JP2016014336A - 多段圧縮システム、制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる多段圧縮システムを提供する。
【解決手段】多段圧縮システムは、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備える。前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多段圧縮システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。

ガスを圧縮し、下流側に接続された機械等に圧縮ガスを供給する圧縮機が知られている。そのような圧縮機としてＩＧＶ（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ）を上流側に配置し、ＩＧＶの開度を調整することで、圧縮機本体へのガス流量を調整するものがある。
特許文献１には、関連する技術として、複数の圧縮機本体間に性能差が生じた場合であっても、適切にＩＧＶの開度を制御し、最適な運転を行うことを可能とする技術が記載されている。

特開２０１３−１７０５７３号公報

ところで、特許文献１に記載のような多段圧縮機では、異常状態になってアラームが発生したとき、流量差分の補正しないように信号を切り替える機能が備えられている。この場合、信号値が急に変化すると、プラント全体が不安定になることが懸念される。
また、ＩＧＶがスティックした場合（固着して動作しなくなった場合）、その間もコントローラから信号が出力され続けるため、ＩＧＶに無理な力がかかり故障の原因になってしまう。また、何かのきっかけでＩＧＶがスティック状態から復旧したときに、ＩＧＶが急に動きだしてしまい、プラントが不安定になってしまう。
ＩＧＶがスティックした場合、ＩＧＶ開度制御の操作端が１つ少なくなるため、制御性が悪くなってしまうが、この事象への対応が考慮されていない。

そのため、多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる技術が求められていた。

そこでこの発明は、上記の課題を解決することのできる多段圧縮システム、制御装置、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する多段圧縮システムである。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する多段圧縮システムである。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する多段圧縮システムである。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力することを特徴とする多段圧縮システムである。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、前記異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする多段圧縮システムである。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する制御装置である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する制御装置である。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する制御装置である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部を備え、前記弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力する制御装置である。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、前記異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする制御装置である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、
前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、前記弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力する制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御部は、前記異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段として機能させ、前記弁制御手段に、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力させるプログラムである。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段として機能させ、前記弁制御手段に、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給させるプログラムである。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御手段に、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限させるプログラムである。

また本発明の別の態様によれば、一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段として機能させ、前記弁制御手段に、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力させるプログラムである。

また本発明の別の態様によれば、前記弁制御手段に、前記異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くさせるプログラムである。

本発明の実施形態による多段圧縮システムによれば、多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる。

本発明の第一の実施形態による多段圧縮システム１ａの構成の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態における圧縮機制御装置２００ａの構成の一例を示す図である。 本発明の第二の実施形態による多段圧縮システム１ｂの構成の一例を示す図である。 本発明の第三の実施形態による多段圧縮システム１ｃの構成の一例を示す図である。

＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態による多段圧縮システム１ａの構成の一例を示す図である。
第一の実施形態による多段圧縮システム１ａは、多段圧縮機１０ａと、圧縮機制御装置２００ａとを備える。

多段圧縮機１０ａは、ガスの流れの上流側から下流側へ直列に配置された初段圧縮機本体１０１（１０１ａ、１０１ｂ）と、二段目圧縮機本体１０３（後段圧縮機）と、最終段圧縮機本体１０２（後段圧縮機）とを備える。初段圧縮機本体１０１は、初段圧縮機本体１０１ａと初段圧縮機本体１０１ｂとが対を成している。

初段圧縮機本体１０１（１０１ａ、１０１ｂ）と、二段目圧縮機本体１０３と、最終段圧縮機本体１０２は、シャフト１０６を介して結合されている。シャフト１０６の上流側には、初段圧縮機本体と１０１ａと１０１ｂとが並列に対を成して配置される。シャフトの下流側には、二段目圧縮機本体１０３と最終段圧縮機本体１０２とが並列に配置される。モータ１０４は、シャフト１０６の中間に接続される。各圧縮機本体とモータ１０４は、ギアボックス１０５を介してシャフト１０６に接続される。

供給ライン１３０ａと１３０ｂは、ガスを初段圧縮機本体１０１ａと１０１ｂにガスを供給するための配管である。供給ライン１３０ａは、初段圧縮機本体１０１ａの入口に接続される。また、供給ライン１３０ｂは、初段圧縮機本体１０１ｂの入り口に接続される。初段圧縮機本体１０１ａは、供給ライン１３０ａを介して、ガスを取り入れてそのガスを圧縮することで圧縮ガスを生成する。初段圧縮機本体１０１ｂは、供給ライン１３０ｂを介して、ガスを取り入れてそのガスを圧縮することで圧縮ガスを生成する。

第一接続ライン１３２は、初段圧縮機本体１０１ａと１０１ｂで生成された圧縮ガスを二段目圧縮機本体１０３に供給するための配管である。第一接続ライン１３２は、初段圧縮機本体１０１ａの出口と１０１ｂの出口とに接続される。また、第一接続ライン１３２は、二段目圧縮機本体１０３の入口に接続される。第一接続ライン１３２は合流部を有し、その合流部で２つの初段圧縮機本体１０１ａと１０１ｂとが吐出するそれぞれの圧縮ガスが合流する。第一接続ライン１３２は、合流した圧縮ガスを二段目圧縮機本体１０３に供給する。

二段目圧縮機本体１０３は、第一接続ライン１３２を介して、取り入れた圧縮ガスをさらに圧縮した圧縮ガスを生成する。第二接続ライン１３３は、二段目圧縮機本体１０３で生成された圧縮ガスを最終段圧縮機本体１０２に供給するための配管である。第二接続ライン１３３は、二段目圧縮機本体１０３の出口と最終段圧縮機本体１０２の入口に接続される。第二接続ライン１３３は、圧縮ガスを最終段圧縮機本体１０２に供給する。

最終段圧縮機本体１０２は、第二接続ライン１３３を介して、取り入れた圧縮ガスをさらに圧縮した圧縮ガスを生成する。吐出ライン１３１は、最終段圧縮機本体１０２で生成された圧縮ガスを下流プロセスに供給するための配管である。吐出ライン１３１は、最終段圧縮機本体１０２の出口と下流プロセスの入口に接続される。吐出ライン１３１は、圧縮ガスを下流プロセスに供給する。

初段圧縮機本体１０１ａの入口付近の供給ライン１３０ａには、インレットガイドベーン（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ、以下ＩＧＶ）１０７ａが備えられている。初段圧縮機本体１０１ｂの入口付近の供給ライン１３０ｂには、ＩＧＶ１０７ｂが備えられている。供給ライン１３０ａに備えられたＩＧＶ１０７ａは、初段圧縮機本体１０１ａに流入するガスの流量を制御する。供給ライン１３０ｂに備えられたＩＧＶ１０７ｂは、初段圧縮機本体１０１ｂに流入するガスの流量を制御する。

最終段圧縮機本体１０２の出力付近の吐出ライン１３１には、放風弁１０８が備えられている。吐出ライン１３１に備えられた放風弁１０８は、圧縮するガスが空気である圧縮機である場合は、放風ライン１３６を介して空気を大気に放出する。また、ガスが窒素等の場合は、リサイクル弁とすることができる。その場合、放風弁１０８は、放風ライン１３６を供給ライン１３０ａまで接続したリサイクルラインを介して、ガスを供給ライン１３０ａに戻すことが可能である。放風弁１０８は、放風ライン１３６を介して供給ライン１３０ｂまで接続されたリサイクルラインを介して、ガスを供給ライン１３０ｂに戻すことが可能である。
ＩＧＶ１０７ａ、ＩＧＶ１０７ｂ及び放風弁１０８は、圧縮機の出口圧力を制御したり、サージングを回避したりするために、その開度が制御される。

供給ライン１３０ａには、入口流量検出器１１４ａが配置される。入口流量検出器１１４ａは、初段圧縮機本体１０１ａに流入する入口ガス流量を検出し、入口流量検出値を生成する。供給ライン１３０ｂには、入口流量検出器１１４ｂが配置される。入口流量検出器１１４ｂは、初段圧縮機本体１０１ｂに流入する入口ガス流量を検出し、入口流量検出値を生成する。

第一接続ライン１３２の合流部よりも下流側には、合流後圧力検出器１１０が配置される。合流後圧力検出器１１０は、初段圧縮機本体１０１ａと１０１ｂから流出するガスの合流後の圧力を検出することにより、合流後圧力検出値を生成する。また、第一接続ライン１３２には、クーラ１０９ａが配置される。クーラ１０９ａは、第一接続ライン１３２の内部を流れるガスを冷却する。
第二接続ライン１３３には、クーラ１０９ｂが配置される。クーラ１０９ｂは、第二接続ライン１３３の内部を流れるガスを冷却する。

吐出ライン１３１には、出口圧力検出器１１１が配置される。出口圧力検出器１１１は、最終段圧縮機本体１０２から流出するガスの圧力を検出することにより、出口圧力検出値を生成する。また、吐出ライン１３１には、出口流量検出器１１５が配置される。出口流量検出器１１５は、最終段圧縮機本体１０２から流出するガスの流量を検出することにより、出口流量検出値を生成する。

次に、本発明の第一の実施形態における圧縮機制御装置２００ａの構成について、説明する。
図２は、本発明の第一の実施形態における圧縮機制御装置２００ａの構成の一例を示す図である。
本発明の第一の実施形態における圧縮機制御装置２００ａは、特許文献１の図９で示される圧縮機制御装置に、弁制御部３０ａを追加した構成である。第一の実施形態における圧縮機制御装置２００ａは、弁制御部３０ａと、ＩＧＶ開度制御部５０（５０ａ、５０ｂ）と、放風弁開度制御部５３とを備える。

ＩＧＶ開度制御部５０ａは、ＩＧＶ１０７ａの開度の制御を行う。ＩＧＶ開度制御部５０ｂは、ＩＧＶ１０７ｂの開度の制御を行う。ＩＧＶ開度制御部５０ａとＩＧＶ開度制御部５０ｂとの構成は等しい。

ＩＧＶ開度制御部５０ａは、ＩＧＶ開度指令値生成部５１とＩＧＶ開度指令値補正部５２ａとを備える。ＩＧＶ開度制御部５０ｂは、ＩＧＶ開度指令値生成部５１とＩＧＶ開度指令値補正部５２ｂとを備える。ＩＧＶ開度指令値生成部５１は、ＩＧＶ開度制御部５０ａと、ＩＧＶ開度制御部５０ｂとで共通のものである。

ＩＧＶ開度指令値生成部５１は、ＩＧＶ１０７ａの開度を示すＩＧＶ開度指令値を生成し、出力する。ＩＧＶ開度指令値生成部５１は、ＩＧＶ１０７ｂの開度を示すＩＧＶ開度指令値を生成し、出力する。ＩＧＶ開度指令値生成部５１は、圧力制御器１２９と、関数発生器１１６とを備える。

ＩＧＶ開度指令値補正部５２ａと５２ｂは、ＩＧＶ開度指令値生成部５１が出力したＩＧＶ開度指令値の補正を行う。
ＩＧＶ開度指令値補正部５２ａは、入力された入口流量検出値をそのまま出力する流量インジケータ１２５ａと、入力された合流後圧力検出値をそのまま出力する圧力インジケータ１２６と、ＩＧＶ開度補正値を出力する関数発生器１１７ａとを備える。

ＩＧＶ開度指令値補正部５２ｂは、入力された入口流量検出値をそのまま出力する流量インジケータ１２５ｂと、入力された合流後圧力検出値をそのまま出力する圧力インジケータ１２６と、ＩＧＶ開度補正値を出力する関数発生器１１７ｂとを備える。
圧力インジケータ１２６は、ＩＧＶ開度指令値補正部５２ａとＩＧＶ開度指令値補正部５２ｂとで共通のものとしているが、これに限るものではない。

放風弁開度制御部５３は、放風弁１０８の開度の制御を行う。放風弁開度制御部５３は、上流側アンチサージ制御部５４（５４ａ、５４ｂ）と、出口圧力制御部５５と、下流側アンチサージ制御部５６と、指令値選択部１１２とを備える。
ここで、アンチサージ制御とは、圧縮機における流量が少なくなることで発生する、いわゆるサージングにより、圧縮機が損傷することを防止するために、流量を一定値以上に保つ制御である。

上流側アンチサージ制御部５４ａは、初段圧縮機本体１０１ａにおいてサージングが発生することを防ぐために、放風弁１０８の開度を制御する。上流側アンチサージ制御部５４ｂは、初段圧縮機本体１０１ｂにおいてサージングが発生することを防ぐために、放風弁１０８の開度を制御する。ここで、上流側アンチサージ制御部５４ａと上流側アンチサージ制御部５４ｂの構成は等しい。

上流側アンチサージ制御部５４ａは、入力された合流後出口圧力検出値をそのまま出力する圧力インジケータ１２６と、入口流量目標値を出力する関数発生器１１８ａと、入力された入口流量検出値をそのまま出力する流量インジケータ１２５ａと、入口流量目標値に基づいて放風弁開度指令値を出力する流量制御器１２７ａとを備える。上流側アンチサージ制御部５４ｂは、入力された合流後出口圧力検出値をそのまま出力する圧力インジケータ１２６と、入口流量目標値を出力する関数発生器１１８ｂと、入力された入口流量検出値をそのまま出力する流量インジケータ１２５ｂと、入口流量目標値に基づいて放風弁開度指令値を出力する流量制御器１２７ｂとを備える。
また、圧力インジケータ１２６は、上流側アンチサージ制御部５４ａと上流側アンチサージ制御部５４ｂとで共通のものとしているが、これに限るものではない。

出口圧力制御部５５は、入力された出口圧力検出値が設定値となるような操作値を出力する圧力制御器１２９と、放風弁開度指令値を出力する関数発生器１１９とを備える。
下流側アンチサージ制御部５６は、出口流量目標値を出力する関数発生器１２０と、出口流量目標値に基づいて放風弁開度指令値を出力する流量制御器１２８とを備える。

また、ＩＧＶ開度指令値補正部５２ａは、性能差補正係数生成部１２４と、入口流量目標値生成部１２２と、関数発生器１２１ａとを備える。ＩＧＶ開度指令値補正部５２ｂは、性能差補正係数生成部１２４と、入口流量目標値生成部１２２と、関数発生器１２１ｂとを備える。

性能差補正係数生成部１２４及び入口流量目標値生成部１２２は、ＩＧＶ開度指令値補正部５２ａ及びＩＧＶ開度指令値補正部５２ｂとで共通のものである。性能差補正係数生成部１２４は、２つの初段圧縮機本体１０１ａと１０１ｂとの間の性能差を補正する性能差補正係数を生成し、出力する。入口流量目標値生成部１２２には、性能差補正係数と、初段圧縮機本体１０１ａおよび１０１ｂにおける入口流量検出値が入力され、初段圧縮機本体１０１ａおよび１０１ｂについて入口流量目標値を生成する。
入口流量目標値は、対応する関数発生器１２１ａと１２１ｂへと入力される。関数発生器１２１ａは、指令値選択部１１３ａと対応して設けられている。関数発生器１２１ｂは、指令値選択部１１３ｂと対応して設けられている。

関数発生器１２１ａには、入口流量目標値と、対応する流量インジケータ１２５ａから出力された入口流量検出値が入力される。関数発生器１２１ｂには、入口流量目標値と、対応する流量インジケータ１２５ｂから出力された入口流量検出値が入力される。関数発生器１２１（１２１a、１２１ｂ）は、入口流量目標値と入口流量検出値の差分に比例したＩＧＶ開度指令補正値を生成し、出力する。ここで、関数発生器１２１（１２１ａ、１２１ｂ）は、入口流量目標値と入口流量検出値とを差分したものの積分を考慮し、ＩＧＶ開度指令補正値を生成し、出力しても良い。

次に、第一の実施形態による圧縮機制御装置２００ａの動作について説明する。なお、特許文献１の図９で示される圧縮機制御装置に相当する第一の実施形態による圧縮機制御装置２００ａにおける動作については省略する。ここでは、弁制御部３０ａについて説明する。

弁制御部３０ａは、関数発生器１１７ａに入力するＩＧＶ開度補正信号を関数発生器１２１ａが発生した値を設定する。弁制御部３０ａは、ＩＧＶスティック検知などのアラーム発生時に関数発生器１２１ａからの補正信号を関数発生器１１７ａに設定したくない（急な変動を起こす可能性のある補正信号を入力したくない）場合には、指令値選択部１１３ａの出力を保持した値を関数発生器１１７ａに入力する。
なお、指令値選択部１１３ａの出力を保持した値は、指令値選択部１１３ａにおける切り換え時に運転員が変更しても良い。
また、弁制御部３０ａは、関数発生器１１７ｂに入力するＩＧＶ開度補正信号を関数発生器１２１ｂが発生した値を設定する。弁制御部３０ａは、ＩＧＶスティック検知などのアラーム発生時に関数発生器１２１ｂからの補正信号を関数発生器１１７ｂに設定したくない（急な変動を起こす可能性のある補正信号を入力したくない）場合には、指令値選択部１１３ｂの出力を保持した値を関数発生器１１７ｂに入力する。

以上のように、多段圧縮システム１ａにおいて、弁制御部３０ａは、ＩＧＶスティック検知などのアラーム発生時に関数発生器１２１ａからの補正信号を関数発生器１１７ａに設定したくない場合には、指令値選択部１１３ａにおける切り換え直後に保持した値を関数発生器１１７ａに入力する。また、弁制御部３０ａは、ＩＧＶスティック検知などのアラーム発生時に関数発生器１２１ｂからの補正信号を関数発生器１１７ｂに設定したくない場合には、指令値選択部１１３ｂにおける切り換え直後に保持した値を関数発生器１１７ｂに入力する。
つまり、多段圧縮システム１ａは、一対の初段圧縮機１０１（１０１ａ、１０１ｂ）により圧縮したガスを初段圧縮機１０１に直列に接続した後段圧縮機（二段目圧縮機１０３、最終段圧縮機１０２）により圧縮する多段圧縮システムである。初段圧縮機１０１の入口側にそれぞれ設けられた初段圧縮機１０１に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部３０ａを備える。弁制御部３０ａは、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する。

こうすることで、弁制御部３０ａは、補正信号の急激な変化を抑えることができる。そのため、多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる。

＜第二の実施形態＞
図３は、本発明の第二の実施形態による多段圧縮システム１ｂの構成の一例を示す図である。
第二の実施形態による多段圧縮システム１ｂは、多段圧縮機１０ａと、圧縮機制御装置２００ｂとを備える。

第二の実施形態による多段圧縮システム１ｂは、第一の実施形態による多段圧縮システム１ａの指令値選択部１１３ａと関数発生器１１７ａとの間の変化率リミッタ１３４ａと、指令値選択部１１３ｂと関数発生器１１７ｂとの間の変化率リミッタ１３４ｂとを追加したシステムである。
変化率リミッタ１３４ａは、指令値選択部１１３ａから入力する必要な開度までの開閉信号の単位時間当たりの変化率を所定の範囲内に抑えて関数発生器１１７ａに出力する。また、変化率リミッタ１３４ｂは、指令値選択部１１３ｂから入力する信号の変化率を所定の範囲内に制限して関数発生器１１７ｂに出力する。
弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ａを介して、指令値選択部１１３ａから入力する信号を関数発生器１１７ａに出力する。また、弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ｂを介して、指令値選択部１１３ｂから入力する信号を関数発生器１１７ｂに出力する。なお、弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ａと１３４ｂを常時有効にしても良い。また、弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ａと１３４ｂをアラーム発生時のみ有効にしても良い。また、弁制御部３０ｂは、実施形態１に示した技術を併用しても良い。

以上のように、多段圧縮システム１ｂにおいて、弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ａを介して、指令値選択部１１３ａから入力する信号を関数発生器１１７ａに出力する。また、弁制御部３０ｂは、変化率リミッタ１３４ｂを介して、指令値選択部１１３ｂから入力する信号を関数発生器１１７ｂに出力する。
つまり、多段圧縮システム１ｂは、一対の初段圧縮機１０１（１０１ａ、１０１ｂ）により圧縮したガスを該初段圧縮機１０１に直列に接続した後段圧縮機（二段目圧縮機１０３、最終段圧縮機１０２）により圧縮する多段圧縮システムである。多段圧縮システム１ｂは、初段圧縮機１０１の入口側にそれぞれ設けられた初段圧縮機１０１に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部３０ｂを備える。弁制御部３０ｂは、異常が検出された後、異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる開閉信号を出力する。
弁制御部３０ｂは、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する。

こうすることで、弁制御部３０ｂは、補正信号の急激な変化を抑えることができる。そのため、多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる。

＜第三の実施形態＞
図４は、本発明の第三の実施形態による多段圧縮システム１ｃの構成の一例を示す図である。
第三の実施形態による多段圧縮システム１ｃは、多段圧縮機１０ａと、圧縮機制御装置２００ｃとを備える。

第三の実施形態による多段圧縮システム１ｃは、第一の実施形態による多段圧縮システム１ａの関数発生器１１７ａとＩＧＶ１０７ａとの間のセレクタ１３５ａと、第一の実施形態による多段圧縮システム１ｂの関数発生器１１７ｂとＩＧＶ１０７ｂとの間のセレクタ１３５ｂとを追加したシステムである。
セレクタ１３５ａは、関数発生器１１７ａの出力値をＩＧＶ１０７ａに出力する。または、セレクタ１３５ａは、セレクタ１３５ａの出力値（一定値を示す開閉信号）またはＩＧＶ実開度信号（開度検出信号に応じたフィードバック信号）をＩＧＶ１０７ａに出力する。
また、セレクタ１３５ｂは、関数発生器１１７ｂの出力値をＩＧＶ１０７ｂに出力する。または、セレクタ１３５ｂは、セレクタ１３５ｂの出力値またはＩＧＶ実開度信号をＩＧＶ１０７ｂに出力する。

弁制御部３０ｃは、通常時には関数発生器１１７ａの出力値をＩＧＶ１０７ａに出力する。また、弁制御部３０ｃは、通常時には関数発生器１１７ｂの出力値をＩＧＶ１０７ｂに出力する。
弁制御部３０ｃは、ＩＧＶ１０７ｂのスティックを検知した場合、検知したＩＧＶ１０７ｂ側のセレクタ１３５ｂを切り換え、開閉信号を維持するセレクタ出力値またはＩＧＶ実開度信号をＩＧＶ１０７ｂに出力する。このとき、スティックしていないＩＧＶ１０７ａは通常時と同じ動作を継続し、圧縮機出口圧力の制御を継続する。

なお、弁制御部３０ｃは、例えば、ＩＧＶ開度指令値とＩＧＶ実開度信号との差分が大きい（開閉信号に応じた開度とならない）ときにＩＧＶがスティックしたと判定する。
弁制御部３０ｃは、ＩＧＶ１０７ｂがスティックしたと判定した場合、圧縮機出口圧力制御の制御パラメータを変更する。例えば、弁制御部３０ｃは、操作端が２つから１つに減少したことに基づいて、圧力制御器１２９のＰＩＤ制御ゲインを現在の２倍に設定する。これにより、圧力制御性の感度を異常検出前と同等とすることができる。なお、ＰＩＤ制御ゲインの設定は異常が解消されるまで継続し、異常が解消された後は元のゲインに戻す。

以上のように、多段圧縮システム１ｃにおいて、弁制御部３０ｃは、通常時には関数発生器１１７ｂの出力値をＩＧＶ１０７ｂに出力する。また、弁制御部３０ｃは、ＩＧＶ１０７ｂのスティックを検知した場合、検知したＩＧＶ側のセレクタ１３５ｂを切り換え、セレクタ出力値またはＩＧＶ実開度信号をＩＧＶ１０７ｂに出力する。
つまり、多段圧縮システム１ｃは、一対の初段圧縮機１０１（１０１ａ、１０１ｂ）により圧縮したガスを初段圧縮機１０１に直列に接続した後段圧縮機（二段目圧縮機１０３、最終段圧縮機１０２）により圧縮する多段圧縮システムである。多段圧縮システム１ｃは、初段圧縮機１０１の入口側にそれぞれ設けられた初段圧縮機１０１に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部３０ｃを備える。弁制御部３０ｃは、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を異常検出後に値を維持して出力する。または、弁制御部３０ａは、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を異常検出後に出力する。
また、弁制御部３０ｃは、異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする。

こうすることで、弁制御部３０ｃは、補正信号の急激な変化を抑えることができる。そのため、多段圧縮機において、異常状態になりアラームが発生した場合であってもプラント全体が不安定にならず、制御性を良くすることができる。

なお本発明の実施形態について説明したが、上述の多段圧縮システム１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるものである。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・多段圧縮システム
１０ａ・・・多段圧縮機
３０ａ・・・制御部
５０ａ、５０ｂ・・・インレットガイドベーン（ＩＧＶ）開度制御部
５１・・・インレットガイドベーン開度指令値生成部
５２ａ、５２ｂ・・・インレットガイドベーン開度指令値補正部
５３・・・放風弁開度制御部
５４ａ、５４ｂ・・・上流側アンチサージ制御部
５５・・・出口圧力制御部
５６・・・下流側アンチサージ制御部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ・・・初段圧縮機
１０２・・・最終段圧縮機
１０３・・・二段目圧縮機
１０４・・・モータ
１０５・・・ギアボックス
１０６・・・シャフト
１０７ａ、１０７ｂ・・・インレットガイドベーン
１０８・・・放風弁
１０９ａ、１０９ｂ・・・クーラ
１１０・・・合流後圧力検出器
１１１、１３８・・・出口圧力検出器
１１２、１１３ａ、１１３ｂ・・・指令値選択部
１１４ａ、１１４ｂ・・・入口流量検出器
１１５・・・出口流量検出器
１１６、１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、１１９，１２０、１２１ａ、１２１ｂ、１２２・・・関数発生器
１２３ａ、１２３ｂ・・・補正取消信号生成部
１２４・・・性能差補正係数生成部
１２５ａ、１２５ｂ・・・流量インジケータ
１２６・・・圧力インジケータ
１２７ａ、１２７ｂ、１２８・・・流量制御器
１２９・・・圧力制御器
１３０ａ、１３０ｂ・・・供給ライン
１３１・・・吐出ライン
１３２・・・第一接続ライン
１３３・・・第二接続ライン
１３４ａ、１３４ｂ・・・変化率リミッタ
１３５ａ、１３５ｂ・・・セレクタ
１３６・・・放風ライン

Claims (20)

1. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する多段圧縮システム。
2. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する多段圧縮システム。
3. 前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する
   請求項１または請求項２に記載の多段圧縮システム。
4. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮システムであって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力する
   ことを特徴とする多段圧縮システム。
5. 前記弁制御部は、
   異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の多段圧縮システム。
6. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する制御装置。
7. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する制御装置。
8. 前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する請求項６または請求項７に記載の制御装置。
9. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置であって、
   前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御部
   を備え、
   前記弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力する制御装置。
10. 前記弁制御部は、
    異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする
    請求項６から請求項９の何れか一項に記載の制御装置。
11. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、
    弁制御部は、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力する制御方法。
12. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、
    弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給する制御方法。
13. 前記弁制御部は、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限する
    請求項１１または請求項１２に記載の制御方法。
14. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮し、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力し、
    弁制御部は、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力する制御方法。
15. 前記弁制御部は、
    異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くする
    請求項１１から請求項１４の何れか一項に記載の制御方法。
16. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段
    として機能させ、
    前記弁制御手段に、前記弁の一方が開閉信号に応じた開度とならない異常が検出された後、当該異常が解消されるまでの開閉信号として、異常検出前の弁の開度に対して所定以下の差分となる前記開閉信号を出力させるプログラム。
17. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段
    として機能させ、
    前記弁制御手段に、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、記憶された開閉信号を供給させるプログラム。
18. 前記弁制御手段に、異常検出のときの開閉信号を記憶し、異常が解消されるまでの間、必要な開度までの開閉信号を所定の変化率以下に制限させる
    請求項１６または請求項１７に記載のプログラム。
19. 一対の初段圧縮機により圧縮したガスを該初段圧縮機に直列に接続した後段圧縮機により圧縮する多段圧縮機の制御装置のコンピュータを、
    前記初段圧縮機の入口側にそれぞれ設けられた前記初段圧縮機に流入するガス流量を調整するための弁を開閉する開閉信号を出力する弁制御手段
    として機能させ、
    前記弁制御手段に、異常検出後の開閉信号の出力時に、異常検出時に既に検出されている正常時の弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に値を維持して出力するか、または、新たに計測した開度検出信号に応じた弁開度の値を示す開閉信号を前記異常検出後に出力させるプログラム。
20. 前記弁制御手段に、
    異常が検出された後、異常が解消される迄の間、異常が検出されない他方の弁の制御感度を高くさせる
    請求項１６から請求項１９の何れか一項に記載のプログラム。

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