JP2022181777A - 圧縮機ユニット、圧縮機ユニットの制御プログラムおよび制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.圧縮機ユニット2の構成
第1実施形態に係る圧縮機ユニット2の構成について、図1を用いて説明する。
圧縮機ユニット2における制御部28の構成について、図2を用いて説明する。本実施形態に係る圧縮機ユニット2の制御部28は、吐出圧制御部281とデータ記憶部282と比較部283とを有する。なお、制御部28は需要先制御装置36と一体とされてもよい。吐出圧制御部281は、MPU/CPU、ASIC、ROM、RAM等を含むマイクロプロセッサから構成されている。ROMには、圧縮機ユニット2の制御を実行するための制御プログラムが格納されている。データ記憶部282は、ROM等の記憶媒体から構成されており、後述の特性データが記憶されている。そして、比較部283は、需要先3の負荷状況に応じて吐出圧力を演算して吐出圧制御部281に送信する。比較部283が行う演算処理については、後述する。
データ記憶部282における第1データ記憶部282aに記憶されている第1特性データについて、図3を用いて説明する。第1特性データ911では、縦軸にエンジン要求流量(すなわち、エンジン31の負荷)を示し、横軸にエンジン要求流量に対応するガスの圧力を示している。第1特性データ911では、下限である点PT1から直線的に、すなわち、エンジン要求流量の変化率が一定の一次関数の関係となる比例部LN10のみで設定されている。比例部LN10に基づき、エンジン要求流量に対するガスの圧力が決まっている。
第2データ記憶部282bに記憶されている第2特性データ915について、図4を用いて説明する。第2特性データ915では、縦軸にエンジン31及び発電機35、すなわち、スクリュ圧縮機21からガスを供給される全ての需要先からのガスの要求流量とバイパス流路26を通りガス流路24からガス流路23へと還流されるガスの流量の和(以下、「総要求流量」と呼ぶ。)を示している。第2特性データ915の横軸にスクリュ圧縮機21の吐出圧力を示している。図4における点PT10から点PT3へと総要求流量が直線的に、すなわち、総要求流量の変化率が一定の一次関数の関係となる比例部LN11のみで設定されている。比例部LN11に基づき、総要求流量に対するスクリュ圧縮機21の吐出圧力が決められる。
圧縮機ユニット2の駆動時には、図5に示すように、第1特性データ911と、第2特性データ915とを読み込む(ステップS10)。次に、制御部28は、需要先制御装置36からエンジン31の負荷情報(エンジン要求流量)を取得する。また、図1の流量センサ29に基づいて需要先3(エンジン31および発電機35)に供給される前のガスの流量が取得される(ステップS11)。つまり、本実施形態に係る制御方法および制御プログラムには、前記エンジンの負荷情報および前記需要先の要求流量を受け付ける受付ステップが含まれる。ここで、流量センサ29によって取得されるガスの流量は、需要先3で消費されるガスの流量とバイパス流路26を通りガス流路24からガス流路23へと還流されるガスの流量の和を示しており、上述の総要求流量と捉えることができる。ただし、流量センサ29から直接的に得られたデータに対し、必要な計算処理(例えば温度補正や体積流量から質量流量への変換)がなされた後のものが総要求流量とされることもある。
本実施形態に係る圧縮機ユニット2では、エンジン31の要求流量に対応して第1特性データ911から導かれる第1比較対象圧力P41と、総要求流量に対して第2特性データ915から導かれる第2比較対象圧力P42のいずれか大きい方が、設定圧力として吐出圧制御部281に出力され、スクリュ圧縮機21の吐出圧力が制御される。これにより、需要先全体(すなわち、エンジン31および発電機35)が必要とするガスの流量を確保できるとともに、エンジン31の負荷が変動してもエンジン31の必要とするガスの流量を満足することができる。このように、圧縮機ユニット2では、需要先におけるガスの要求に適切に応えたスクリュ圧縮機の吐出圧制御を実現することができる。また、常に高い一定の吐出圧力を維持するように制御する場合と比べて、動力を削減する効果を得られる。
圧縮機ユニット2は、エンジン31の数が2以上である船舶に利用されてもよい。この場合、制御部28は需要先制御装置36からそれぞれのエンジン31の負荷情報を取得する。そして、比較部283は、エンジン31から得られる負荷情報のうち最も大きい負荷情報に基づき第1特性データ911から第1比較対象圧力P1を導出する。このように、最も負荷の大きいエンジン31に合わせて第1比較対象圧力P1を導出することにより、全てのエンジン31に対して必要な圧力のガスを供給することができる。
本発明の第2実施形態に係る圧縮機ユニット2の構成について、図7を用いて説明する。本実施形態に係る圧縮機ユニット2では、スクリュ圧縮機21に電動式のモータ51が接続されている。スクリュ圧縮機21は、モータ51の回転力の伝達により駆動される。モータ51には、インバータ52が接続されている。モータ51の回転数は、制御部28からの指令に基づくインバータ52からの信号により制御される。圧縮機ユニット2では、スクリュ圧縮機21の回転数が制御されることで、スクリュ圧縮機21から吐出される対象ガスの流量が制御可能とされる。
2 圧縮機ユニット
3 需要先
4 LNG貯槽
21 スクリュ圧縮機
22 スライド弁
25 スピルバック部
26 バイパス流路
27 スピルバック弁
28 制御部
51 モータ
52 インバータ
281 吐出圧制御部
282 データ記憶部
283 比較部
911 第1特性データ
915 第2特性データ
LN10 第1比例部
LN11 第2比例部
Claims (7)
- 船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽から吸い込んだボイルオフガスである対象ガスを圧縮し、エンジンおよび発電機を含む需要先に供給する圧縮機ユニットであって、
前記対象ガスを圧縮して需要先に供給するスクリュ圧縮機と、
前記スクリュ圧縮機の吐出側流路に設けられ、前記需要先に供給されるガスの流量を取得する流量センサと、
特性データを記憶するデータ記憶部と、
前記スクリュ圧縮機から吐出される前記対象ガスの圧力を制御する制御部と、
を備え、
前記特性データは、
前記エンジンの負荷と圧力との関係を示す第1特性データと、
前記需要先の総要求流量と、前記総要求流量に対して前記スクリュ圧縮機の吐出側流路において必要とされる前記対象ガスの圧力との関係を示す第2特性データと、
を含み、
前記制御部は、前記エンジンから得られる負荷情報に基づき前記第1特性データから第1比較対象圧力を導出するとともに、前記流量センサから得られる前記総要求流量に基づき前記第2特性データから第2比較対象圧力を導出し、
第1比較対象圧力と第2比較対象圧力とで大きい方を設定圧力に設定し、前記設定圧力となるように前記スクリュ圧縮機を制御する、圧縮機ユニット。 - 前記第1特性データは、負荷に対して圧力が直線的に増加する比例部を含み、
前記第2特性データは、前記需要先の総要求流量に対して前記対象ガスの圧力が直線的に増加する比例部を含む、請求項1に記載の圧縮機ユニット。 - 前記エンジンの数が2以上であり、
前記制御部は、前記エンジンから得られる負荷情報のうち最も大きい負荷に基づき前記第1特性データから第1比較対象圧力を導出する、請求項1または2に記載の圧縮機ユニット。 - 前記スクリュ圧縮機をバイパスするように吸込側流路と吐出側流路とを接続するバイパス流路と、前記バイパス流路上に設けられた開度調整可能なスピルバック弁とを有するスピルバック部をさらに備え、
前記スクリュ圧縮機は、前記対象ガスの処理量を調整するスライド弁を備え、
前記制御部は、前記データ記憶部に記憶された前記第1特性データと前記第2特性データとに基づいて前記スライド弁と前記スピルバック弁の開度を制御するように構成され、これにより前記スクリュ圧縮機から吐出される対象ガスの流量が制御される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の圧縮機ユニット。 - 前記スクリュ圧縮機をバイパスするように吸込側流路と吐出側流路とを接続するバイパス流路と、前記バイパス流路上に設けられた開度調整可能なスピルバック弁とを有するスピルバック部と、
前記スクリュ圧縮機を駆動する電動式のモータと、
前記モータの回転数を調整するインバータと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記データ記憶部に記憶された前記第1特性データと前記第2特性データとに基づいて前記モータの回転数および前記スピルバック弁の開度を制御するように構成され、これにより前記スクリュ圧縮機から吐出される対象ガスの流量が制御される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の圧縮機ユニット。 - 船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽から吸い込んだボイルオフガスである対象ガスを圧縮し、エンジンおよび発電機を含む需要先に供給するスクリュ圧縮機を含む圧縮機ユニットの制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記エンジンの負荷情報および前記需要先の総要求流量を受け付ける受付ステップと、
特性データに基づき、前記スクリュ圧縮機から吐出される前記対象ガスの吐出圧力を制御する制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップで用いられる前記特性データは、
前記エンジンの負荷と圧力との関係を示す第1特性データと、
前記需要先の総要求流量と、前記総要求流量に対して前記スクリュ圧縮機の吐出側流路において必要とされる前記対象ガスの圧力との関係を示す第2特性データと、
を含み、
前記制御ステップは、前記エンジンから得られる負荷情報に基づき前記第1特性データから第1比較対象圧力を導出するとともに、前記流量センサから得られる前記総要求流量に基づき前記第2特性データから第2比較対象圧力を導出し、
第1比較対象圧力と第2比較対象圧力とで大きい方を設定圧力に設定し、前記設定圧力となるように前記スクリュ圧縮機を制御する、制御プログラム。 - 船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽から吸い込んだボイルオフガスである対象ガスを圧縮し、エンジンおよび発電機を含む需要先に供給するスクリュ圧縮機を含む圧縮機ユニットを制御する制御方法であって、
前記エンジンの負荷情報および前記需要先の要求流量を受け付ける受付ステップと、
特性データに基づき、前記スクリュ圧縮機から吐出される前記対象ガスの吐出圧力を制御する制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップで用いられる前記特性データは、
前記エンジンの負荷と圧力との関係を示す第1特性データと、
前記需要先の総要求流量と、前記総要求流量に対して前記スクリュ圧縮機の吐出側流路において必要とされる前記対象ガスの圧力との関係を示す第2特性データと、
を含み、
前記制御ステップは、前記エンジンから得られる負荷情報に基づき前記第1特性データから第1比較対象圧力を導出するとともに、前記流量センサから得られる前記総要求流量に基づき前記第2特性データから第2比較対象圧力を導出し、
第1比較対象圧力と第2比較対象圧力とで大きい方を設定圧力に設定し、前記設定圧力となるように前記スクリュ圧縮機を制御する、制御方法。
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