JP2019148199A - 性能評価方法、性能評価装置、及び性能評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転時の圧縮機の性能の変化を高い精度で確認する。【解決手段】性能評価方法Ｓ１は、圧縮機の回転数に応じた機械マッハ数に対応させて予測性能カーブを複数取得する予測性能カーブ取得工程Ｓ３と、予測性能カーブ取得工程Ｓ３で取得した複数の前記予測性能カーブの中で基準予測性能カーブを選択し、前記流量係数が同じである場合に、他の前記機械マッハ数での前記予測性能カーブにおける前記効率の値を、選択された前記基準予測性能カーブにおける前記効率の値に一致させる補正値を複数の前記機械マッハ数及び複数の前記流量係数のそれぞれに対応して取得する補正値取得工程Ｓ４と、前記圧縮機の前記効率を取得する効率取得工程Ｓ６と、前記圧縮機の流量係数を取得する流量係数取得工程Ｓ７と、前記効率を前記機械マッハ数と前記流量係数とに応じた前記補正値で補正する取得値補正工程Ｓ８と、を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、性能評価方法、性能評価装置、及び性能評価システムに関する。

従来、プラント等で利用される圧縮機として、複数段の羽根車を備えた多段遠心圧縮機が広く用いられている。このような圧縮機では、複数のガスが混合された混合ガスが作動ガスとして流入する。流入した混合ガスは、インペラにより昇圧されて圧縮機から吐出される。

このような圧縮機では、運転中の性能をモニタリングすることで、運転中の異常を検出している。例えば、特許文献１には、圧縮機の運転中の各種パラメータ値をリアルタイムでモニタリングするとともに、実際に期待される性能に対して許容値内となっているか否かを判定するモニタリング方法が記載されている。

米国特許出願公開第２０１５／００５７９７３号明細書

ところで、圧縮機では、このような方法だけでなく、より高い精度で運転時の性能の変化をモニタリングすることが求められている。

本発明は、上記課題に応えるためになされたものであって、運転時の圧縮機の性能の変化を高い精度で確認することが可能な性能評価方法、性能評価装置、及び性能評価システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る性能評価方法は、複数のガスが混合された混合ガスが流入する圧縮機の性能を評価する性能評価方法であって、前記圧縮機の複数の回転数のそれぞれ応じた機械マッハ数をそれぞれ取得するマッハ数取得工程と、前記圧縮機の効率と前記圧縮機の流量係数との相関関係を示す曲線である予測性能カーブを前記マッハ数取得工程で取得した複数の前記機械マッハ数に対応させてそれぞれ取得する予測性能カーブ取得工程と、前記予測性能カーブ取得工程で取得した複数の前記予測性能カーブの中で、基準とする前記機械マッハ数での前記予測性能カーブを基準予測性能カーブとして選択し、前記流量係数が同じである場合に、他の前記機械マッハ数での前記予測性能カーブにおける前記効率の値を、選択された前記基準予測性能カーブにおける前記効率の値に一致させる補正値を複数の前記機械マッハ数及び複数の前記流量係数のそれぞれに対応して取得する補正値取得工程と、運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を入口測定値として取得し、運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を出口測定値として取得する測定値取得工程と、前記入口測定値のうちの圧力及び温度と、前記出口測定値のうちの圧力及び温度とに基づいて、前記測定値取得工程で各種測定値を取得時の前記圧縮機の前記効率を取得する効率取得工程と、前記入口測定値のうちの流量と、前記取得時の前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記取得時の前記圧縮機の流量係数を取得する流量係数取得工程と、前記効率取得工程で取得した前記効率を、前記取得時の前記圧縮機の前記機械マッハ数と、前記流量係数取得工程で取得した前記流量係数とに応じた前記補正値で補正する取得値補正工程と、を含む。

このような構成によれば、機械マッハ数を利用して補正値が取得されている。この補正値を利用して運転中の圧縮機の効率を補正することで、基準予測性能カーブに対応する機械マッハ数で運転している場合の効率として圧縮機の効率を取得することができる。そのため、運転中の圧縮機の実際の回転数にかかわらず、一つの機械マッハ数を基準として、圧縮機の性能を評価することができる。これにより、圧縮機の回転数の変化の影響を抑えて、圧縮機における効率と流量係数との関係を高い精度で確認することができる。

また、本発明の第二態様に係る性能評価方法では、第一態様において、前記圧縮機が目標とする状態で運転されている場合の前記効率と前記流量係数との相関関係を示す曲線として予め定められた目標性能カーブを取得し、前記取得値補正工程で補正された前記効率が、取得した前記目標性能カーブから外れているか否かを判定する判定工程をさらに含んでいてもよい。

このような構成によれば、流量係数及び補正した効率が目標性能カーブから外れているか否かを判定することで、目標とする圧縮機の運転状態と比較して異常が生じているなどの現状の圧縮機の異常を早期に把握することができる。

また、本発明の第三態様に係る性能評価方法では、第一または第二態様において、前記流量係数取得工程で取得された前記流量係数と、前記取得値補正工程で補正された前記効率とに基づいて、前記流量係数と補正された前記効率との相関関係を示す曲線として補正性能カーブを取得する補正性能カーブ取得工程をさらに含んでいてもよい。

このような構成によれば、現状の圧縮機の性能が補正性能カーブを利用して評価できる。そして、補正性能カーブと目標性能カーブとを比較することで、圧縮機の現状の性能と初期の目標とする性能とを容易に比較することができる。

また、本発明の第四態様に係る性能評価装置は、複数のガスが混合された混合ガスが流入する圧縮機の性能を評価する性能評価装置であって、前記圧縮機の複数の回転数のそれぞれ応じて予め定められた機械マッハ数をそれぞれ取得するマッハ数取得部と、前記圧縮機の効率と前記圧縮機の流量係数との相関関係を示す曲線である予測性能カーブを前記マッハ数取得部で取得した複数の前記機械マッハ数ごとにそれぞれ取得する予測性能カーブ取得部と、前記予測性能カーブ取得部で取得した複数の前記予測性能カーブの中で、基準とする前記機械マッハ数での前記予測性能カーブを基準予測性能カーブとして選択し、前記流量係数が同じである場合に、他の前記機械マッハ数での前記予測性能カーブにおける前記効率の値を、選択された前記基準予測性能カーブにおける前記効率の値に一致させる補正値を複数の前記機械マッハ数及び複数の前記流量係数のそれぞれに対応して取得する補正値取得部と、運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を入口測定値として取得し、運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を出口測定値として取得する測定値取得部と、前記入口測定値のうちの圧力及び温度と、前記出口測定値のうちの圧力及び温度とに基づいて、前記測定値取得部で各種測定値を取得時の前記圧縮機の前記効率を取得する効率取得部と、前記入口測定値のうちの流量と、前記取得時の前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記取得時の前記圧縮機の流量係数を取得する流量係数取得部と、前記効率取得部で取得した前記効率の値を、前記取得時の前記圧縮機の前記機械マッハ数と、前記流量係数取得部で取得した前記流量係数とに応じた前記補正値で補正する取得値補正部とを備える。

また、本発明の第五態様に係る性能評価装置では、第四態様において、前記圧縮機が目標とする状態で運転されている場合の前記効率と前記流量係数との相関関係を示す曲線として予め定められた目標性能カーブを取得し、前記取得値補正部で補正された前記効率が、取得した前記目標性能カーブから外れているか否かを判定する判定部をさらに備えていてもよい。

また、本発明の第六態様に係る性能評価装置では、第四又は第五態様において、前記流量係数取得部で取得された前記流量係数と、前記取得値補正部で補正された前記効率とに基づいて、前記流量係数と補正された前記効率との相関関係を示す曲線として補正性能カーブを取得する補正性能カーブ取得部をさらに備えていてもよい。

また、本発明の第七態様に係る性能評価システムは、第四から第六態様のいずれか一つの性能評価装置と、前記混合ガスが流入する圧縮機と、運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を測定して入口測定値として前記性能評価装置に送る入口測定部と、運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を測定して出口測定値として前記性能評価装置に送る出口測定部と、を備える。

本発明によれば、運転時の圧縮機の性能の変化を高い精度で確認することができる。

本発明の実施形態の性能評価システムを示す模式図である。 本発明の実施形態の性能評価装置のハードウェア構成を示す図である。 本発明の実施形態の性能評価装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態で機械マッハ数ごとの予測性能カーブから補正値を取得する際の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態で取得される基準予測性能カーブと、補正性能カーブとの関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態の性能評価方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態の性能評価システム１について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、性能評価システム１は、圧縮機２０と、圧縮機２０の流入口に繋がる上流ライン３０と、圧縮機２０の流出口に繋がる下流ライン４０と、圧縮機２０が運転中の混合ガスの状態を測定する測定部５０と、圧縮機２０の性能を評価する性能評価装置１０とを備えている。

圧縮機２０には、複数のガスが混合された混合ガスが上流ライン３０から流入する。圧縮機２０は、流入した混合ガスを圧縮して下流ライン４０に吐出する。本実施形態の圧縮機２０は、例えばプラント等に設置される一軸多段遠心圧縮機である。

測定部５０は、運転中の圧縮機２０に流入する混合ガスまたは圧縮機２０から流出される混合ガスの状態を測定する。本実施形態の測定部５０は、入口測定部５１と、出口測定部５２と、を有する。

入口測定部５１は、圧縮機２０において混合ガスを内部に流入させる吸込口（流入口）２１に設けられている。入口測定部５１は、吸込口２１で測定した圧縮前の混合ガスの圧力、温度、及び流量を測定している。入口測定部５１は、測定結果の情報を入口測定値ＭＶ１として性能評価装置１０に送っている。ここで、入口測定値ＭＶ１のうち、測定された圧力を入口圧力Ｐｓ、測定された温度を入口温度Ｔｓ、測定された流量を入口流量Ｑとそれぞれ称する。

出口測定部５２は、圧縮機２０において混合ガスを外部に流出させる吐出口（流出口）２２に設けられている。出口測定部５２は、吐出口２２で測定した圧縮後の混合ガスの圧力及び温度を測定している。出口測定部５２は、測定結果の情報を出口測定値ＭＶ２として性能評価装置１０に送っている。ここで、出口測定値ＭＶ２のうち、測定された圧力を出口圧力Ｐｄ、測定された温度を出口温度Ｔｄとそれぞれ称する。

性能評価装置１０は、圧縮機２０の効率η及び流量係数φに基づいて圧縮機２０の性能を評価する。性能評価装置１０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ストレージ部１０４、信号受信モジュール（受信機）１０５を備えるコンピュータである。信号受信モジュール１０５には、測定部５０から出力される測定結果の情報、及び運転中の圧縮機２０に関する情報が入力される。

ＣＰＵ１０１は、性能評価装置１０の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、予め用意されたプログラムに従って動作することで、後述する各種機能を発揮する。

ＲＯＭ１０２は、書き換え不能の不揮発性メモリである。ＲＡＭ１０３は、書き換え可能な揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２やＲＡＭ１０３は、主記憶装置とも呼ばれ、ＣＰＵ１０１が各種機能を発揮して動作するためのプログラムが展開されている。

ストレージ部１０４は、性能評価装置１０に内蔵される大容量記憶装置（不揮発性メモリ）であって、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。ストレージ部１０４は、補助記憶装置とも呼ばれ、後述する圧縮機２０及び各ガスの固有のデータや事前の試験やシミュレーションによって取得されたデータ等の予め必要な情報が記憶されている。

図３に示すように、性能評価装置１０のＣＰＵ１０１は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部１１１、マッハ数取得部１２１、予測性能カーブ取得部１３１、補正値取得部１４１、測定値取得部１５１、効率取得部１６１、流量係数取得部１７１、取得値補正部１８１、判定部１９１、及び補正性能カーブ取得部２０１の各機能を発揮する。

制御部１１１は、圧縮機２０の起動、停止、性能評価処理の開始、終了など種々の制御を行う。

マッハ数取得部１２１は、圧縮機２０の回転数に応じて定められる機械マッハ数Ｍｍを取得する。機械マッハ数Ｍｍは、下記の式（１）から算出することができる。各回転数に対応する機械マッハ数Ｍｍの情報は予めストレージ部１０４に記憶されている。本実施形態のマッハ数取得部１２１は、ストレージ部１０４から複数の回転数のそれぞれに応じた機械マッハ数Ｍｍを取得する。

ここで、式（１）におけるインペラの代表周速Ｕは、圧縮機２０の回転数に応じて予め決定される定数であり、圧縮機２０の回転数に対応して取得される。本実施形態のインペラの代表周速Ｕは、任意の回転数で運転中の圧縮機２０における任意の段のインペラの周速である。インペラの代表周速Ｕは、例えば、任意の回転数で運転中の初段のインペラの周速である。

また、式（１）における音速ａは、混合ガスの種類によって決定される定数であって、圧縮機２０に吸込まれる混合ガスの音速である。

予測性能カーブ取得部１３１は、図４に示すように、予測性能カーブを複数の機械マッハ数Ｍｍごとにそれぞれ取得する。予測性能カーブは、圧縮機２０の効率ηと圧縮機２０の流量係数φとの相関関係を示す曲線である。具体的には、予測性能カーブは、事前に試験やシミュレーションを行って、機械マッハ数Ｍｍに応じた圧縮機２０の効率η及び流量係数φを取得することで得られ、予めストレージ部１０４に記憶されている。本実施形態の予測性能カーブ取得部１３１は、マッハ数取得部１２１で取得した機械マッハ数Ｍｍに対応する予測性能カーブをストレージ部１０４から取得する。

補正値取得部１４１は、予測性能カーブ取得部１３１で取得した複数の予測性能カーブの中から基準予測性能カーブとして選択して取得する。基準予測性能カーブは、基準となる機械マッハ数Ｍｍに対応する予測性能カーブである（例えば、図４における真ん中の破線）。基準となる機械マッハ数Ｍｍは、例えば、評価者によって選択された圧縮機２０の回転数（圧縮機２０の回転数が１００％など）に対応する機械マッハ数Ｍｍである。補正値取得部１４１は、基準予測性能カーブ（例えば、図４における真ん中の線）と、他の機械マッハ数Ｍｍでの予測性能カーブ（例えば、図４における基準予測性能カーブに対する上下の線）との関係から補正値を取得する。具体的には、補正値は、流量係数φが同じである場合に、他の機械マッハ数Ｍｍでの予測性能カーブにおける効率ηの値を、基準予測性能カーブにおける効率ηの値に一致させる値である。補正値は、任意の流量係数φにおける基準予測性能カーブ上の効率ηと、他の予測性能カーブ上の効率ηとの差分として算出される。補正値取得部１４１では、複数の機械マッハ数Ｍｍ及び複数の流量係数φのそれぞれに対応するように、補正値が複数取得される。

測定値取得部１５１は、入口測定値ＭＶ１及び出口測定値ＭＶ２を取得する。即ち、測定値取得部１５１は、測定部５０で測定された混合ガスの情報を取得する。

効率取得部１６１は、入口測定値ＭＶ１、出口測定値ＭＶ２、及び予め定められている混合ガスの比熱比ｋに基づいて、測定値取得部１５１で各種測定値を取得時（本実施形態では測定部５０で各種測定値を測定した時点であり、以下、単に測定時点と称する）での圧縮機２０の効率ηを取得する。具体的には、入口圧力Ｐｓ、入口温度Ｔｓ、出口圧力Ｐｄ、及び出口温度Ｔｄに基づいて、以下の式（２）からポリトロープ指数ｎを算出する。

効率取得部１６１は、算出したポリトロープ指数ｎと比熱比ｋとに基づいて、以下の式（３）から圧縮機２０の効率ηを算出する。比熱比ｋは、混合ガスの種類に応じて予め定められて定数であり、事前にストレージ部１０４に記憶されている。

流量係数取得部１７１は、圧縮機２０の性能を示す無次元パラメータの一つである流量係数φを取得する。流量係数取得部１７１は、入口流量Ｑと、測定時点での運転中の圧縮機２０の回転数とに基づいて、圧縮機２０の流量係数φを取得する。具体的には、以下の式（４）に基づいて、流量係数φを取得する。

ここで、式（４）におけるインペラの代表直径Ｄは、圧縮機２０に応じて予め決定される定数であり、事前にストレージ部１０４に記憶されている値である。本実施形態のインペラの代表直径Ｄは、圧縮機２０における任意の段のインペラの直径である。インペラの代表直径Ｄは、例えば、初段のインペラの直径が代表直径Ｄとして設定される。

取得値補正部１８１は、効率取得部１６１で取得した効率ηの値を、測定時点の圧縮機２０の回転数から算出した機械マッハ数Ｍｍと、流量係数取得部１７１で取得した流量係数φとに応じた補正値で補正する。具体的には、取得値補正部１８１では、運転中の圧縮機２０の回転数から機械マッハ数Ｍｍを算出する。算出した機械マッハ数Ｍｍ及び取得した流量係数φに対応する補正値を取得した効率ηに加算することで、補正後の効率ηを取得する。

判定部１９１は、予めストレージ部１０４に記憶されている目標性能カーブを取得する。目標性能カーブは、圧縮機２０が目標とする状態で運転されている場合の効率ηと流量係数φとの相関関係を示す曲線として圧縮機２０に応じて予め定められている。

なお、判定部１９１における目標性能カーブは、基準予測性能カーブと同じであってもよい。また、目標性能カーブは、基準予測性能カーブ以外の予測性能カーブ取得部１３１で取得された他の予測性能カーブと同じであってもよい。また、目標性能カーブは、予測性能カーブ取得部１３１で取得したものとは別に新たに取得したものであってもよい。

判定部１９１は、取得値補正部１８１で補正された効率ηと、流量係数取得部１７１で取得された流量係数φとが、取得した目標性能カーブから外れているか否かを判定する。取得した効率η及び流量係数φが目標性能カーブから外れている場合、圧縮機２０自体の性能が低下している等の圧縮機２０に異常が生じていることを示している。

補正性能カーブ取得部２０１は、取得値補正部１８１で補正された効率ηと、流量係数取得部１７１で取得された流量係数φとに基づいて、補正性能カーブ（図５における実線）を取得する。補正性能カーブは、測定時点での運転中の圧縮機２０の効率ηを補正した値と流量係数φとの相関関係を示す曲線である。図５に示すように、取得した補正性能カーブ（図５における実線）と、目標性能カーブ（図５における破線）とを比較することで、圧縮機２０の初期性能と現状の圧縮機２０の性能との状態の差が把握される。

次に、図６を用いて、本実施形態の性能評価システム１に基づく性能評価方法Ｓ１について説明する。本実施形態の性能評価方法Ｓ１は、マッハ数取得工程Ｓ２、予測性能カーブ取得工程Ｓ３、補正値取得工程Ｓ４、測定値取得工程Ｓ５、効率取得工程Ｓ６、流量係数取得工程Ｓ７、取得値補正工程Ｓ８、判定工程Ｓ９、及び補正性能カーブ取得工程Ｓ１０の各工程を含む。

マッハ数取得工程Ｓ２では、式（１）に基づく圧縮機２０における機械マッハ数Ｍｍが、複数の回転数のそれぞれ応じてマッハ数取得部１２１によって取得される。マッハ数取得工程Ｓ２では、一の回転数に対して、対応する一の機械マッハ数Ｍｍが取得される。これにより、マッハ数取得工程Ｓ２では、圧縮機２０が運転する範囲における評価したい複数の回転数に応じて、複数の機械マッハ数Ｍｍが取得される。

予測性能カーブ取得工程Ｓ３では、事前に試験やシミュレーションを行って、複数の機械マッハ数Ｍｍごとにそれぞれ予測性能カーブが取得される。予測性能カーブ取得工程Ｓ３では、一の機械マッハ数Ｍｍに対して対応する一の予測性能カーブが取得される。これにより、予測性能カーブ取得工程Ｓ３では、圧縮機２０において評価される複数の回転数に対応するように、機械マッハ数Ｍｍに対応する予測性能カーブが予測性能カーブ取得部１３１によって複数取得される。

補正値取得工程Ｓ４では、測定時点の圧縮機２０の回転数に基づいて、評価者によって基準とする機械マッハ数Ｍｍ（例えば、圧縮機２０の回転数が１００％に対応する機械マッハ数Ｍｍ）が選択される。選択された機械マッハ数Ｍｍに応じた予測性能カーブが基準予測性能カーブとして補正値取得部１４１で取得される。補正値取得工程Ｓ４では、基準予測性能カーブと、他の機械マッハ数Ｍｍでの予測性能カーブ（例えば、図４における基準予測性能カーブに対する上下の線）との関係から補正値を取得する。補正値取得工程Ｓ４では、補正値取得部１４１によって、任意の流量係数φにおける基準予測性能カーブ上の効率ηと、他の予測性能カーブ上の効率ηとの差分として、補正値が算出される。補正値は、一の流量係数φに対して複数の機械マッハの数に対応して複数取得される。

測定値取得工程Ｓ５では、測定部５０で測定された混合ガスの状態が取得される。本実施形態の測定値取得工程Ｓ５は、入口測定工程Ｓ５１と、出口測定工程Ｓ５２と、を含んでいる。

入口測定工程Ｓ５１では、入口測定部５１で測定された測定結果が測定値取得部１５１に送られることで、入口測定値ＭＶ１が取得される。出口測定工程Ｓ５２では、出口測定部５２で測定された測定結果が測定値取得部１５１に送られることで、出口測定値ＭＶ２が取得される。また、測定値取得工程Ｓ５では、測定時点での圧縮機２０の回転数が取得される。

効率取得工程Ｓ６では、入口圧力Ｐｓ、入口温度Ｔｓ、出口圧力Ｐｄ、及び出口温度Ｔｄと、上述した式（２）及び式（３）に基づいて、圧縮機２０の効率ηが効率取得部１６１によって算出される。これにより、効率取得工程Ｓ６では、測定時点での圧縮機２０の効率ηが取得される。

流量係数取得工程Ｓ７では、入口流量Ｑと、測定時点での運転中の圧縮機２０の回転数から算出される初段のインペラの周速である代表周速Ｕと、上述した式（４）とに基づいて、流量係数φが流量係数取得部１７１によって算出される。これにより、流量係数取得工程Ｓ７では、測定時点での圧縮機２０の流量係数φが取得される。

取得値補正工程Ｓ８では、効率取得工程Ｓ６で取得された効率ηの値が、測定時点での圧縮機２０の機械マッハ数Ｍｍと、流量係数取得工程Ｓ７で取得された流量係数φとに応じた補正値で補正される。具体的には、取得値補正工程Ｓ８では、運転中の圧縮機２０の回転数から機械マッハ数Ｍｍが取得値補正部１８１によって算出される。算出した機械マッハ数Ｍｍ及び取得した流量係数φに対応する補正値を取得した効率ηに加算することで、補正後の効率ηが取得値補正部１８１で取得される。

判定工程Ｓ９では、圧縮機２０を運転させる際の目標とする状態に応じて、目標性能カーブが事前に取得される。判定工程Ｓ９では、取得値補正工程Ｓ８で補正された効率ηと、流量係数取得工程Ｓ７で取得された流量係数φとが、目標性能カーブから外れているか否かが判定部１９１によって判定される。

補正性能カーブ取得工程Ｓ１０では、取得値補正工程Ｓ８で補正された効率ηと、流量係数取得工程Ｓ７で取得された流量係数φとに基づいて、補正性能カーブが補正性能カーブ取得部２０１によって取得される。

上記のような性能評価装置１０及び性能評価方法Ｓ１によれば、上述した式（１）に基づいて機械マッハ数Ｍｍが取得されている。この機械マッハ数Ｍｍを利用して基準予測性能カーブに対する補正値が算出されている。この補正値を利用して運転中の圧縮機２０の効率ηを補正することで、基準予測性能カーブに対応する機械マッハ数Ｍｍで運転している場合の効率ηとして圧縮機２０の効率ηを算出することができる。そのため、運転中の圧縮機２０の実際の回転数にかかわらず、一つの機械マッハ数Ｍｍを基準として、圧縮機２０の性能を評価することができる。これにより、圧縮機２０の回転数の変化の影響を抑えて、圧縮機２０における効率ηと流量係数φとの関係を高い精度で確認することができる。

従来から、圧縮機２０の運転中には、圧縮機２０の効率ηをリアルタイムでモニタリングして圧縮機２０に異常が生じて性能低下が生じていないかを確認する必要がある。ところが、圧縮機２０はヘッド一定で運転されることが多く、このような場合には圧縮機２０では回転数が変動しながら運転されている。そのため、測定時点での圧縮機２０の効率ηを取得しても、圧縮機２０の回転数が異なっていることで生じる機械マッハ数Ｍｍの違いによって、取得する度に効率ηの値にばらつきが生じてしまう。その結果、圧縮機２０の性能を正確に把握することが難しくなる。しかしながら、上記のような性能評価装置１０及び性能評価方法Ｓ１によれば、圧縮機２０の回転数の変化の影響を抑えることができ、運転時の圧縮機２０の性能の変化を高い精度で確認することができる。

また、流量係数φ及び補正した効率ηが目標性能カーブからずれているか否かを判定することで、目標とする圧縮機２０の運転状態と比較して異常が生じているなどの現状の圧縮機２０の異常を早期に把握することができる。

また、流量係数φ及び補正した効率ηから実性能カーブを取得することで、測定時点での圧縮機２０の性能が実性能カーブを利用して評価できる。そして、実性能カーブと目標性能カーブとを比較することで、圧縮機２０の現状の性能と初期性能とを容易に比較することができる。

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

なお、性能評価装置１０は、上述した構成のみを備える構造に限定されるものではない、例えば、性能評価装置１０には評価者によって確認可能な表示部があってもよい。この場合、各種取得した値を表示部に表示することで、評価者は、混合ガスの状態や圧縮機２０の状態をリアルタイムに把握することができる。

１…性能評価システム ２０…圧縮機 ２１…吸込口 ２２…吐出口 ３０…上流ライン ４０…下流ライン ５０…測定部 ５１…入口測定部 ＭＶ１…入口測定値 Ｐｓ…入口圧力 Ｔｓ…入口温度 Ｑ…入口流量 ５２…出口測定部 ＭＶ２…出口測定値 Ｐｄ…出口圧力 Ｔｄ…出口温度 １０…性能評価装置 １０１…ＣＰＵ １０２…ＲＯＭ １０３…ＲＡＭ １０４…ストレージ部 １０５…信号受信モジュール １１１…制御部 １２１…マッハ数取得部 Ｍｍ…機械マッハ数 Ｕ…代表周速 ａ…音速 １３１…予測性能カーブ取得部 １４１…補正値取得部 １５１…測定値取得部 １６１…効率取得部 ｋ…比熱比 ｎ…ポリトロープ指数 η…効率 １７１…流量係数取得部 φ…流量係数 Ｄ…代表直径 １８１…取得値補正部 １９１…判定部 ２０１…補正性能カーブ取得部 Ｓ１…性能評価方法 Ｓ２…マッハ数取得工程 Ｓ３…予測性能カーブ取得工程 Ｓ４…補正値取得工程 Ｓ５…測定値取得工程 Ｓ５１…入口測定工程 Ｓ５２…出口測定工程 Ｓ６…効率取得工程 Ｓ７…流量係数取得工程 Ｓ８…取得値補正工程 Ｓ９…判定工程 Ｓ１０…補正性能カーブ取得工程

Claims (7)

1. 複数のガスが混合された混合ガスが流入する圧縮機の性能を評価する性能評価方法であって、
   前記圧縮機の複数の回転数のそれぞれ応じた機械マッハ数をそれぞれ取得するマッハ数取得工程と、
   前記圧縮機の効率と前記圧縮機の流量係数との相関関係を示す曲線である予測性能カーブを前記マッハ数取得工程で取得した複数の前記機械マッハ数に対応させてそれぞれ取得する予測性能カーブ取得工程と、
   前記予測性能カーブ取得工程で取得した複数の前記予測性能カーブの中で、基準とする前記機械マッハ数での前記予測性能カーブを基準予測性能カーブとして選択し、前記流量係数が同じである場合に、他の前記機械マッハ数での前記予測性能カーブにおける前記効率の値を、選択された前記基準予測性能カーブにおける前記効率の値に一致させる補正値を複数の前記機械マッハ数及び複数の前記流量係数のそれぞれに対応して取得する補正値取得工程と、
   運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を入口測定値として取得し、運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を出口測定値として取得する測定値取得工程と、
   前記入口測定値のうちの圧力及び温度と、前記出口測定値のうちの圧力及び温度とに基づいて、前記測定値取得工程で各種測定値を取得時の前記圧縮機の前記効率を取得する効率取得工程と、
   前記入口測定値のうちの流量と、前記取得時の前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記取得時の前記圧縮機の流量係数を取得する流量係数取得工程と、
   前記効率取得工程で取得した前記効率を、前記取得時の前記圧縮機の前記機械マッハ数と、前記流量係数取得工程で取得した前記流量係数とに応じた前記補正値で補正する取得値補正工程と、を含む性能評価方法。
2. 前記圧縮機が目標とする状態で運転されている場合の前記効率と前記流量係数との相関関係を示す曲線として予め定められた目標性能カーブを取得し、前記取得値補正工程で補正された前記効率が、取得した前記目標性能カーブから外れているか否かを判定する判定工程をさらに含む請求項１に記載の性能評価方法。
3. 前記流量係数取得工程で取得された前記流量係数と、前記取得値補正工程で補正された前記効率とに基づいて、前記流量係数と補正された前記効率との相関関係を示す曲線として補正性能カーブを取得する補正性能カーブ取得工程をさらに含む請求項１又は請求項２に記載の性能評価方法。
4. 複数のガスが混合された混合ガスが流入する圧縮機の性能を評価する性能評価装置であって、
   前記圧縮機の複数の回転数のそれぞれ応じて予め定められた機械マッハ数をそれぞれ取得するマッハ数取得部と、
   前記圧縮機の効率と前記圧縮機の流量係数との相関関係を示す曲線である予測性能カーブを前記マッハ数取得部で取得した複数の前記機械マッハ数ごとにそれぞれ取得する予測性能カーブ取得部と、
   前記予測性能カーブ取得部で取得した複数の前記予測性能カーブの中で、基準とする前記機械マッハ数での前記予測性能カーブを基準予測性能カーブとして選択し、前記流量係数が同じである場合に、他の前記機械マッハ数での前記予測性能カーブにおける前記効率の値を、選択された前記基準予測性能カーブにおける前記効率の値に一致させる補正値を複数の前記機械マッハ数及び複数の前記流量係数のそれぞれに対応して取得する補正値取得部と、
   運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を入口測定値として取得し、運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を出口測定値として取得する測定値取得部と、
   前記入口測定値のうちの圧力及び温度と、前記出口測定値のうちの圧力及び温度とに基づいて、前記測定値取得部で各種測定値を取得時の前記圧縮機の前記効率を取得する効率取得部と、
   前記入口測定値のうちの流量と、前記取得時の前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記取得時の前記圧縮機の流量係数を取得する流量係数取得部と、
   前記効率取得部で取得した前記効率の値を、前記取得時の前記圧縮機の前記機械マッハ数と、前記流量係数取得部で取得した前記流量係数とに応じた前記補正値で補正する取得値補正部とを備える性能評価装置。
5. 前記圧縮機が目標とする状態で運転されている場合の前記効率と前記流量係数との相関関係を示す曲線として予め定められた目標性能カーブを取得し、前記取得値補正部で補正された前記効率が、取得した前記目標性能カーブから外れているか否かを判定する判定部をさらに備える請求項４に記載の性能評価装置。
6. 前記流量係数取得部で取得された前記流量係数と、前記取得値補正部で補正された前記効率とに基づいて、前記流量係数と補正された前記効率との相関関係を示す曲線として補正性能カーブを取得する補正性能カーブ取得部をさらに備える請求項４又は請求項５に記載の性能評価装置。
7. 請求項４から請求項６の何れか一項に記載の性能評価装置と、
   前記混合ガスが流入する圧縮機と、
   運転中の前記圧縮機の流入口に流入される前記混合ガスの少なくとも圧力、温度、及び流量を測定して入口測定値として前記性能評価装置に送る入口測定部と、
   運転中の前記圧縮機の流出口から流出する前記混合ガスの少なくとも圧力及び温度を測定して出口測定値として前記性能評価装置に送る出口測定部と、を備える性能評価システム。

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