compressed gas supply units in a storage means of the central control unit;
It comprises the sixth step of correcting the threshold value based on the detected value data accumulated in the storage means and the actual compressor abnormality occurrence result, and controlling each compressed gas supply unit with the corrected threshold value. Control method for compressed gas supply device.
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