JP2019138200A - Compressor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機本体の吐出側圧力に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換える複数台の一定速圧縮機を備えた圧縮機システムに関する。 The present invention relates to a compressor system including a plurality of constant speed compressors that are switched to full load operation or no load operation in accordance with a discharge side pressure of a compressor body.
気体を圧縮する複数の圧縮機からなる圧縮機システムでは、各圧縮機の運転方法にはロード運転、アンロード運転及び発停制御があり、ロード運転では一定速圧縮機の全速ロードと可変速圧縮機の回転数制御があり、アンロード運転では吸込絞り弁を微調整する吸込絞り制御と圧縮機内圧力を大気開放するパージ制御がある。そして、前記圧縮機の運転は圧縮機ユニットに内蔵の圧力検出手段で制御を行うことが一般的で、これらの制御は、基本的に各圧縮機と、吐出気体系統の上流で検出された吐出圧力とに基づいて行われ、動力の低減(省エネ)が図られている。 In a compressor system consisting of a plurality of compressors that compress gas, the operation method of each compressor includes load operation, unload operation, and start / stop control. In load operation, full speed load and variable speed compression of a constant speed compressor are performed. In unload operation, there are suction throttle control for finely adjusting the suction throttle valve and purge control for releasing the pressure in the compressor to the atmosphere. The operation of the compressor is generally controlled by pressure detection means built in the compressor unit. These controls are basically performed by each compressor and the discharge detected upstream of the discharge gas system. This is performed based on the pressure and power reduction (energy saving) is achieved.
圧縮機の気体吐出口から先の気体配管系統では、末端に近くなるほど圧力損失が大きくなるが、圧縮機の吐出気体量と、末端で使用する圧縮気体量との変化で圧力損失も変化する。かかる圧力損失に対しては、気体配管系統の末端では圧力を一定以上に保つ為に、気体配管系統の最大圧力損失を見込んで、圧縮機の吐出圧力の設定値を高く固定的に設定することで、気体配管系統の末端圧力を一定以上に保つこともできるが、使用圧縮気体量が少ない場合は、余分に高く設定された吐出圧力は余分な動力(例えば、電力)を消費することになる無駄となる。 In the previous gas piping system from the gas discharge port of the compressor, the pressure loss increases as it approaches the end, but the pressure loss also changes depending on the change in the amount of discharge gas from the compressor and the amount of compressed gas used at the end. For such pressure loss, in order to keep the pressure above a certain level at the end of the gas piping system, set the compressor discharge pressure set value high and fixed in anticipation of the maximum pressure loss of the gas piping system. The terminal pressure of the gas piping system can be kept above a certain level, but when the amount of compressed gas used is small, the discharge pressure set excessively consumes extra power (for example, electric power). It becomes useless.
特許文献1及び特許文献2は、吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように、圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切り換え、吐出配管系統の末端圧力及び圧力損失の演算基礎となる使用圧縮空気量を吐出側圧力の変化率から連続的に演算する制御装置を備える圧縮空気製造装置を開示する。
また、省エネ効果を得つつ供給圧力の安定を図るために、特許文献3は、圧縮機の吐出側に接続された吐出空気系統の上流側位置で圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサと、吐出空気系統の圧力損失を電動機の回転数に応じて演算し、これに基づき吐出空気系統の下流側位置での末端圧力が所定範囲となるように吐出空気系統の上流側位置での圧縮機の吐出圧力の制御範囲を変更し、圧力センサで検出した圧縮機の吐出圧力がその変更した制御範囲となるように、電動機の回転数をインバータを介して可変速制御する制御装置とを備える圧縮空気製造装置を開示する。 In order to stabilize the supply pressure while obtaining an energy saving effect, Patent Document 3 discloses a pressure sensor that detects the discharge pressure of the compressor at a position upstream of the discharge air system connected to the discharge side of the compressor, The pressure loss of the discharge air system is calculated according to the number of rotations of the electric motor, and based on this, the compressor pressure at the upstream position of the discharge air system is adjusted so that the end pressure at the downstream position of the discharge air system is within a predetermined range. Compressed air comprising a control device that changes the control range of the discharge pressure, and controls the rotational speed of the motor via an inverter so that the discharge pressure of the compressor detected by the pressure sensor becomes the changed control range. A manufacturing apparatus is disclosed.
また、特許文献4は、圧縮機に設置された空気の吐出空気系統と、圧縮機側に近い上流の第1の圧力検知手段と、圧縮機側から離れた末端側の第2の圧力検知手段と、制御装置を備え、制御装置は、圧力検知手段で検出した圧力値を元にPIまたはPID演算を行い圧縮機の回転数を可変する機能と、第1及び第2の圧力検知手段で検出した各圧力値の圧力差を演算する機能と、第1の圧力値から圧力差を減算した値を演算するための機能と、PIまたはPID演算値または圧縮機回転数に応じた第2の圧力値を一定以内にするための目標圧力設定値の関係を設定、記憶する機能を備える圧縮機製造装置を開示する。 Patent Document 4 discloses an air discharge air system installed in a compressor, an upstream first pressure detection means close to the compressor side, and a second pressure detection means on the end side away from the compressor side. And a control device, and the control device performs a PI or PID calculation based on the pressure value detected by the pressure detection means, and detects the first and second pressure detection means. A function for calculating the pressure difference between the respective pressure values, a function for calculating a value obtained by subtracting the pressure difference from the first pressure value, and a second pressure corresponding to the PI or PID calculated value or the compressor rotational speed Disclosed is a compressor manufacturing apparatus having a function of setting and storing a relationship of a target pressure set value for keeping a value within a certain value.
ここで、特許文献1と2では一定速圧縮機1台による全負荷運転又は無負荷運転の切り替えにより、吐出配管系統の末端圧力及び圧力損失の演算基礎となる使用空気量を吐出側圧力の変化率から連続的に演算することが可能となっている。
また、特許文献3と4では2台又は3台以上の可変速圧縮機による電動機の回転数に応じて吐出配管系統の末端圧力を連続的に演算することが可能となっている。
Here, in
In Patent Documents 3 and 4, it is possible to continuously calculate the terminal pressure of the discharge piping system in accordance with the number of rotations of the motor by two or three or more variable speed compressors.
しかしながら、一定速圧縮機2台以上による組合せにおいて、吐出配管系統の末端圧力を連続的に演算する簡単かつ詳細な手段について開示はない。
複数台の一定速制御圧縮機からなる圧縮機システムにおいて、各吐出気体系統の圧力を検出し、圧縮機の出口から各末端までの圧力差の変動分を考慮して、最小限の圧力設定や吐出空気量で運転を可能にする技術が望まれる。
However, there is no disclosure of simple and detailed means for continuously calculating the end pressure of the discharge piping system in a combination of two or more constant speed compressors.
In a compressor system consisting of multiple constant speed control compressors, the pressure of each discharge gas system is detected, and the minimum pressure setting and the amount of pressure difference from the compressor outlet to each end are taken into account. A technique that enables operation with a discharge air amount is desired.
上記目的を達成するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち気体を圧縮する少なくとも2台の圧縮機ユニットと、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの吐出側と接続する吐出配管、気体槽及び末端配管からなる吐出配管系統と、少なくとも前記気体槽から上流側に配置して前記吐出配管系統の吐出圧力を検出する圧力検出装置と、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットを一定速運転制御すると共に所定の切替圧力に基づいて全負荷運転又は無負荷運転に切り替え制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記少なくとも2台の圧縮機ユニット各々の運転状態と、各々の最大吐出気体量とから合計吐出気体量を演算し、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットのうち1台が全負荷運転若しくは停止のとき、他の1台のみを全負荷運転と無負荷運転で切り換えた前後の前記吐出圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧縮機ユニットから空気槽までの第1圧力損失として各圧縮機ユニット毎に求め、前記圧力検出装置で検出した前記吐出圧力の変化率を連続的に演算し、該変化率、前記吐出配管系統の容量及び前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの運転状態に基づき使用気体量を経時的に演算し、前記使用気体量に基づいて該使用気体量に対する前記気体槽から末端までの第2圧力損失を演算し、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第2圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値に基づいて制御するものである。 In order to achieve the above object, for example, the configuration described in the claims is applied. That is, at least two compressor units that compress gas, a discharge pipe system that includes a discharge pipe, a gas tank, and a terminal pipe connected to the discharge side of the at least two compressor units, and at least the upstream side from the gas tank And a pressure detection device that detects the discharge pressure of the discharge piping system and controls the constant speed operation of the at least two compressor units and switches to full load operation or no load operation based on a predetermined switching pressure. A control device for controlling, wherein the control device calculates a total discharge gas amount from an operating state of each of the at least two compressor units and a maximum discharge gas amount of each, and the at least two compressors When one of the units is in full load operation or stopped, only the other one is switched between full load operation and no load operation. Obtained for each compressor unit as the first pressure loss from the compressor unit to the air tank in the outlet piping system, continuously calculating the rate of change of the discharge pressure detected by the pressure detector, the rate of change, Based on the capacity of the discharge piping system and the operating state of the at least two compressor units, the amount of gas used is calculated over time. Based on the amount of gas used, the amount of gas used from the gas tank to the end is calculated. 2 When calculating the pressure loss and switching between the no-load operation and the full load operation of the at least two compressor units, the second pressure loss is controlled based on the pressure value added to the predetermined switching pressure. is there.
本発明によれば、複数台の一定速圧縮機からなる圧縮機システムにおいて、各吐出気体系統の圧力を検出し、圧縮機の出口から各末端までの圧力差の変動分を即座に演算で求め、最小限の圧力設定や吐出気体量で運転を可能にすることができる。 According to the present invention, in a compressor system composed of a plurality of constant speed compressors, the pressure of each discharge gas system is detected, and the fluctuation of the pressure difference from the outlet of the compressor to each end is immediately calculated. It is possible to operate with a minimum pressure setting and discharge gas amount.
本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。図1に、本発明を適用した実施例による圧縮機システム100の構成を模式的に示したブロック図である。同図中、実線の矢印は気体の流れを表し、点線の矢印は制御信号の流れを示す。本例では、圧縮気体として空気を使用するものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の気体を圧縮するシステムに適用できるものである。
Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a
圧縮機システム100は、圧縮機ユニット14A及び14Bと、吐出配管16A及び16Bと、供給配管17と、空気槽10と、システム制御装置20と、圧力センサ21と、空気槽10と、吐出空気系統18とを主に備える。圧縮機ユニット14A・14Bから吐き出される圧縮空気は、夫々吐出配管16A・16Bを介して供給配管17に合流し、圧縮気体の貯留部である空気槽10に流れる。空気槽10の下流側は圧縮空気を利用する末端機器(不図示)とエアフィルタ11を介する等して接続する。
The
圧縮機システム100は、システム制御装置20の制御によって、圧縮機ユニット14A・14Bの何れか一方又は両方を駆動させることにより圧縮空気を生成するシステムである。なお、圧縮機ユニットの数は、3以上であってもよい。なお、本実施例では、圧縮機システム100が複数台の圧縮機ユニットから構成する例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、1パッケージ筐体に複数の圧縮機ユニットが配置する構成であってもよい。
The
システム制御装置20は、圧縮機ユニット14A・14Bの運転を制御する制御装置であり、これらと有線又は無線の通信網を介して各圧縮機ユニットを制御する複数台制御の機能を有する。なお、本実施例ではシステム制御装置20が各圧縮機ユニットの外部に配置する構成として説明するが、いずれかのユニット内に格納する構成や、後述する各ユニットの制御装置4Aや4Bに機能部として配置する構成であってもよい(何れか一方或いは両方に配置する構成であってもよい。)。
The
以下、圧縮機システム100を構成する各要素について詳細に説明する。
圧縮機ユニット14A及び14Bは、圧縮機構として圧縮機本体1A(1B)を有する圧縮機であり、本実施例ではいずれも一定速制御且つ同仕様(同定格の吐出空気量等)の圧縮機を適用するものとするが、圧縮機ユニット14Aと14Bで異なる定格吐出空気量・吐出圧力の圧縮機を適用してもよい。
Hereinafter, each element constituting the
The compressor units 14A and 14B are compressors having a compressor body 1A (1B) as a compression mechanism. In this embodiment, the compressor units 14A and 14B each have a constant speed control and the same specifications (equivalent discharge air amount, etc.). Although applied, compressors with different rated discharge air amounts and discharge pressures may be applied to the compressor units 14A and 14B.
圧縮機ユニット14A(14Bも同様)は、空気を吸込み圧縮する圧縮機本体1Aと、これを駆動する駆動源である電動機2Aと、電動機2Aに供給する電力の通電又は非通電を切り替える電磁開閉器3Aと、電磁開閉器3Aの切替制御や種々の運転制御を行う制御装置4Aと、圧縮機本体1Aの吸込み口に配置して吸込み量を調整する吸込み絞り弁5Aと、圧縮機本体1Aが吐き出す圧縮空気を吐出配管16Aに導く内部配管上に配置する逆止弁8Aと、逆止弁8Aより下流側に配置して吐出配管16Aの圧力を検出する圧力センサ9Aと、内部配管から分岐して吸込み絞り弁5Aに操作用の圧縮空気を導く制御配管及び当該操作用の圧縮空気の流通を制御する電磁弁13Aを主に備え、これらがパッケージ筐体内に格納された構成を有する。
The compressor unit 14A (same for 14B) includes a compressor body 1A that sucks and compresses air, an
圧縮機本体1Aは、例えば、圧縮機構として複数ロータの歯溝の噛み合いによって圧縮室を構成するスクリュー圧縮機である。なお、本発明は、容積型やターボ型いった種々の形式の圧縮機構を適用でき又圧縮室に水や油といった液体を供給する給液式又は無給液式のいずれの仕様を適用することもできる。 The compressor body 1A is, for example, a screw compressor that constitutes a compression chamber by meshing teeth of a plurality of rotors as a compression mechanism. In the present invention, various types of compression mechanisms such as a positive displacement type and a turbo type can be applied, and either a liquid supply type or a non-liquid supply type for supplying a liquid such as water or oil to the compression chamber can be applied. it can.
吸込み絞り弁5Aは、圧縮機本体1Aの吸込み口の開閉を行う弁体であり、制御装置4Aの制御指令に応じて動作するピストン形式の弁体である。圧縮機本体1Aが吐き出す圧縮空気の流通を電磁弁13Aによって制御することで開閉するようになっている。具体的には、圧力センサ9Aの検出値に基づいて、制御装置4Aが電磁弁13Aの開閉指令を出力し、吸込み絞り弁5Aの開閉を実現するようになっている。吸込絞り弁5Aを閉弁することで圧縮負荷が軽減され、後述する無負荷運転を実現するようになっている。なお、吸込み絞り弁5Aの駆動力として、圧縮空気に換えて電磁式の弁体を用いてもい。
The
電磁開閉器3Aは、電動機2Aに供給する電力を切り替えるスイッチである。電磁開閉器3Aは、制御装置4Aからの指令に応じて電動機2Aにコイル通電又はコイル非通電を行うことで、圧縮機本体1Aを全速運転又は停止させるようになっている。なお、本発明は電磁開閉器3Aに限定されるものではなく、一定速での電力供給を行うのであれば、電磁開閉弁3Aに代えて電力変換装置(インバータ)といった可変速装置によって全速運転・停止を実現する構成であってもよい。この場合、制御装置4Aが、当該可変速装置に運転及び停止指令、最高回転数にするための回転数指令を出力し、可変速装置は前記運転及び停止指令、最高回転数指令に従い電動機2Aを最高回転数で回転させる。
The
制御装置4Aは、プログラムと演算装置の協働によって実現される機能部である。吐出圧力の設定値など種々の制御情報を記憶する記憶装置を備え、種々の制御を行うようになっている。例えば、圧力センサ9Aからの検出圧力の入力を受け、吐出圧力設定値と比較して電磁開閉器3Aの切り替え指令を出力する。また、検出圧力に応じて無負荷運転制御を実行するようになっている。なお、アナログ回路構成によって、制御装置4Aを構成してもよい。
The
ここで、無負荷運転について説明する。無負荷運転とは圧縮機の動力低減を図る運転制御である。圧縮空気の使用量が減少すれば、その分、圧縮機の運転動力は無駄となる。そこで、圧縮機ユニット1Aは、圧力センサ9Aの検出吐出圧力が所定圧力に達すると、吸込み絞り弁5Aの閉弁によって圧縮機本体にかかる圧力を低下させ、消費動力の低減を図るようになっている。この所定圧力(上限圧力)は、目標圧力である吐出設定圧力よりも高い圧力が好ましい。また、無負荷運転中に圧縮空気の使用量が増加し、上限圧力が所定の下限圧力まで降圧すると、制御装置4Aは、吸込み絞り弁5Aを開弁させることによって、再度通常の圧縮動作を行う。下限圧力は、上限圧力より低く目標圧力以上の範囲にあるのが好ましいが、目標圧力よりも僅かに低圧であってもよい。
Here, no-load operation will be described. The no-load operation is an operation control for reducing the power of the compressor. If the amount of compressed air used decreases, the operating power of the compressor is wasted accordingly. Therefore, when the discharge pressure detected by the pressure sensor 9A reaches a predetermined pressure, the compressor unit 1A reduces the pressure applied to the compressor body by closing the
なお、本実施例では、吸込み絞り弁5Aを用いて無負荷運転を実行する構成であるが、これと共に或いはこれに代えて放気弁を用いる方式(パージ方式)を適用するようにしてもよい。パージ方式は、例えば、圧縮機本体1Aよりも下流で、逆止弁8Aよりも上流の内部配管上に開閉可能な電磁式(或いは機械式)の放気弁を配置し、制御装置4Aが吐出圧力として上限圧力を検出したときに、放気弁を開弁して内部配管圧力を降圧させることで、圧縮機本体1Aにかかる圧力が低減し、動力低減を図る方式である。
In this embodiment, the no-load operation is performed using the
空気槽10は、圧縮機ユニット14A・14Bから吐き出された圧縮空気を、吐出配管16A・16B及び供給配管17を介して貯留する機能を有する。この空気槽10の下流側には、圧縮空気中の粉塵等を取り除くエアフィルタ11が配置する。そして、これら吐出配管16A・16B、供給配管17、空気槽10及び末端側への配管系統が吐出空気系統18を構成する。なお、エアフィルタ11は、本発明の必須構成要素ではない。
The
吐出空気系統18は、圧縮機ユニット14Aの圧力センサ9Aの検出位置19a(上流側位置)から下流側位置19cまでの圧力損失と、圧縮機ユニット14Bの圧力センサ9Bの検出位置19b(上流側位置)から下流側位置19cまでの圧力損失とがほぼ等しい。以下、これらの圧力損失を総称して吐出空気系統18の圧力損失ΔPとする。
The
圧力センサ21は、空気槽10に配置し、吐出空気系統18の圧力を検出してシステム制御装置20に出力するようになっている。システム制御装置20は、圧縮機ユニット14A・14B各々に配置する圧力センサ9A・9Bの検出値が制御装置4を介して入力可能であると共に空気槽10に配置する圧力センサ21から圧力値を入力するようになっている。なお、システム制御装置20の圧力検出手段は圧力センサ9か圧力センサ21どちらかのみで構成しても構わない。
The
システム制御装置20は、圧縮機ユニット14A・14Bのいずれか1台の圧縮機ユニットを全負荷運転、無負荷運転又は停止状態に運転させる制御指令を出力する。例えば、システム制御装置20は、一方の圧縮機ユニットをベースユニット、他方を容量調節ユニットとした場合、ベースユニットの吐出空気量だけで補えない場合に容量調整ユニットを全負荷運転に切り換え、ベースユニットの吐出空気量だけで補える場合は容量調整ユニットを無負荷運転又は停止状態に切り換えて運転させるようになっている。
The
また、システム制御装置20は、容量調整ユニットとベースユニットを、所定の周期毎に交替させるように制御している。その結果、例えば容量調整ユニットが頻繁に運転されるような場合でも、圧縮機ユニット14A,14Bの運転時間が平準化されるようになっている。また、例えば何らかの理由で圧縮機ユニット14A,14Bのうちいずれかが故障した場合、故障した圧縮機ユニットを故障停止と見なし集中制御から切り離し、残りの圧縮機ユニットで集中制御を続けるようになっている。
Further, the
システム制御装置20及び制御装置4A(4B)は、吐出配管16A、16B、17、18、空気槽及びエアフィルタの全ての容量を含む圧縮機ユニットの逆止弁8から下流側位置19cまでの全配管容量Cを記憶する。なお、全配管容量Cが、明らかである場合には、予め記憶装置に記憶するが、前記全配管容量Cが明らかでない場合には、複数の圧縮機ユニット14A・14Bの台数制御を開始する前に、これを算出する制御モードを実行する。
The
制御モードによる全配管容量Cの算出例としては、圧縮機ユニット14Bが停止状態の場合に、圧縮機ユニット14Aが全負荷運転又は無負荷運転を実行する際の種々の値から求める。具体的には、予め設定記憶された圧縮機ユニット14Aの最大吐出空気量と、全負荷運転時間と無負荷運転時間の比率による負荷率即ち使用空気量比と、使用空気量比が100%時即ち圧縮機ユニット14Aが全負荷運転時における圧力センサ9Aと下流側位置19cの最大圧力差とで全配管容量Cを算出し記憶する。 As an example of calculating the total pipe capacity C in the control mode, when the compressor unit 14B is in a stopped state, the total piping capacity C is obtained from various values when the compressor unit 14A executes full load operation or no load operation. Specifically, the maximum discharge air amount of the compressor unit 14A set and stored in advance, the load ratio based on the ratio between the full load operation time and the no load operation time, that is, the use air amount ratio, and the use air amount ratio are 100%. That is, the compressor unit 14A calculates and stores the total pipe capacity C from the pressure sensor 9A and the maximum pressure difference between the downstream positions 19c during full load operation.
ここで算出した全配管容量Cは、圧縮機ユニット14Aが停止状態で圧縮機ユニット14Bが全負荷運転又は無負荷運転をするときに、同様の方法で算出した全配管容量Cを圧縮機ユニット14Bの制御装置4B又はシステム制御装置20或いは両方に記憶しても構わない。いずれかの圧縮機ユニットで算出した全配管容量Cでも、両方の場合で算出した全配管容量Cを平均化したものでも、いずれを使用しても構わない。
The total pipe capacity C calculated here is the same as the total pipe capacity C calculated by the same method when the compressor unit 14A is in a stopped state and the compressor unit 14B performs full load operation or no load operation. It may be stored in the control device 4B, the
また、システム制御装置20は、全ての圧縮機ユニットの各最大吐出空気量QsN及びその合計Qsと、全配管容量Cと、単位時間Δt(例えば、0.1秒)当たりの圧力センサ9または圧力センサ21または両方の圧力変化量(変化率)ΔPtと、全負荷運転中の圧縮機ユニットの合計吐出空気量QsALLとにより、使用空気量Qs´を算出し記憶する。
In addition, the
また、システム制御装置20は、使用空気量Qs´を算出する過程で、1台の圧縮機ユニットが全負荷運転から無負荷運転に切り替わった時、圧力センサ9の検出値と空気槽10(即ち圧力センサ21の検出値)の圧力差ΔP1を算出し記憶する。このΔP1は、吐出配管系統18における圧縮機ユニットと空気槽の間の一次圧損の例である。
なお、1台の圧縮機ユニットが全負荷運転から無負荷運転に切り替わった時は、差があった圧力センサ9の圧力値と空気槽10(圧力センサ21の検出値)の圧力がほぼ同じとなるため、圧力センサ9或いは圧力センサ21が検出した値のいずれかを圧力差ΔP1とみなして記憶してもよい。
Further, the
When one compressor unit is switched from full-load operation to no-load operation, the pressure value of the pressure sensor 9 and the pressure of the air tank 10 (detected value of the pressure sensor 21) that are different are almost the same. Therefore, either the value detected by the pressure sensor 9 or the
次いで、システム制御装置20は、予め設定記憶した圧力センサ9A(9B)と下流側位置19cとの最大圧力損失ΔPMAXと、上記圧力差ΔP1と、上記使用空気量Qs´と、全ての圧縮機ユニットの合計吐出空気量Qsとにより、空気槽10と下流側位置19cとの圧力差ΔP2を算出し記憶する。このΔP2は、吐出配管系統18における空気槽と下流側位置19cの間の二次圧損の例である。
Next, the
圧力センサ9や圧力センサ21の圧力を基準として、全負荷運転と無負荷運転を切り替える仕様において、無負荷運転に切り替える設定圧力をH、全負荷運転に切り替える設定圧力をLとしたとき、下流側位置19cの圧力を一定範囲以内に保つことを前提とした切換え設定圧力H´及びL´は以下のように求める。即ち全負荷運転に切り替える設定圧力L´は、設定圧力Lと圧力差ΔP2から得られ、無負荷運転に切り替える設定圧力H´は、設定圧力L´、設定圧力H及び設定圧力Lから得ることができる。
In the specification for switching between full load operation and no load operation based on the pressure of the pressure sensor 9 or the
システム制御装置20は、L´及びH´を算出・記憶し、これらを使用して全ての圧縮機ユニット14A・14Bについて、全負荷運転、無負荷運転及び停止状態を切り替えて制御することで、下流側位置19cの圧力を一定以内に且つ設定圧力Lから最大圧力損失ΔPMAXを引算した最低圧力PMIN以上を保つことができ、必要最低限の動力調整すなわち省エネルギ化を実現することができる。
The
図2及び図3を用いて、本実施例の制御を使用する場合の効果について比較例を用いて説明する。先ず図2は、本実施例の制御を仕様しない場合による圧力センサ9Aの検出圧力値(圧縮機本体の吐出圧力に相当)と、下流側地点19cにおける圧力値(末端圧力)との関係を示す。具体的には、図2は、下流側地点19cではなく、圧力センサ9又は圧力センサ21といった、圧縮機ユニット14A(14B)の出口圧力の検出値を基準として全負荷運転と無負荷運転を実行する場合の圧力関係を示す。同図において、縦軸は圧力値(MPa)であり、横軸は時間(sec)を示し、実線は圧力センサ9等の圧力値、点線は下流地点19cの圧力値(末端圧力)を示す。
The effect when using the control of this embodiment will be described using a comparative example with reference to FIGS. First, FIG. 2 shows the relationship between the detected pressure value of the pressure sensor 9A (corresponding to the discharge pressure of the compressor body) and the pressure value (terminal pressure) at the downstream point 19c when the control of this embodiment is not specified. . Specifically, FIG. 2 executes full-load operation and no-load operation based on the detected value of the outlet pressure of the compressor unit 14A (14B) such as the pressure sensor 9 or the
時間A、B、Cにおいて、圧縮機ユニット14Aは、圧力センサ9の値が一定(0.69Mpa)となるように圧縮機本体1Aが駆動する。
時間Aにおいて、使用空気量が100%のとき、圧力センサ9の圧力は0.69Mpa、下流位置19cの圧力は0.49Mpa、差圧X1は、0.20Mpaである。
時間Bにおいて、使用空気量が50%のとき、圧力センサ9の圧力は0.69Mpa、下流位置19cの圧力は0.64Mpa、差圧X2は0.05MPaである。差圧X2は、差圧X1と比して4分の1となる。
時間Cにおいて、使用空気量が0%のとき、圧力センサ9及び下流側位置19cは共に0.69MPaとなる。
At times A, B, and C, the compressor main body 1A is driven in the compressor unit 14A so that the value of the pressure sensor 9 becomes constant (0.69 Mpa).
At time A, when the amount of air used is 100%, the pressure of the pressure sensor 9 is 0.69 Mpa, the pressure at the downstream position 19c is 0.49 Mpa, and the differential pressure X1 is 0.20 Mpa.
At time B, when the amount of air used is 50%, the pressure of the pressure sensor 9 is 0.69 Mpa, the pressure at the downstream position 19c is 0.64 Mpa, and the differential pressure X2 is 0.05 MPa. The differential pressure X2 is a quarter of the differential pressure X1.
At time C, when the amount of air used is 0%, both the pressure sensor 9 and the downstream position 19c are 0.69 MPa.
図3は、本実施例による制御を適用する場合である。同図の軸及び線は図2と同義である。
時間Aにおいて、使用空気量が100%のとき、圧力センサ9の圧力は0.69Mpa、下流側位置19cの圧力は0.49Mpa、差圧Y1は0.2Mpaである。
時間Bにおいて、使用空気量が50%のとき、圧力センサ9の圧力は約0.49Mpaを保持しつつ圧力センサ9の圧力は約0.54Mpaとなり、時間Aの差圧Y1に比して差圧Y2は4分の1となる。
時間Cにおいて、使用空気量が0%のとき、圧力センサ9及び下流側位置19cはともに0.49Mpaとなる。
FIG. 3 shows a case where the control according to this embodiment is applied. The axes and lines in the figure are synonymous with those in FIG.
At time A, when the amount of air used is 100%, the pressure of the pressure sensor 9 is 0.69 Mpa, the pressure at the downstream position 19c is 0.49 Mpa, and the differential pressure Y1 is 0.2 Mpa.
At time B, when the amount of air used is 50%, the pressure of the pressure sensor 9 is about 0.54 Mpa while the pressure of the pressure sensor 9 is about 0.49 Mpa, which is different from the differential pressure Y1 of time A. The pressure Y2 is a quarter.
At time C, when the amount of air used is 0%, both the pressure sensor 9 and the downstream position 19c are 0.49 Mpa.
図2と図3の比較からわかるように、本実施例の制御を使用する場合には、下流側位置19cの圧力(末端圧力)を保持しつつ、圧縮機システム100の動力を削減することができる。
As can be seen from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, when the control of this embodiment is used, the power of the
以上、本発明を実施する形態について説明したが、本発明は上記種々の構成や制御に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の置換や変更が可能である。 While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described various configurations and controls, and various replacements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1A・1B…圧縮機、2A・2B…電動機、3A・3B…電磁開閉器、4A・4B…制御装置、5A・5B…吸込み絞り弁、6A・6B…吸込みフィルタ、8A・8B…逆止弁、9A・9B…圧力センサ、10…空気槽、11…エアフィルタ、13A・13B…電磁弁、14A・14B…圧縮機ユニット、16A・16B…吐出配管、17…供給配管、18…吐出空気系統、19a・19b…上流側位置、19c…下流側位置、20…システム制御装置、21…圧力センサ、ΔP…最大圧力損失、ΔP1…第1圧力損失、ΔP2…第2圧力損失 1A, 1B: Compressor, 2A, 2B ... Electric motor, 3A, 3B ... Electromagnetic switch, 4A, 4B ... Control device, 5A, 5B ... Suction throttle valve, 6A, 6B ... Suction filter, 8A, 8B ... Check valve , 9A / 9B ... Pressure sensor, 10 ... Air tank, 11 ... Air filter, 13A / 13B ... Solenoid valve, 14A / 14B ... Compressor unit, 16A / 16B ... Discharge piping, 17 ... Supply piping, 18 ... Discharge air system 19a, 19b ... upstream position, 19c ... downstream position, 20 ... system controller, 21 ... pressure sensor, .DELTA.P ... maximum pressure loss, .DELTA.P1 ... first pressure loss, .DELTA.P2 ... second pressure loss.
Claims (5)
前記制御装置が、
前記少なくとも2台の圧縮機ユニット各々の運転状態と、各々の最大吐出気体量とから合計吐出気体量を演算し、
前記少なくとも2台の圧縮機ユニットのうち1台が全負荷運転若しくは停止のとき、他の1台のみを全負荷運転と無負荷運転で切り換えた前後の前記吐出圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧縮機ユニットから空気槽までの第1圧力損失として各圧縮機ユニット毎に求め、
前記圧力検出装置で検出した前記吐出圧力の変化率を連続的に演算し、該変化率、前記吐出配管系統の容量及び前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの運転状態に基づき使用気体量を経時的に演算し、
前記使用気体量に基づいて該使用気体量に対する前記気体槽から末端までの第2圧力損失を演算し、
前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第2圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値に基づいて制御するものである圧縮機システム。 At least two compressor units for compressing gas, a discharge pipe system comprising a discharge pipe, a gas tank and a terminal pipe connected to the discharge side of the at least two compressor units; and at least upstream from the gas tank A pressure detection device arranged to detect the discharge pressure of the discharge piping system and the at least two compressor units to be controlled at a constant speed and controlled to switch to full load operation or no load operation based on a predetermined switching pressure. And a control device that
The control device is
The total discharge gas amount is calculated from the operating state of each of the at least two compressor units and the maximum discharge gas amount of each,
When one of the at least two compressor units is in full load operation or stopped, only the other one is switched between full load operation and no load operation, and the differential pressure between the discharge pressures before and after switching is set to the discharge pipe. Obtained for each compressor unit as the first pressure loss from the compressor unit to the air tank in the system,
The rate of change of the discharge pressure detected by the pressure detection device is continuously calculated, and the amount of gas used over time is calculated based on the rate of change, the capacity of the discharge piping system, and the operating state of the at least two compressor units. To
Calculate the second pressure loss from the gas tank to the terminal for the amount of gas used based on the amount of gas used;
A compressor system that controls the second pressure loss based on a pressure value obtained by adding the second pressure loss to the predetermined switching pressure when switching between no-load operation and full-load operation of the at least two compressor units.
前記制御装置が、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第2圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値を下限圧力として無負荷運転から前負荷運転に切り替え又前記第2圧力損失に所定の圧力幅を加算した圧力値を上限圧力として全負荷運転から無負荷運転に切り替え制御するものである圧縮機システム。 The compressor system according to claim 1,
When the control device switches between the no-load operation and the full-load operation of the at least two compressor units, the pressure value obtained by adding the second pressure loss to the predetermined switching pressure is set as a lower limit pressure before the no-load operation. A compressor system that switches to full load operation and performs no load operation with a pressure value obtained by switching to load operation and adding a predetermined pressure range to the second pressure loss as an upper limit pressure.
前記制御装置が、前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの前記合計吐出気体量を1台の圧縮機ユニットの最大吐出気体量を圧縮機ユニット台数分乗じて演算するものである圧縮機システム。 The compressor system according to claim 1,
The compressor system in which the control device calculates the total discharge gas amount of the at least two compressor units by multiplying the maximum discharge gas amount of one compressor unit by the number of compressor units.
前記気体が、空気であり、
前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの圧縮機構が容積型又はターボ型の圧縮機本体からなるものである圧縮機システム。 The compressor system according to claim 1,
The gas is air;
A compressor system in which a compression mechanism of the at least two compressor units is a positive displacement or turbo compressor body.
前記少なくとも2台の圧縮機ユニットの一部又は全部が、1つのパッケージ筐体内に配置するものである圧縮機システム。 The compressor system according to claim 1,
A compressor system in which part or all of the at least two compressor units are arranged in one package housing.
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