JP2019143541A - 気体供給システムおよび気体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御が比較的簡単であり、かつ、圧縮機の効率な運転の下、母管の圧力変動を補償する。【解決手段】吸入口の開度を調整するガイドベーン２ａを有する容量可変気体圧縮機２と、複数台の容量固定気体圧縮機３と、母管圧力計５と、母管圧力計５の測定値と目標値との偏差を補償するようにガイドベーン２ａの操作量を演算する母管圧力調整器６と、容量調整制御において容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機を起動または停止する自動負荷調整回路７を備える。自動負荷調整回路７は、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機３を起動する場合には、停止中の容量固定気体圧縮機３のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機３を起動し、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機３を停止する場合には、稼働中の容量固定気体圧縮機３のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸入口の開度を調整するガイドベーンを有し母管に接続された１台の容量可変気体圧縮機と、母管に接続された複数台の容量固定気体圧縮機と、母管内の圧力を測定する母管圧力計と、母管圧力計で測定した測定値とあらかじめ設定された目標値との偏差を補償するようにガイドベーンの操作量を演算するとともに該操作量に基づき容量可変気体圧縮機の容量調整制御を行う母管圧力調整器とを備える気体供給システムおよび気体供給方法に関する。

工場では、機械や計器等の駆動源として、また燃焼等様々な処理のための媒体として用いるため圧縮空気等の圧縮気体が必要とされる。例えば圧縮空気を工場に送気する空気圧縮機の運転方法では、必要とされる空気量を供給するのに十分な台数の空気圧縮機を運転し、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を空気母管に供給している。空気母管に接続されている空気需要設備によって圧縮空気が消費されると、空気母管に圧力変動が生じる。そこで空気母管に、１台の容量可変気体圧縮機を追加接続し、その吐出圧力制御によって空気母管の圧力変動を吸収し、空気母管の圧力を一定に保つことで消費された圧縮空気を補填する方法がある。

特に、製鉄所のような圧縮空気の使用量が多い工場では、１台の空気圧縮機では必要な使用量を全て賄うことができないため、複数台の空気圧縮機を組み合わせて運転することが多い。この場合、複数の空気圧縮機を自動制御に入れると制御干渉が発生してしまうため、１台を吐出圧力制御用の空気圧縮機として用い、残りは固定発生量の空気圧縮機として使用している。

特許文献１には、エネルギーの需給予測に基づいて目標圧力を補正し、空気圧縮機の圧力を制御する空気圧縮機の運転制御方法が公開されている。

特許文献２には、１台の可変速空気圧縮機で構成されるベースロード機と、該ベースロード機によって、起動、停止、および回転速度を制御される一定速または可変速空気圧縮機で構成されるバックアップ機とを備える圧縮空気製造システムが開示されている。

特開２０１０−１９０１０８号公報 特開２００３−０２１０７３号公報

複数台の容量固定気体圧縮機に加えて、１台の容量可変気体圧縮機を設ける手法は、吐出圧力調整用の容量可変気体圧縮機の操作出力が容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、容量固定気体圧縮機を手動で起動または停止し、ベースとなる圧縮機空気送給量を増減して、容量可変気体圧縮機の操作出力を容量調整可能範囲に復帰させることで、吐出圧力制御を継続し、系の外乱吸収を行うものであるが、空気母管の圧力変動を補償するためには、容量固定気体圧縮機を的確に起動または停止するに際してオペレータの技量が必要である。また、容量固定気体圧縮機の起動／停止操作を自動化し、空気圧縮機の効率に応じて、順次、起動／停止を行うようなロジックを導入した場合でも、圧縮空気需要設備の操業状態によって急激な吐出圧力の変動が発生した場合、圧力制御の追従遅れに起因して圧縮機空気の供給空気圧力に変動が発生する結果、他の圧縮空気需要設備の操業に影響を与えてしまうおそれがある。

特許文献１に開示された方法では、膨大なソフト開発を必要とするシステム構築が必要であり、簡便に実現することが困難である。また、プラントの系が変更された場合、システムの再構築を行う必要がある。さらに、設備の変更や追加毎のメンテナンス（システムの修正）を怠るとシステムが陳腐化して使用できなくなる可能性がある。

特許文献２に開示された圧縮空気製造システムは、複数台の圧縮機を並列運転する際のシステム圧力制御幅の最短化と動力消費の最小化、および運転時間の平準化を目指したものであり、制御が複雑であるとともに一般的な台数制御の域を出ず、空気母管の圧力変動を補償するという観点では効率的な運転ができるかは定かではない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、制御が比較的簡単であり、かつ、圧縮機の効率な運転の下、容量可変気体圧縮機の容量調整可能な状態を維持することで母管の圧力変動を確実に補償することが可能な気体供給システムおよび気体供給方法を提供することにある。

本発明は、吸入口の開度を調整するガイドベーンを有し母管に接続された１台の容量可変気体圧縮機と、前記母管に接続された複数台の容量固定気体圧縮機と、前記母管内の圧力を測定する母管圧力計と、前記母管圧力計で測定した測定値とあらかじめ設定された目標値との偏差を補償するように前記ガイドベーンの操作量を演算するとともに該操作量に基づき前記容量可変気体圧縮機の容量調整制御を行う母管圧力調整器と、を備える気体供給システムであって、上記課題を解決するため、前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止する自動負荷調整回路を備え、前記自動負荷調整回路は、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動する場合には、停止中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機を起動し、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を停止する場合には、稼働中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止するよう構成されている。なお、「効率」とは、容量固定気体圧縮機のエネルギー消費効率を意味する。

なお、本発明の気体供給システムにあっては、前記自動負荷調整回路は、前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな状態が所定時間継続したときに、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止するよう構成されていることが好ましい。

また、本発明の気体供給システムにあっては、前記自動負荷調整回路は、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に、停止中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に起動し、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に、稼働中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に停止するよう構成されていることが好ましい。

さらに、本発明の気体供給システムにあっては、前記自動負荷調整回路は、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の合計風量が前記容量調整可能範囲よりも範囲の狭い通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるよう、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の台数を決定するよう構成されていることが好ましい。

さらに、本発明の気体供給システムにあっては、前記少なくとも２台の容量固定気体圧縮機が同時に起動または停止されてから所定時間経過するまでかつ／または前記母管の圧力変動が所定以下となるまで、前記容量可変気体圧縮機の前記容量調整制御は中断されることが好ましい。

また、本発明は、吸入口の開度を調整するガイドベーンを有し母管に接続された１台の容量可変気体圧縮機と、前記母管に接続された複数台の容量固定気体圧縮機と、前記母管内の圧力を測定する母管圧力計と、前記母管圧力計で測定した測定値とあらかじめ設定された目標値との偏差を補償するように前記ガイドベーンの操作量を演算するとともに該操作量に基づき前記容量可変気体圧縮機の容量調整制御を行う母管圧力調整器と、を用いる気体供給方法であって、上記課題を解決するため、前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止し、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動する場合には、停止中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機を起動し、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を停止する場合には、稼働中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止することを特徴とする。

なお、本発明の気体供給方法にあっては、前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな状態が所定時間継続したときに、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止することが好ましい。

また、本発明の気体供給方法にあっては、母管圧力調整器から出力された前記操作量の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に、停止中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に起動し、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に、稼働中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に停止することが好ましい。

さらに、本発明の気体供給方法にあっては、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の合計風量が前記容量調整可能範囲よりも範囲の狭い所定の通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるよう、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の台数を決定することが好ましい。

さらに、本発明の気体供給方法にあっては、前記少なくとも２台の容量固定気体圧縮機が同時に起動または停止されてから所定時間経過するまでかつ／または前記母管の圧力変動が所定以下となるまで、前記容量可変気体圧縮機の前記容量調整制御を中断することが好ましい。

本発明にあっては、容量可変気体圧縮機のガイドベーンのための操作量が容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機を起動／停止し、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機を起動する場合には、停止中の容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機を起動し、少なくとも１台の容量固定気体圧縮機を停止する場合には、稼働中の容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止するようにしたので、制御が比較的簡単であり、かつ、容量固定気体圧縮機の効率的な運転の下、容量可変気体圧縮機の容量調整可能な状態を維持して母管の圧力変動を確実に補償するこができる。これにより、母管の圧力変動による、他の圧縮気体需要設備の操業への影響を低減ないし抑制することが可能になる。

また、容量調整制御において容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな状態が所定時間継続したときに、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止するようにした場合には、瞬間的な外乱による一時的な圧力変動を無視することができ、容量固定気体圧縮機の起動／停止制御を安定させることができる。

さらに、母管圧力調整器から出力された操作量の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に、停止中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に起動し、母管圧力調整器から出力された操作量の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に、稼働中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に停止するようにした場合には、母管に急激な圧力変動が発生した場合においても圧力変動を確実に補償することが可能になる。

また、同時に起動または停止する容量固定気体圧縮機の合計風量が容量調整可能範囲よりも範囲の狭い所定の通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるよう、同時に起動または停止する容量固定気体圧縮機の台数を決定するようにした場合には、ガイドベーンのための操作量が容量可変気体圧縮機の通常調整範囲を逸脱した場合に、当該操作量を通常調整範囲の中央近傍まで迅速に復帰させることができる。

さらに、少なくとも２台の容量固定気体圧縮機が同時に起動または停止されてから所定時間経過するまでかつ／または母管の圧力変動が所定以下となるまで、容量可変気体圧縮機の容量調整制御を中断するようにした場合には、母管圧力調整器による容量調整制御と容量固定気体圧縮機の起動／停止制御との相互干渉を防止して、ガイドベーンのための操作量を通常調整範囲内にスムーズに復帰させることができる。

本発明の一実施形態の気体供給システムの概略構成図である。 図１の気体供給システムにおける自動負荷調整回路の構成図である。 図１の気体供給システムにおける自動負荷調整回路の構成図である。 図１の気体供給システムにおける自動負荷調整回路の構成図である。 図１の気体供給システムにおける自動負荷調整回路の構成図である。 自動負荷調整回路における容量固定圧縮機起動／停止判定回路のフロー図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態の気体供給システムおよび気体供給方法を説明する。図１は、本発明の一実施形態の気体供給システムの概略構成図である。気体供給システム１は、工場内の一または複数の気体需要設備Ｆに圧縮された気体を供給するものであり、供給する気体としては空気や酸素、窒素を例示することができるがこれらに限定されない。

気体供給システム１は、吸入口の開度を調整するガイドベーン２ａを有する容量可変気体圧縮機２と、複数台の容量固定気体圧縮機３とを備えており、各圧縮機２，３はモータ等によって駆動され、各吐出口は母管４に接続されている。容量可変気体圧縮機２は、容量固定気体圧縮機３よりも容量が大きい。容量可変気体圧縮機２および容量固定気体圧縮機３で圧縮された気体は、母管４に送給され、そこから多くの空気需要設備Ｆに配管を介して送給されていく。母管４には、母管４内の圧力を測定しその圧力に応じた信号（測定値）を出力する母管圧力計５が設置されている。気体供給システム１はさらに、容量調整制御を行うための母管圧力調整器６を備えている。母管圧力調整器６には、母管圧力計５から出力された測定値がＰＶ値として入力される。母管圧力調整器６には目標値（ＳＶ値）が予め設定されている。母管圧力調整器６は、ＰＶ値とＳＶ値との偏差を補償するように、ガイドベーン２ａの開度に対応する操作量（ＭＶ値）を演算するとともに該ＭＶ値を容量可変気体圧縮機２に出力する。容量可変気体圧縮機２のガイドベーン２ａは母管圧力調整器６からのＭＶ値に基づき駆動される。これにより、容量可変気体圧縮機２の吐出風量は、母管４の圧力が一定になるように（ＰＶ値がＳＶ値に近づくように）調整される。

気体供給システム１は自動負荷調整回路７をさらに備えている。自動負荷調整回路７には、母管圧力調整器６におけるＰＶ値、ＳＶ値、偏差、ＭＶ値と、必要であれば母管圧力計５の測定値が入力される。自動負荷調整回路７は入力された値に基づき必要な演算処理を行ったあと、複数の容量固定気体圧縮機３に対して起動指令または停止指令を個々に出力し、容量固定気体圧縮機３の自動起動または自動停止を行う。これにより容量固定気体圧縮機３の効率のよい運転を実施することができるとともに、急激な圧力変動が生じた場合には、複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に起動または停止して、系の圧力変動を最小限に抑えることができる。

図２〜図５を参照し、自動負荷調整回路７の構成および動作を詳細に説明する。自動負荷調整回路７は、母管圧力監視回路８と、ＭＶ値出力・変化率監視回路９と、容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０とを有している。母管圧力監視回路８では、母管圧力調整器６のＰＶ値と母管圧力調整器６のＳＶ値との偏差が、母管圧力調整器６のＳＶ値よりも上方に設定された圧力上限偏差規定値と、ＳＶ値の下方に設定された圧力下限偏差規定値との間にあるか否かを監視し、偏差が圧力下限偏差規定値を逸脱した場合（図４参照）、つまり下回った場合には条件IIIのＡＮＤ回路に条件出力を行う。反対に、偏差が圧力上限偏差規定値を逸脱した場合（図５参照）、つまり超えた場合には条件IVのＡＮＤ回路に条件出力を行う。圧力上限偏差規定値および圧力下限偏差規定値は、気体需要設備Ｆの操業に影響を及ぼさない範囲で許容される圧力変動の幅に設定することができる。

ＭＶ値出力・変化率監視回路９には、母管圧力調整器６のＭＶ値が入力される。また、ＭＶ値出力・変化率監視回路９には、容量可変気体圧縮機２のガイドベーン２ａの機械的な操作限界（例えば全開、全閉）に対応するＭＶ値第２上限およびＭＶ値第２下限と、ＭＶ値第２上限およびＭＶ値第２下限で規定される容量調整可能範囲よりも範囲の狭い通常調整範囲を規定するＭＶ値第１上限およびＭＶ値第１下限とが予め設定されている。ＭＶ値第１上限はＭＶ値第２上限よりも小さい値であり、ＭＶ第１下限はＭＶ値第２下限よりも大きい値である。ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、通常操業時は、母管圧力調整器６のＭＶ値が、ＭＶ値第１上限とＭＶ値第１下限との間に収まっているか否かを監視する。ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、ＭＶ値がＭＶ値第１上限を逸脱し、つまり超えかつその状態がタイマー時間Ｔ１継続した場合（図１参照）、容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０に条件Iを出力する。反対に、ＭＶ値がＭＶ値第１下限を逸脱し、つまり下回りかつその状態がタイマー時間Ｔ２継続した場合（図２参照）、ＭＶ値出力・変化率監視回路９は容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０に条件IIを出力する。

ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、母管圧力調整器６のＭＶ値の変化率も監視している。気体需要設備Ｆの気体使用量の変動が大きくなった場合、ＭＶ値の変化も急峻になる。ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、図４に示すように、ＭＶ値の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に上記条件IIIのＡＮＤ回路に条件出力を行う。反対に、ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、図５に示すように、ＭＶ値の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に上記条件IVのＡＮＤ回路に条件出力を行う。加えて、ＭＶ値出力・変化率監視回路９は、ＭＶ値がＭＶ値第１上限を超えると条件IIIのＡＮＤ回路（図４参照）に条件出力を行い、ＭＶ値がＭＶ値第１下限を下回ると条件IVのＡＮＤ回路（図５参照）に条件出力を行う。

以上の構成および動作によって、図２に示す態様では、通常操業時に気体需要設備Ｆでの圧縮気体の使用量が増加すると母管圧力調整器６のＭＶ値が上昇し、ＭＶ値がＭＶ値第１上限に達しかつ所定のタイマーＴ１時間継続した場合には条件Iが成立する。図３に示す態様では、気体需要設備Ｆでの圧縮気体の使用量が減少すると母管圧力調整器６のＭＶ値が下降し、ＭＶ値がＭＶ値第１下限に達しかつ所定のタイマーＴ２時間継続した場合には条件IIが成立する。図４に示す態様は、気体需要設備Ｆでの圧縮気体の使用量が急激に増加した場合であり、母管圧力調整器６のＭＶ値のＭＶ値第１上限への到達、ＭＶ値の過大な上昇変化率、および母管圧力の低下（母管圧力調整器６の偏差の、圧力下限偏差既定値への到達）の３つのＡＮＤ条件による条件IIIが成立する。図５に示す態様は、圧縮気体の気体需要設備Ｆでの使用量が急激に減少した場合であり、母管圧力調整器６のＭＶ値のＭＶ値第１下限への到達、ＭＶ値の過大な下降変化率、および母管圧力の上昇（母管圧力調整器６の偏差の、圧力上限偏差既定値への到達）の３つのＡＮＤ条件による条件IVが成立する。

容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０では、条件I、条件II、条件III、条件IVの成立可否情報が入力され、図６に示す、容量固定気体圧縮機３の起動／停止を判定するためのフローに従って、１台または複数台の容量固定気体圧縮機３に対して起動／停止指令を出力し、容量固定気体圧縮機３の自動起動／停止を実施する。図６に示すように、容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０は、条件Iが成立した場合、停止中の容量固定気体圧縮機３の中で、１番効率のよい容量固定気体圧縮機３を１台稼働し、タイマー時間Ｔ３をカウントする。この動作によって、母管４の圧力が回復すれば、母管圧力調整器６のＭＶ値はＭＶ値出力・変化率監視回路９におけるＭＶ値第１上限以下に復帰し、制御動作は停止する。タイマー時間Ｔ３経過後も、母管４の圧力が回復しない場合、母管圧力調整器６のＭＶ値は、ＭＶ値出力・変化率監視回路９におけるＭＶ値第１上限を逸脱したままとなるので、停止中の容量固定気体圧縮機３の中で１番効率のよい１台の容量固定気体圧縮機３が追加的に稼働される。このループは母管４の圧力が回復するまで繰り返される。

逆に、容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０において条件IIが成立した場合、稼働中の容量固定気体圧縮機３の中で、１番効率の悪い容量固定気体圧縮機を１台停止し、タイマー時間Ｔ４をカウントする。この動作によって、母管４の圧力が回復すれば、母管圧力調整器６のＭＶ値はＭＶ値出力・変化率監視回路９におけるＭＶ値第１下限以上に復帰し、制御動作は停止する。タイマー時間Ｔ４経過後も母管４の圧力が回復しない場合、母管圧力調整器６のＭＶ値は、ＭＶ値第１下限を逸脱したままとなるので、稼働中の容量固定気体圧縮機３の中で、１番効率の悪い１台の容量固定気体圧縮機３が追加的に停止される。このループは母管４の圧力が回復するまで繰り返される。

容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０において条件IIIが成立すると、停止中の容量固定気体圧縮機３の中で、効率のよい上位複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に稼働する。これにより母管４の急激な圧力低下は補償される。この際、同時に稼動させる台数は、同時に稼動させる容量固定気体圧縮機３の合計風量が、ＭＶ値第１下限からＭＶ値第１上限までの上記通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるように決定するのが好ましい。これにより、母管圧力調整器６のＭＶ値が容量可変気体圧縮機２の通常調整範囲を逸脱した場合に、当該ＭＶ値を通常調整範囲の中央近傍まで迅速に復帰させることができる。なお、容量固定気体圧縮機３の１台当りの風量が大きいことから、同時に稼動させる容量固定気体圧縮機３の合計風量と、容量可変気体圧縮機２の通常調整範囲の１／２に相当する風量とを完全に一致させることは難しい。よって、「略１／２」とは、通常調整範囲の１／２±２５％の範囲を意味するものとする。また、複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に稼動させる場合には、稼動後所定時間経過するまでかつ／または母管の圧力変動が所定以下となるまで、母管圧力調整器６による容量可変気体圧縮機２の容量調整制御（ガイドベーン２ａの開度制御）を中断するのが好ましい。これにより、母管圧力調整器６による容量調整制御と自動負荷調整回路７による容量固定気体圧縮機３の起動／停止制御との相互干渉を防止して、ＭＶ値を通常調整範囲内にスムーズに復帰させることができる。

容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路１０において条件IVが成立すると、稼働中の容量固定気体圧縮機３の中で、効率の悪い下位複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に停止する。これにより母管４の急激な圧力上昇は補償される。この際、同時に停止させる台数は、同時に停止させる容量固定気体圧縮機３の合計風量が、ＭＶ値第１下限からＭＶ値第１上限までの上記通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるように決定するのが好ましい。これにより、母管圧力調整器６のＭＶ値が容量可変気体圧縮機２の通常調整範囲を逸脱した場合に、当該ＭＶ値を通常調整範囲の中央近傍まで迅速に復帰させることができる。なお、ここでも「略１／２」とは通常調整範囲の１／２±２５％の範囲を意味するものとする。また、複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に停止させる場合には、停止後所定時間経過するまでかつ／または母管４の圧力変動が所定以下となるまで、母管圧力調整器６による容量可変気体圧縮機２の容量調整制御（ガイドベーン２ａの開度制御）を中断するのが好ましい。これにより、母管圧力調整器６による容量調整制御と自動負荷調整回路７による容量固定気体圧縮機３の起動／停止制御との相互干渉を防止して、ＭＶ値を通常調整範囲内にスムーズに復帰させることができる。

以上の動作を有機的に実行することによって、通常の圧力変動時は、容量可変気体圧縮機２の容量調整制御と容量固定気体圧縮機３の自動起動／停止制御とを行って、容量固定気体圧縮機３の効率のよい運転を実施することができ、急激な圧力変動が生じた場合には、複数台の容量固定気体圧縮機３を同時に起動／停止することで、母管４の急激な圧力変動を適時に補償することができる。

本発明により、制御が比較的簡単であり、かつ、圧縮機の効率な運転の下、容量可変気体圧縮機の容量調整可能な状態を維持することで母管の圧力変動を確実に補償することが可能となった。

１ 気体供給システム
２ 容量可変気体圧縮機
２ａ ガイドベーン
３ 容量固定気体圧縮機
４ 母管
５ 母管圧力計
６ 母管圧力調整器
７ 自動負荷調整回路
８ 母管圧力監視回路
９ ＭＶ値出力・変化率監視回路
１０ 容量固定気体圧縮機起動／停止判定回路

Claims (10)

1. 吸入口の開度を調整するガイドベーンを有し母管に接続された１台の容量可変気体圧縮機と、前記母管に接続された複数台の容量固定気体圧縮機と、前記母管内の圧力を測定する母管圧力計と、前記母管圧力計で測定した測定値とあらかじめ設定された目標値との偏差を補償するように前記ガイドベーンの操作量を演算するとともに該操作量に基づき前記容量可変気体圧縮機の容量調整制御を行う母管圧力調整器と、を備える気体供給システムであって、
   前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止する自動負荷調整回路を備え、
   前記自動負荷調整回路は、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動する場合には、停止中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機を起動し、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を停止する場合には、稼働中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止するよう構成されていることを特徴とする、気体供給システム。
2. 前記自動負荷調整回路は、前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな状態が所定時間継続したときに、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止するよう構成されている、請求項１に記載の気体供給システム。
3. 前記自動負荷調整回路は、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に、停止中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に起動し、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に、稼働中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に停止するよう構成されている、請求項１または２に記載の気体供給システム。
4. 前記自動負荷調整回路は、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の合計風量が前記容量調整可能範囲よりも範囲の狭い所定の通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるよう、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の台数を決定するよう構成されている、請求項３に記載の気体供給システム。
5. 前記少なくとも２台の容量固定気体圧縮機が同時に起動または停止されてから所定時間経過するまでかつ／または前記母管の圧力変動が所定以下となるまで、前記容量可変気体圧縮機の前記容量調整制御は中断される、請求項３または４に記載の気体供給システム。
6. 吸入口の開度を調整するガイドベーンを有し母管に接続された１台の容量可変気体圧縮機と、前記母管に接続された複数台の容量固定気体圧縮機と、前記母管内の圧力を測定する母管圧力計と、前記母管圧力計で測定した測定値とあらかじめ設定された目標値との偏差を補償するように前記ガイドベーンの操作量を演算するとともに該操作量に基づき前記容量可変気体圧縮機の容量調整制御を行う母管圧力調整器と、を用いる気体供給方法であって、
   前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな場合に、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止し、
   少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動する場合には、停止中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の良い容量固定気体圧縮機を起動し、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を停止する場合には、稼働中の前記容量固定気体圧縮機のうちで最も効率の悪い容量固定気体圧縮機を停止することを特徴とする、気体供給方法。
7. 前記容量調整制御において前記容量可変気体圧縮機の容量調整可能範囲を逸脱しそうな状態が所定時間継続したときに、少なくとも１台の前記容量固定気体圧縮機を起動または停止する、請求項６に記載の気体供給方法。
8. 前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の上昇変化率が所定の上昇変化率よりも大きい場合に、停止中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に起動し、前記母管圧力調整器から出力された前記操作量の下降変化率が所定の下降変化率よりも大きい場合に、稼働中の少なくとも２台の容量固定気体圧縮機を同時に停止する、請求項６または７に記載の気体供給方法。
9. 同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の合計風量が前記容量調整可能範囲よりも範囲の狭い所定の通常調整範囲の略１／２に相当する風量となるよう、同時に起動または停止する前記容量固定気体圧縮機の台数を決定する、請求項８に記載の気体供給方法。
10. 前記少なくとも２台の容量固定気体圧縮機が同時に起動または停止されてから所定時間経過するまでかつ／または前記母管の圧力変動が所定以下となるまで、前記容量可変気体圧縮機の前記容量調整制御を中断する、請求項８または９に記載の気体供給方法。

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