JP2508160B2 - Turbo refrigerator - Google Patents

Turbo refrigerator

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JP2508160B2
JP2508160B2 JP62297118A JP29711887A JP2508160B2 JP 2508160 B2 JP2508160 B2 JP 2508160B2 JP 62297118 A JP62297118 A JP 62297118A JP 29711887 A JP29711887 A JP 29711887A JP 2508160 B2 JP2508160 B2 JP 2508160B2
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哲生 岡
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はターボ冷凍機に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbo refrigerator.

(従来の技術) ターボ冷凍機の従来例としては、例えば実開昭52−59
945号公報記載の装置を挙げることができる。その装置
においては、ターボ圧縮機に接続された蒸発器内を流通
する冷水の温度を検出し、この検出温度から設定温度を
引いた差(以下、偏差量と言う)に応じて、上記ターボ
圧縮器のベーンの開度を調節するようになされている。
つまり冷水の温度変動に追従させて上記圧縮機の能力制
御を行うことにより、冷水の温度変動幅を小さくし、ま
た設定温度に維持する際のエネルギ消費を低減する構成
となされているのである。
(Prior Art) As a conventional example of a centrifugal chiller, for example, the actual development of Sho 52-59
An example is the device described in Japanese Patent No. 945. In the device, the temperature of the cold water flowing in the evaporator connected to the turbo compressor is detected, and the turbo compression is performed according to the difference (hereinafter referred to as the deviation amount) obtained by subtracting the set temperature from the detected temperature. It is designed to adjust the opening of the vane of the vessel.
That is, by performing the capacity control of the compressor by following the temperature fluctuation of the cold water, the temperature fluctuation width of the cold water is reduced and the energy consumption when maintaining the set temperature is reduced.

(発明が解決しようとする問題点) ところで上記の偏差量からベーン開度の増減量、すな
わち操作量を算出する算出式として、上記偏差量に比例
する比例項に、偏差量の時間積分項を加えた式を用いる
ことによって、比較項のみで得られる操作量では例えば
+側の偏差状態が継続するような場合に、その時間経過
と共に上記時間積分項による値が大きくなってくるため
に、この時間積分項での算出値を加えた操作量がより大
きな値として得られ、このため上記+側から一側、すな
わち偏差零状態方向への変化が迅速に生ずることとな
る。この結果、例えば設定温度到達後のハンチング状態
の速やかな減衰が可能となり、目標値への到達性や安定
性を向上させることが可能となる。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, as a calculation formula for calculating the increase / decrease amount of the vane opening from the deviation amount, that is, the operation amount, a time integral term of the deviation amount is added to a proportional term proportional to the deviation amount. By using the added formula, in the operation amount obtained only by the comparison term, for example, when the deviation state on the + side continues, the value by the time integration term increases with the passage of time. The manipulated variable added with the value calculated by the time integral term is obtained as a larger value, so that the change from the + side to the one side, that is, toward the zero deviation state occurs rapidly. As a result, for example, the hunting state can be quickly attenuated after reaching the set temperature, and reachability to the target value and stability can be improved.

しかしながら、例えば設定温度5℃の状態から7℃へ
とステップ的に設定温度の変更がなされるスケジュール
制御等において、上記のような算出式で操作量を決定し
て行く場合には、上記時間積分項の効果が過大となり過
ぎで、到達性や安定性が逆に損なわれてしまうという問
題がある。つまり設定温度の近傍、すなわち偏差量が小
さい状態に対しては、上記のように変動を抑える効果が
時間積分項によって得られるものの、設定温度の変更時
等においては、変更後の設定温度に冷水温度が達するま
でに大きな偏差状態が継続するため、上記時間積分項が
時間経過と共に極めて大きくなり、この結果、例えば変
更後の設定温度に達した後のオーバシュート量が大きな
ものとなってしまい、その後に続くハンチング状態にお
ける変動幅が大きく、またその継続時間も長くなって安
定性や到達性が低下してしまうのである。
However, for example, in the schedule control in which the set temperature is changed stepwise from the state of the set temperature of 5 ° C. to 7 ° C., etc., when the operation amount is determined by the above calculation formula, the time integration is performed. There is a problem that reachability and stability are adversely affected because the effect of the term becomes too large. That is, in the vicinity of the set temperature, that is, in the case where the deviation amount is small, the effect of suppressing the fluctuation is obtained by the time integral term as described above, but when the set temperature is changed, the cold water is cooled to the changed set temperature. Since the large deviation state continues until the temperature reaches, the time integration term becomes extremely large with the passage of time, and as a result, for example, the overshoot amount after reaching the changed set temperature becomes large, The fluctuation range in the subsequent hunting state is large, and the continuation time is long, and the stability and reachability deteriorate.

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目
的は、例えば上記のような設定温度の変更時等における
到達性及び安定性を向上し得るターボ冷凍機を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a turbo refrigerator that can improve reachability and stability when changing the set temperature as described above.

(問題点を解決するための手段) そこでこの発明のターボ冷凍機は、第1図に示すよう
に、ターボ圧縮機1に凝縮器2と蒸発器3とを接続する
と共に、上記蒸発器3で冷却される水の温度等の状態量
を検出する検出手段5と、上記圧縮機1のベーン6の開
度を制御する制御手段10とを設け、この制御手段10によ
って、検出状態量と目標基準量との差で与えられる偏差
量と、この偏差量に所定の積分ゲインを乗じたものの時
間積分項を有する算出式に基づく操作量とをそれぞれ演
算すると共に、上記ベーン6の開度を上記操作量に従っ
て増減して、検出状態量を上記目標基準量に近づけるべ
く上記圧縮機1の能力制御を行うターボ冷凍機であっ
て、さらに上記制御手段10に、目標基準量を挟んで制御
ゲイン変更幅を設定する変更幅設定手段11と、検出状態
量が上記制御ゲイン変更幅内にあるときには上記積分ゲ
インを一定値とする一方、検出状態量が上記制御ゲイン
変更幅よりも逸脱したときには上記積分ゲインを時間の
経過と共により小さな値へと変更する制御ゲイン変更手
段12とを設けている。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the turbo refrigerator according to the present invention, as shown in FIG. 1, the condenser 2 and the evaporator 3 are connected to the turbo compressor 1 and the evaporator 3 is used. Detecting means 5 for detecting a state quantity such as the temperature of water to be cooled, and control means 10 for controlling the opening degree of the vane 6 of the compressor 1 are provided, and the control means 10 detects the detected state quantity and the target reference. And a manipulated variable based on a calculation formula having a time integral term of a product obtained by multiplying the deviation amount by a predetermined integral gain, and at the same time, operating the opening of the vane 6 by the operation. A turbo refrigerator that controls the capacity of the compressor 1 so as to bring the detected state amount closer to the target reference amount by increasing or decreasing according to the amount, and further including a control gain change range with the control unit 10 sandwiching the target reference amount. Change width setting means 11 for setting When the output state quantity is within the control gain change width, the integral gain is set to a constant value, while when the detected state quantity deviates from the control gain change width, the integral gain is reduced to a smaller value with the passage of time. A control gain changing means 12 for changing is provided.

(作用) 上記のターボ冷凍機においては、例えば目標基準量変
更時等で大きな偏差状態が生じた場合には、検出状態量
が制御ゲイン変更幅を逸脱することとなるため、制御ゲ
イン変更手段12によって積分ゲインが時間の経過と共に
より小さな値へと変更された算出式に基づく操作量が演
算され、ベーン6の開度の増減が行われる。従って時間
経過の初期には積分項の寄与によってベーン6の開度変
化を大きくし、速やかに目標基準量へと向かうよう制御
する一方、時間の経過と共に積分項の算出値が急激に増
大することを回避して、従来大きなオーバシュートを生
ずることとなっていたベーン6の急速な開度変化が制御
される。そして上記の制御が継続されることによって検
出状態量が制御ゲイン変更幅内に達した以後には、この
制御ゲイン変更幅内での小さな偏差量に対して変動を抑
制する効果を有する時間積分項に戻されて、制御を継続
される。このように、上記の装置では偏差量が大きいと
きには目標基準量への良好な到達性を確保しながら、例
えば目標基準量を超えるオーバシュート量を従来よりも
小さくすること等が可能となり、この結果、その後に続
くハンチング状態における変動幅を小さく、またその継
続時間を短くすることができるので、安定性及び到達性
の向上を図ることが可能となる。
(Operation) In the above turbo chiller, when a large deviation state occurs, for example, when the target reference amount is changed, the detected state quantity deviates from the control gain change range. By this, the operation amount is calculated based on the calculation formula in which the integral gain is changed to a smaller value with the passage of time, and the opening degree of the vane 6 is increased or decreased. Therefore, at the beginning of the lapse of time, the change in the opening of the vane 6 is increased by the contribution of the integral term, and control is performed so as to quickly move toward the target reference amount, while the calculated value of the integral term increases rapidly with the passage of time. By avoiding the above, the rapid change in the opening of the vane 6, which has conventionally caused a large overshoot, is controlled. Then, after the detected state quantity reaches within the control gain change width by continuing the above control, the time integration term having the effect of suppressing the fluctuation for a small deviation amount within this control gain change width. Then, the control is continued. As described above, in the above-mentioned device, when the deviation amount is large, it is possible to reduce the overshoot amount exceeding the target reference amount, for example, while ensuring good reachability to the target reference amount. Since the fluctuation range in the subsequent hunting state can be reduced and the duration thereof can be shortened, it is possible to improve stability and reachability.

(実施例) 次にこの発明のターボ冷凍機の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
(Examples) Next, specific examples of the turbo refrigerator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図には、この発明の一実施例におけるターボ冷凍
機の概略構成図を示しており、同図において1はターボ
圧縮機であって、この圧縮機1は、凝縮器2と蒸発器3
とを一つの缶胴中に収めるユニシエル上に装置されてい
る。そして上記圧縮機1と凝縮器2及び蒸発器3との間
には、図中実線矢印で示すように冷媒が循環する冷媒循
環経路が構成されている。一方、上記凝縮器2内を冷却
水が、また上記蒸発器3内を冷水がそれぞれ循環するよ
うになされており、上記圧縮機1から凝縮器2に流入す
るガス冷媒は、この凝縮器3内部を循環する冷却水に放
熱する熱交換によって液冷媒となり、この液冷媒は、図
中、最下部位置に示しているオリフィス4を通過後、蒸
発器3に流入する。そしてこの蒸発器3内部を循環する
冷水から吸熱してガス冷媒となった後、上記圧縮機1に
返流される冷媒循環サイクルが形成されるのである。こ
の冷媒循環サイクルにおいて上記蒸発器3で冷媒に吸熱
された冷水を、例えば空調のために外部に供する構成と
なされている。さらに上記装置には、上記冷水の出口配
管に例えばサーミスタから構成される冷水温度検出器5
が状態量の検出手段として取着されると共に、上記圧縮
機1の吸込口にサクションページ6が設けられ、制御手
段、すなわち開度制御装置10によって、上記冷水温度検
出器5での検出温度に応じて上記ベーン6を駆動するベ
ーンモータ7へ開度制御信号が出力され、これによって
ベーン6の開度を自動的に調節して上記圧縮機1の負荷
に応じた能力制御が行われるようになされている。
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a turbo refrigerator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 is a turbo compressor, and the compressor 1 includes a condenser 2 and an evaporator 3.
It is installed on Unisiel, which houses and in a can body. A refrigerant circulation path through which the refrigerant circulates is formed between the compressor 1 and the condenser 2 and the evaporator 3 as indicated by solid line arrows in the figure. On the other hand, cooling water circulates in the condenser 2 and cold water circulates in the evaporator 3, and the gas refrigerant flowing from the compressor 1 into the condenser 2 is the inside of the condenser 3. It becomes a liquid refrigerant by heat exchange that radiates heat to the circulating cooling water, and this liquid refrigerant flows into the evaporator 3 after passing through the orifice 4 shown at the lowest position in the figure. Then, a refrigerant circulation cycle is formed in which heat is absorbed from the cold water circulating inside the evaporator 3 to become a gas refrigerant and then returned to the compressor 1. In this refrigerant circulation cycle, the cold water absorbed by the refrigerant in the evaporator 3 is provided to the outside for air conditioning, for example. Further, in the above apparatus, the cold water temperature detector 5 including, for example, a thermistor in the cold water outlet pipe is provided.
Is attached as state quantity detection means, and a suction page 6 is provided at the suction port of the compressor 1, and the temperature detected by the cold water temperature detector 5 is controlled by the control means, that is, the opening control device 10. In response to this, an opening control signal is output to the vane motor 7 that drives the vane 6, whereby the opening of the vane 6 is automatically adjusted to perform capacity control according to the load of the compressor 1. ing.

上記開度制御装置10内には、さらに変更幅設定部(変
更幅設定手段)11、制御ゲイン変更部(制御ゲイン変更
手段)12、起動時制御部13がそれぞれ設けられており、
以下、これらの機能を、上記ベーン6の具体的な開度制
御法と共に説明する。
In the opening degree control device 10, a change width setting section (change width setting means) 11, a control gain changing section (control gain changing means) 12, and a startup control section 13 are further provided,
Hereinafter, these functions will be described together with the specific opening control method of the vane 6.

上記開度制御装置10においては、温度設定器(図示せ
ず)に設定される目標基準量、すなわち冷水の設定温度
Tsと、前記冷水温度検出器5で検出される検出状態量、
すなわち冷水温度Tとからベーン6の操作量、すなわち
ベーン開度増加量ΔVを求めるために、まず偏差量xの
算出式 x=T−Ts が、また上記xからΔVを算出するために、次の二式が
それぞれ記憶されている。
In the opening control device 10, a target reference amount set in a temperature setter (not shown), that is, a set temperature of cold water
Ts and the detected state quantity detected by the cold water temperature detector 5,
That is, in order to obtain the operation amount of the vane 6, that is, the vane opening increase amount ΔV from the cold water temperature T, first, the calculation formula x = T-Ts of the deviation amount x, and in order to calculate ΔV from the above x, The two formulas are stored respectively.

ΔV=Kp・[x+(1/Ki)・∫xdt] 〜(1) ΔV=Kp・[x+∫(1/Ki(t))dt] 〜(2) Ki(t)=Kj×t+1 ここでKp、Ki、Kjはそれぞれ定数、tは経過時間であ
る。つまり上記(1)式においては、偏差量xに比例す
る比例項と時間積分項との和で上記ベーン開度増加量Δ
Vを算出し、そして(2)式においては、上記の時間積
分項の積分関数をさらに経過時間tの関数で割った式x/
(Kj×t+1)に変形している。この結果上記(2)式
における時間積分項の積分値は(1)式における時間積
分項の積分値よりも時間経過と共により小さく抑えられ
ることとなる。
ΔV = Kp · [x + (1 / Ki) · ∫xdt] to (1) ΔV = Kp · [x + ∫ (1 / Ki (t)) dt] to (2) Ki (t) = Kj × t + 1 where Kp, Ki and Kj are constants, and t is elapsed time. That is, in the above equation (1), the vane opening increase amount Δ is calculated by the sum of the proportional term proportional to the deviation x and the time integral term.
V is calculated, and in the formula (2), the formula x / which is obtained by further dividing the integral function of the time integral term by the function of the elapsed time t
It has been transformed into (Kj × t + 1). As a result, the integral value of the time integral term in the above equation (2) is suppressed to be smaller with the passage of time than the integral value of the time integral term in the equation (1).

一方、前記変更確認設定部11は、設定温度Tsに対し
て、このTsを中心とする所定の温度幅で制御ゲイン変更
幅を設定する。第3図には、設定温度を経過時間の途中
でステップ状に変更するスケジュール制御での設定温度
Tsを実線で示しているが、これらのTsを挟んで所定の温
度幅で高温側に高温側変更温度Ts−H、低温側に低温側
変更温度Ts−1をそれぞれ設定するのである。そして検
出温度が上記制御ゲイン変更幅内にある場合には、前記
(1)式が、また検出温度が制御ゲイン変更幅よりも逸
脱している場合には、(2)式が前記制御ゲイン変更部
12により選択され、選択された算出式に基づいてΔVの
演算がなされ、その結果に従うベーン6の開度の増減が
行われる。
On the other hand, the change confirmation setting unit 11 sets the control gain change width with respect to the set temperature Ts in a predetermined temperature width centered on this Ts. FIG. 3 shows the set temperature in the schedule control in which the set temperature is changed stepwise during the elapsed time.
Although Ts is shown by a solid line, the high temperature side change temperature Ts-H is set on the high temperature side and the low temperature side change temperature Ts-1 is set on the low temperature side in a predetermined temperature range across these Ts. If the detected temperature is within the control gain change range, the equation (1) is changed. If the detected temperature deviates from the control gain change range, the equation (2) is changed. Department
12 is selected, and ΔV is calculated based on the selected calculation formula, and the opening degree of the vane 6 is increased or decreased according to the calculation result.

第4図には、上記の制御によって、例えば設定温度が
5℃から7℃に変更された際の冷水の温度変化を実線
(A)で、また上記のような算出式(1)、(2)の変
更を行わず、(1)式のみで制御した場合(以下、従来
制御の場合と言う)の冷水の温度変化を破線(B)でそ
れぞれ示している。初めに従来制御の場合について説明
すると、設定温度変更前の設定温度5℃に冷水温度が維
持されていた状態では偏差量xは零であり、この偏差量
xが設定温度変更時にはx=5℃−7℃の演算がなされ
て、x=−2℃の大きな偏差状態に急変する。この偏差
量xに対して前記(1)式に基づく演算がなされて操作
量が決定され、ベーン6に上記操作量に基づく開度の現
象が行われる。以後、所定のサンプリング間隔毎に偏差
量x、操作量ΔVの演算がなされて、逐次、ベーン6開
度の減少がなされていくのである。この結果、圧縮機1
での圧縮能力の低下、すなわち冷却能力の減少を生じ
て、蒸発器3と流通する冷水温度は幾分かの時間送れを
生じながら上昇していくこととなる。そしてこのような
冷水温度の上昇、すなわち設定分温度7℃に近づく変化
を生じることによって、偏差量xの絶対値も小さくなっ
ていき、このため前記(1)式における比較項は小さく
なっていくものの、時間積分項、すなわち設定温度変更
時点からの偏差量xへの累積絶対量が時間経過と共に急
激に増加していくために、この時間積分項の寄与率が大
となって、さらにベーン6には減少側に大きな開度変化
が継続され、冷水温度も急激に上昇変化を呈することと
なる。この結果、図中(a)点で示すように設定温度7
℃を超える大きなオーバシュートを生じ、以後、設定温
度7℃を挟んで変動するハンチング現象時における変動
幅が大きく、減衰時間が長くなって安定性、到達性が充
分には得られないという結果となっている。上記におい
ては、(1)式の時間積分項に乗じている係数1/Kiは、
設定温度に冷水温度が略維持された状態での負荷変動等
による冷水温度変化への追従性を考慮して設定されてお
り、このように偏差量xの変化幅が小さな変動に対して
有効に作用するようになされている。このため上記設定
温度変更時のように偏差量xが大きな値で継続する場合
には、時間積分項が非常に大きな値として算出されてく
るために、上記のようにオーバシュート量が大となり、
安定性、到達性が逆に損なわれてしまう結果となってい
るのである。なお、第4図には上記係数1/Kiを小さくし
て比較項によって主に制御した場合の冷水温度変化曲線
(C)を示しているが、この場合には時間経過の初期に
も開度変化量が小さく抑えられてしまうために、設定温
度へ達するまでに長時間を必要とし、上記よりもさらに
到達性の低下を生ずることとなっている。
In FIG. 4, the solid line (A) shows the temperature change of the cold water when the set temperature is changed from 5 ° C. to 7 ° C. by the above control, and the calculation formulas (1), (2 The change in the temperature of the cold water when the control is performed only by the equation (1) without changing ()) (hereinafter referred to as the case of the conventional control) is shown by a broken line (B). First, in the case of the conventional control, the deviation amount x is zero when the cold water temperature is maintained at the set temperature 5 ° C. before the set temperature change, and the deviation amount x is x = 5 ° C. when the set temperature is changed. A calculation of -7 ° C is performed, and the state suddenly changes to a large deviation state of x = -2 ° C. The deviation amount x is calculated according to the equation (1) to determine the operation amount, and the vane 6 is subjected to the phenomenon of the opening degree based on the operation amount. After that, the deviation amount x and the manipulated variable ΔV are calculated at predetermined sampling intervals, and the opening degree of the vane 6 is successively decreased. As a result, the compressor 1
In this case, the compression capacity is lowered, that is, the cooling capacity is decreased, and the temperature of the cold water flowing through the evaporator 3 rises while causing some time lag. The absolute value of the deviation amount x also decreases due to such a rise in the cold water temperature, that is, a change approaching the set temperature 7 ° C., and therefore the comparative term in the equation (1) becomes smaller. However, since the time integral term, that is, the cumulative absolute amount to the deviation amount x from the time when the set temperature is changed, increases rapidly with the passage of time, the contribution rate of this time integral term becomes large, and the vane 6 Therefore, a large change in the opening is continued on the decreasing side, and the cold water temperature also rapidly changes. As a result, as shown by point (a) in the figure, the set temperature is 7
As a result, a large overshoot exceeding ℃ occurs, and thereafter, the fluctuation range is large during the hunting phenomenon that fluctuates across the set temperature of 7 ℃, the damping time becomes long and stability and reachability are not sufficiently obtained. Has become. In the above, the coefficient 1 / Ki multiplied by the time integral term of the equation (1) is
It is set in consideration of the ability to follow changes in the cold water temperature due to load fluctuations, etc. when the cold water temperature is substantially maintained at the set temperature. It is designed to work. Therefore, when the deviation amount x continues to have a large value such as when the set temperature is changed, the time integral term is calculated as a very large value, and the overshoot amount becomes large as described above.
The result is that stability and reachability are adversely affected. In addition, FIG. 4 shows the chilled water temperature change curve (C) when the coefficient 1 / Ki is made small and mainly controlled by the comparative term. Since the amount of change is suppressed to a small value, it takes a long time to reach the set temperature, which further reduces the reachability.

次に前記(1)式と(2)式とを切換えて用いる制御
について説明する。この場合、変更後の設定温度7℃を
挟んで、例えば0.5℃の幅で制御ゲイン変更幅が設定さ
れる。設定温度変更時の冷水温度5℃は上記制御ゲイン
変更幅を低温側に逸脱しており、この結果、前記制御ゲ
イン変更部12によって前記(2)式が選択され、この式
に基づく制御が開始される。なお上記実施例において
は、(2)式に基づく制御を行う際には、検出温度の逸
脱側の変更温度を到達目標基準温度とする偏差量xを算
出し、この偏差量に対する操作量を演算するようになさ
れている。例えば上記設定温度変更時点における偏差量
xは、x=5℃−6.75℃(低温側変更温度Ts=L)で与
えられる。上記(2)式に基づく制御状態においては、
時間経過初期の段階では時間積分項の寄与率は前記従来
制御の場合と大差なく、したがって図のように前記と略
同等の冷水温度変化でスタートされるが、(2)式にお
ける時間積分項における積分関数は偏差量xを経過時間
(t+1)で除した式となされているために、(1)式
における時間積分項のようには時間経過と共に急激に増
大していく算出値とはならず、このためベーン6の開度
減少変化速度はより小さく抑えられたものとなる。この
結果、図に示すように、冷水の温度上昇変化温度も抑制
され、この上昇変化速度に応ずる設定温度7℃を越える
オーバシュート量もより小さなものとなるのである。ま
た上記実施例においては、上記(2)式に基づく制御は
下側変更温度6.75℃を目標到達基準温度となされている
ために、これによっても変化速度が小さく抑えられ、オ
ーバシュート量をより小さなものとすることが可能とな
っている。上記の制御で冷水温度が下側変更温度に達す
ると、設定温度7℃に対する(1)式に基づく制御に切
換えられる。そしてこの切換時点から(1)式の時間積
分項の積分演算が開始され、上記(2)式で算出時の累
積積分値はクリアされるので、(1)式における時間積
分項は小さな偏差値の変化に対する積分効果を与える項
として作用する。なお図のように、冷水温度が設定温度
7℃を越え、さらに高温変更温度7.25℃を越える場合に
は、再び(2)式による制御に切換えられた制御が行わ
れる。これにより、上記と同様に、時間積分項の効果が
過大となることが抑えられ、次に生ずるアンダシュート
量が抑えられる。
Next, a description will be given of the control in which the equations (1) and (2) are switched and used. In this case, the control gain change range is set in a range of, for example, 0.5 ° C. across the set temperature of 7 ° C. after the change. The chilled water temperature of 5 ° C. at the time of changing the set temperature deviates from the above-mentioned control gain change width to the low temperature side. As a result, the control gain changing unit 12 selects the equation (2), and the control based on this equation is started. To be done. In the above embodiment, when the control based on the equation (2) is performed, the deviation amount x whose calculated target temperature is the changed temperature on the deviation side of the detected temperature is calculated, and the operation amount for this deviation amount is calculated. It is designed to do. For example, the deviation amount x at the time of changing the set temperature is given by x = 5 ° C.−6.75 ° C. (low temperature side changing temperature Ts = L). In the control state based on the above equation (2),
At the initial stage of the lapse of time, the contribution ratio of the time integral term is not much different from that in the case of the conventional control. Therefore, as shown in the figure, the chilled water temperature change is substantially the same as that described above. Since the integral function is an expression obtained by dividing the deviation amount x by the elapsed time (t + 1), it does not become a calculated value that rapidly increases with time like the time integral term in the expression (1). Therefore, the changing speed of the opening degree of the vane 6 is suppressed to be smaller. As a result, as shown in the figure, the temperature rise change temperature of the cold water is also suppressed, and the amount of overshoot exceeding the set temperature of 7 ° C. corresponding to the rate of rise change becomes smaller. Further, in the above-described embodiment, the control based on the above equation (2) sets the lower-side change temperature of 6.75 ° C. as the target reaching reference temperature. Therefore, the change rate is suppressed to a small value, and the overshoot amount becomes smaller. It is possible to do. When the chilled water temperature reaches the lower change temperature by the above control, the control is switched to the control based on the equation (1) for the set temperature of 7 ° C. Then, from this switching time point, the integral calculation of the time integral term of the equation (1) is started, and the cumulative integral value at the time of calculation by the equation (2) is cleared. Therefore, the time integral term of the equation (1) has a small deviation value. It acts as a term that gives an integral effect to the change of. As shown in the figure, when the cold water temperature exceeds the set temperature of 7 ° C. and further exceeds the high temperature change temperature of 7.25 ° C., the control switched to the control according to the equation (2) is performed again. As a result, similarly to the above, the effect of the time integration term is suppressed from becoming excessive, and the amount of undershoot that occurs next is suppressed.

上記のように操作量の算出式を切換えて制御すること
によって、偏差量が、設定温度を挟む制御ゲイン変更幅
内での小さな量である場合には、この偏差状態を早期に
解消し得る時間積分項の作用が維持されると共に、例え
ば設定温度変更時等のように大きな偏差状態が生ずると
きには時間積分項の作用が過大になることが抑えられ、
この結果、例えばオーバシュート量を小さくすることが
可能となり、その後に続くハンチング状態での変動幅を
小さくすること、またハンチングの継続時間を短縮する
こと等が可能となるので、安定性、到達性の向上を図る
ことができる。
When the deviation amount is a small amount within the control gain change range that sandwiches the set temperature by controlling the operation amount calculation formula by switching as described above, this deviation state can be eliminated early. The action of the integral term is maintained, and the action of the time integral term is suppressed from becoming excessive when a large deviation state occurs, for example, when the set temperature is changed,
As a result, for example, the amount of overshoot can be reduced, the fluctuation range in the subsequent hunting state can be reduced, and the duration of hunting can be shortened. Can be improved.

なお第5図には、装置起動時に行われる前記起動時制
御部13による制御のフローチャートを、また第6図に
は、この制御によって得られる冷水温度変化を示してい
る。第6図に示すように、起動時に蒸発器3を流通する
水(水温To℃)の冷却を開始して、設定温度Ts℃の冷水
状態とするまでの降温速度mが略一定となるように、圧
縮機1の能力制御を行うのである。第5図のフローチャ
ートに基づいて説明すると、装置起動後、まずベーン6
の初期開度が予め設定された値VOで設定され(ステップ
S1)、このVOに応じた開度状態にベーン6が操作される
(ステップS2)。この開度状態での運転を所定のサンプ
リング時間間隔Δtの間継続し(ステップS3)、ステッ
プS4において、上記起動時における水温Toと1回目のサ
ンプリング時間における検出水温Ti(1回目においては
i=1)との差を経過時間i・Δt(i=1)で除した
値m、すのをち降温速度を算出する。そしてこのmを、
予め記憶されている適正な降温速度moと比較し(ステッ
プS5)、mがmo以上の場合には、過大な降温速度状態で
あったとして、、ステップS6においてベーン開度の増分
量ΔVに−vo(voは予め設定しているΔtに応じた標準
増分量)を設定し、一方、mがmoに達してない場合に
は、ステップS7において上記voにvo/mを乗した値をΔV
に設定する。このmo/mを乗じることにより、標準増分
量、すなわち予め設定している標準状態での圧縮能力変
化と冷凍能力変化との相関量を基とした増分量に対し
て、さらに実際の運転状態に応じた修正が加えられるこ
ととなる。こうしてΔVの設定後、ステップS8において
冷水温度Tiが前記高温側変更温度Ts−Hと比較され、こ
のTs−Hに達するまでは、ステップS8からステップS2に
戻って上記ΔVに応じたベーン6回度の増減がなされる
と共に、ステップS3〜S8の処理が繰返され、サンプリン
グ時間間隔Δt毎にベーン開度の変更がなされて、第6
図に示すように略一定となされた降温速度を与えながら
ベーンが徐々に開かれていく。そして冷水温度Tiが高温
側変更温度Ts−Hに達すると、ステップS8から定常時制
御、すなわち前記偏差量xに応じ(1)式及び(2)式
を用いてベーン開度の増減量を決定する開度制御に移行
する。このように、予め設定されている標準状態に基づ
くと共に、これに実際の運転を行って得られる上記標準
状態との差による修正を加えながら、すなわち起動時毎
に異なる負荷を予測しながら制御を行っていくことによ
り、例えば軽負荷時の過大な圧縮能力での運転等がな
く、負荷に対応した制御が可能となる。また設定温度を
超える過冷却も抑えられる結果、設定温度への安定性、
到達性も向上する。
Note that FIG. 5 shows a flow chart of the control by the start-up control unit 13 performed at the time of starting the apparatus, and FIG. 6 shows the change in cold water temperature obtained by this control. As shown in FIG. 6, at the time of start-up, cooling of the water flowing through the evaporator 3 (water temperature To ° C.) is started, and the temperature decrease rate m until the cold water state of the set temperature Ts ° C. becomes substantially constant. , The capacity of the compressor 1 is controlled. This will be described with reference to the flowchart of FIG.
The initial opening of is set at the preset value VO (step
S1), the vane 6 is operated to an opening state corresponding to this VO (step S2). The operation in this opening state is continued for a predetermined sampling time interval Δt (step S3), and in step S4, the water temperature To at the time of starting and the detected water temperature Ti in the first sampling time (i = The value m is obtained by dividing the difference from 1) by the elapsed time i · Δt (i = 1), and then the temperature decrease rate is calculated. And this m
The temperature is compared with an appropriate temperature decrease rate mo stored in advance (step S5), and when m is equal to or higher than mo, it is determined that the temperature is excessively decreased, and in step S6, the increment amount ΔV of the vane opening degree is changed to − vo (vo is a standard increment amount according to a preset Δt) is set, and when m does not reach mo, the value obtained by multiplying vo by vo / m is ΔV in step S7.
Set to. By multiplying this mo / m, the standard incremental amount, that is, the incremental amount based on the correlation amount between the compression capacity change and the refrigerating capacity change in the standard state, which is set in advance, can be used for the actual operating state. Modifications will be made accordingly. After setting ΔV in this manner, the cold water temperature Ti is compared with the high temperature side change temperature Ts-H in step S8, and until reaching Ts-H, the process returns from step S8 to step S2 and the vanes corresponding to ΔV are repeated six times. As the degree is increased or decreased, the processing of steps S3 to S8 is repeated, and the vane opening degree is changed at every sampling time interval Δt.
As shown in the figure, the vanes are gradually opened while giving a substantially constant cooling rate. Then, when the cold water temperature Ti reaches the high temperature side change temperature Ts-H, from step S8, the steady state control is performed, that is, the increase / decrease amount of the vane opening is determined using the equations (1) and (2) according to the deviation amount x. Shift to opening control. In this way, the control is performed based on the standard state that is set in advance, while correcting the difference with the standard state obtained by performing actual operation, that is, while predicting a different load at each startup. By performing the operation, for example, there is no operation with an excessive compression capacity at the time of light load, and control corresponding to the load becomes possible. Also, as a result of suppressing supercooling exceeding the set temperature, stability to the set temperature,
Reachability is also improved.

以上の説明のように上記実施例においては、例えば設
定温度変更時等のように大きな偏差状態が継続する場合
に、時間積分項が小さく抑えられた操作量の算出がなさ
れるので、例えばオーバシュート量が小さくなり、この
結果、その後に続くバンチング状態の速やかな減衰が得
られるので設定温度への安定性、到達性等の向上した制
御が可能となる。またベーンの開度変化速度が抑えられ
る結果、圧縮機1に対する負荷変動も小さくなり、この
ため振動や騒音も低減されたものとなる。さらに上記実
施例においては、従来用いられていた(1)式における
時間積分項の関数を、偏差量が大きなときには経過時間
で割るという簡単な変更で構成することができ、全く独
立した算出式を設ける必要がないので、安価な費用で構
成することができ、製作費の低減を図ることも可能であ
る。
As described above, in the above-described embodiment, when the large deviation state continues, for example, when the set temperature is changed, the operation amount in which the time integral term is suppressed small is calculated. The amount becomes smaller, and as a result, the subsequent bunching state is rapidly attenuated, so that it is possible to control the stability and reachability to the set temperature. Further, as a result of the change rate of the opening of the vane being suppressed, the load fluctuation on the compressor 1 is also reduced, so that the vibration and noise are also reduced. Further, in the above-mentioned embodiment, the function of the time integral term in the conventionally used equation (1) can be configured by a simple change of dividing by the elapsed time when the deviation amount is large, and a completely independent calculation equation can be obtained. Since it is not necessary to provide it, the cost can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

なお上記実施例はこの発明を限定するものではなく、
この発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上
記実施例では検出状態量を冷水の水温として構成した例
について示したが、例えば蒸発器における冷媒の蒸発温
度や蒸発圧力等として構成することも可能である。
The above embodiment is not intended to limit the present invention,
Various modifications are possible within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, an example in which the detected state quantity is configured as the water temperature of cold water is shown, but it is configured as the evaporation temperature or the evaporation pressure of the refrigerant in the evaporator, for example. It is also possible.

(発明の効果) 上記のようにこの発明のターボ冷媒機においては、制
御ゲイン変更幅を検出状態量が逸脱するような大きな偏
差状態のときには、偏差量から操作量を算出する算出式
における積分ゲインが時間の経過と共に、より小さくな
るようになされているので、例えば目標基準量変更時等
の大きな偏差状態が継続する場合に、時間経過の初期に
は圧縮機のベーンの開度変化を大きくする一方、時間経
過と共に急激な開度変化の生じることを回避し、この結
果、良好な到達性を確保しながら、例えば目標基準量を
超えるオーバシュート量が小さく抑えられ、またその後
のハンチング状態の減衰が速やかに得られるようにする
ことができるので、制御の安定性及び到達性の防止を図
ることが可能である。
(Effects of the Invention) As described above, in the turbo refrigerant machine of the present invention, when there is a large deviation state in which the detected state quantity deviates from the control gain change width, the integral gain in the calculation formula for calculating the manipulated variable from the deviation quantity. Since it becomes smaller with the passage of time, when the large deviation state continues, for example, when the target reference amount is changed, the opening change of the vane of the compressor is increased at the beginning of the passage of time. On the other hand, avoiding a sudden change in the opening with the passage of time, as a result, while ensuring good reachability, the overshoot amount exceeding the target reference amount is suppressed to a small value, and the subsequent hunting state damping is suppressed. Since it is possible to quickly obtain the above, it is possible to prevent the stability and reachability of the control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第6図はこの発明の一実施例におけるターボ冷
凍機の説明図であって、第1図は制御機能ブロック図、
第2図はターボ冷凍機の概略構成模式図、第3図は制御
ゲイン変更幅の説明図、第4図は設定温度変更時の冷水
温度変化を示すグラフ、第5図は装置起動時の制御フロ
ーチャート、第6図は起動時の冷水温度変化を示すグラ
フである。 1……ターボ圧縮機、2……凝縮器、3……蒸発器、5
……冷水温度検出器(検出手段)、6……ベーン、10…
…開度制御装置(制御手段)、11……変更幅設定部(変
更幅設定手段)、12……制御ゲイン変更部(制御ゲイン
変更手段)。
1 to 6 are explanatory views of a turbo refrigerator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a control function block diagram,
2 is a schematic configuration diagram of a turbo refrigerator, FIG. 3 is an explanatory diagram of a control gain change range, FIG. 4 is a graph showing a change in cold water temperature when a set temperature is changed, and FIG. A flow chart, FIG. 6 is a graph showing a change in cold water temperature at the time of startup. 1 ... turbo compressor, 2 ... condenser, 3 ... evaporator, 5
... Cold water temperature detector (detection means), 6 ... vane, 10 ...
… Opening degree control device (control means), 11 …… change width setting section (change width setting means), 12 …… control gain changing section (control gain changing means).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ターボ圧縮機(1)に凝縮器(2)と蒸発
器(3)とを接続すると共に、上記蒸発器(3)で冷却
される水の温度等の状態量を検出する検出手段(5)
と、上記圧縮機(1)のベーン(6)の開度を制御する
制御手段(10)とを設け、この制御手段(10)によっ
て、検出状態量と目標基準量との差で与えられる偏差量
と、この偏差量に所定の積分ゲインを乗じたものの時間
積分項を有する算出式に基づく操作量をそれぞれ演算す
ると共に、上記ベーン(6)の開度を上記操作量に従っ
て増減して、検出状態量を上記目標基準量に近づけるべ
く上記圧縮機(1)の能力制御を行うターボ冷凍機であ
って、さらに上記制御手段(10)に、目標基準量を挟ん
で制御ゲイン変更幅を設定する変更幅設定手段(11)
と、検出状態量が上記制御ゲイン変更幅内にあるときに
は上記積分ゲインを一定値とする一方、検出状態量が上
記制御ゲイン変更幅よりも逸脱したときには上記積分ゲ
インを時間の経過と共により小さな値へと変更する制御
ゲイン変更手段(12)とを設けていることを特徴とする
ターボ冷凍機。
1. A detection for connecting a condenser (2) and an evaporator (3) to a turbo compressor (1) and detecting a state quantity such as a temperature of water cooled by the evaporator (3). Means (5)
And a control means (10) for controlling the opening of the vane (6) of the compressor (1), and the deviation given by the difference between the detected state quantity and the target reference quantity by this control means (10). And an operation amount based on a calculation formula having a time integral term of a product of this amount of deviation and a predetermined integration gain, and the opening degree of the vane (6) is increased / decreased according to the operation amount to be detected. A turbo refrigerator that controls the capacity of the compressor (1) so as to bring the state quantity closer to the target reference quantity, and further sets a control gain change width across the target reference quantity in the control means (10). Change width setting means (11)
When the detected state quantity is within the control gain change range, the integral gain is set to a constant value, while when the detected state quantity deviates from the control gain change range, the integral gain becomes smaller with time. A turbo refrigerator having a control gain changing means (12) for changing to.
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