JP2740429B2 - 多段式中間冷却ターボコンプレッサの圧縮限界監視方法 - Google Patents
多段式中間冷却ターボコンプレッサの圧縮限界監視方法Info
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- F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、導入側気体圧力（ｐ1 ）、排出
側気体圧力（ｐ2 ）、吸込気体温度（Ｔs ）、中間冷却
温度（Ｔri）ならびにコンプレッサにより処理される気
体流量（Ｆ）を測定し、この測定値（ｐ1 、ｐ2 、Ｆ、
Ｔs 、Ｔri）をデータ記憶装置を備えた制御装置に供与
して、コンプレッサ圧縮性能特性と対比し、測定値（ｐ
1 、ｐ2 、Ｆ）がコンプレッサ圧縮性能特性の圧縮限界
に近接した場合に、送出側に設けられた排出導管あるい
はコンプレッサの送出側および吸込側を接続する循環導
管に設けられた逆止弁を開くための警戒信号もしくは制
御信号を発する、多段式中間冷却ターボコンプレッサの
圧縮限界を監視する方法に関するものである。
側気体圧力（ｐ2 ）、吸込気体温度（Ｔs ）、中間冷却
温度（Ｔri）ならびにコンプレッサにより処理される気
体流量（Ｆ）を測定し、この測定値（ｐ1 、ｐ2 、Ｆ、
Ｔs 、Ｔri）をデータ記憶装置を備えた制御装置に供与
して、コンプレッサ圧縮性能特性と対比し、測定値（ｐ
1 、ｐ2 、Ｆ）がコンプレッサ圧縮性能特性の圧縮限界
に近接した場合に、送出側に設けられた排出導管あるい
はコンプレッサの送出側および吸込側を接続する循環導
管に設けられた逆止弁を開くための警戒信号もしくは制
御信号を発する、多段式中間冷却ターボコンプレッサの
圧縮限界を監視する方法に関するものである。
【０００２】
【技術的背景および従来技術】ここで圧縮限界と称する
のは、ターボコンプレッサの圧縮性能特性を限定する空
気力学的安定性限界である。この圧縮限界を下廻ると、
ターボコンプレッサにおいて逆流が生じ、これにより圧
力揺動および温度上昇がもたらされ、また圧縮騒音が聞
こえるに至る。ターボコンプレッサの圧縮限界における
稼働は、短時間で軸承およびインペラーの損傷を招来す
る。圧縮性能特性の不安定領域におけるコンプレッサ稼
働を回避するため監視装置および制御装置が使用され、
圧縮限界への臨界的接近に際して大気に通ずる逆止弁あ
るいはコンプレッサの送出側および吸込側を接続する循
環導管に設けた逆止弁を開く。このようにしてターボコ
ンプレッサ中の最少限度の気体流が維持され、圧縮限界
を下廻わることが回避される。
のは、ターボコンプレッサの圧縮性能特性を限定する空
気力学的安定性限界である。この圧縮限界を下廻ると、
ターボコンプレッサにおいて逆流が生じ、これにより圧
力揺動および温度上昇がもたらされ、また圧縮騒音が聞
こえるに至る。ターボコンプレッサの圧縮限界における
稼働は、短時間で軸承およびインペラーの損傷を招来す
る。圧縮性能特性の不安定領域におけるコンプレッサ稼
働を回避するため監視装置および制御装置が使用され、
圧縮限界への臨界的接近に際して大気に通ずる逆止弁あ
るいはコンプレッサの送出側および吸込側を接続する循
環導管に設けた逆止弁を開く。このようにしてターボコ
ンプレッサ中の最少限度の気体流が維持され、圧縮限界
を下廻わることが回避される。
【０００３】中間冷却ターボコンプレッサは、広い容積
制御範囲を持たねばならない。制御手段としては、導入
側もしくは排出側のディフューザーならびに回転数可変
の駆動装置が使用される。圧縮性能特性を利用すること
は、圧縮限界の予想が正確であることを前提とする。多
段式中間冷却ターボコンプレッサにおける圧縮限界を監
視する公知方法は、再冷却温度の変化が圧縮限界に及ぼ
す影響を無視している。導入気体温度は圧縮限界の状態
に本質的な影響を及ぼす。ターボコンプレッサの稼働に
際し、汚れた又は不調な冷却器による、及び／又は冷却
気体流量の変動による各段入口温度に関連する作動状態
の変動は回避し得ない。さらに圧縮されるべき気体の温
度の季節条件的変動がこれに加わる。圧縮限界の状態に
対する温度の影響を無視することにより、ターボコンプ
レッサは実際の圧縮限界よりも著しく広い安全稼働条件
で稼働されねばならず、容積制御範囲は利用され得な
い。
制御範囲を持たねばならない。制御手段としては、導入
側もしくは排出側のディフューザーならびに回転数可変
の駆動装置が使用される。圧縮性能特性を利用すること
は、圧縮限界の予想が正確であることを前提とする。多
段式中間冷却ターボコンプレッサにおける圧縮限界を監
視する公知方法は、再冷却温度の変化が圧縮限界に及ぼ
す影響を無視している。導入気体温度は圧縮限界の状態
に本質的な影響を及ぼす。ターボコンプレッサの稼働に
際し、汚れた又は不調な冷却器による、及び／又は冷却
気体流量の変動による各段入口温度に関連する作動状態
の変動は回避し得ない。さらに圧縮されるべき気体の温
度の季節条件的変動がこれに加わる。圧縮限界の状態に
対する温度の影響を無視することにより、ターボコンプ
レッサは実際の圧縮限界よりも著しく広い安全稼働条件
で稼働されねばならず、容積制御範囲は利用され得な
い。
【０００４】そこで本発明により解決されるべきこの分
野の技術的課題は、各段の導入側気体温度の圧縮限界状
態に及ぼす影響を考慮に入れて、多段式中間冷却ターボ
コンプレッサの圧縮限界を監視する方法を提供すること
である。
野の技術的課題は、各段の導入側気体温度の圧縮限界状
態に及ぼす影響を考慮に入れて、多段式中間冷却ターボ
コンプレッサの圧縮限界を監視する方法を提供すること
である。
【０００５】
【発明の要約】しかるに上述の課題は、冒頭の技術分野
の項に述べた方法において、ターボコンプレッサ第１圧
縮段の導入口における吸込気体温度（Ｔs ）ならびに圧
縮段の再冷却温度（Ｔri）（ｉ＝１から中間冷却回数ま
での数値）をそれぞれ中間冷却後に測定し、この測定値
を制御装置に供与し、あらかじめ設定されている基準温
度（Ｔref ）との温度差（ｄＴs 、ｄＴri）を算出し、
上記圧力測定値（ｐ1 、ｐ2 ）もしくは上記流量測定値
（Ｆ）ならびに上記温度差（ｄＴs 、ｄＴri）を使用し
て、制御装置に記憶されており、かつコンプレッサ圧縮
性能特性における圧縮限界の推移を少くとも区間ごとに
記述する圧縮限界関数 Ｙ＝ｍ・Ｆ＋ｂ （式中、Ｙはコンプレッサ排出側気体圧力（ｐ2 ）とコ
ンプレッサ導入側気体圧力（ｐ1 ）との圧力差ないし圧
力割合を意味し、係数ｍ、ｂはそれぞれ吸込気体温度
（Ｔs ）と再冷却温度（Ｔri）の一次関数であって、測
定温度差（ｄＴs、ｄＴri）を使用し、 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋Σｍ2i・ｄＴri ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋Σｂ2i・ｄＴri により算出される）により、ターボコンプレッサ動作点
を規制するべき圧縮限界値を算出し、流量および圧力測
定値（Ｆ、ｐ1 、ｐ2 ）をこの圧縮限界値と対比し、記
憶されている圧縮限界関数からの所定の最小距離を下廻
わった場合に警戒信号ないし制御信号を発することを特
徴とする方法により解決されることが本発明者らにより
見出された。
の項に述べた方法において、ターボコンプレッサ第１圧
縮段の導入口における吸込気体温度（Ｔs ）ならびに圧
縮段の再冷却温度（Ｔri）（ｉ＝１から中間冷却回数ま
での数値）をそれぞれ中間冷却後に測定し、この測定値
を制御装置に供与し、あらかじめ設定されている基準温
度（Ｔref ）との温度差（ｄＴs 、ｄＴri）を算出し、
上記圧力測定値（ｐ1 、ｐ2 ）もしくは上記流量測定値
（Ｆ）ならびに上記温度差（ｄＴs 、ｄＴri）を使用し
て、制御装置に記憶されており、かつコンプレッサ圧縮
性能特性における圧縮限界の推移を少くとも区間ごとに
記述する圧縮限界関数 Ｙ＝ｍ・Ｆ＋ｂ （式中、Ｙはコンプレッサ排出側気体圧力（ｐ2 ）とコ
ンプレッサ導入側気体圧力（ｐ1 ）との圧力差ないし圧
力割合を意味し、係数ｍ、ｂはそれぞれ吸込気体温度
（Ｔs ）と再冷却温度（Ｔri）の一次関数であって、測
定温度差（ｄＴs、ｄＴri）を使用し、 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋Σｍ2i・ｄＴri ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋Σｂ2i・ｄＴri により算出される）により、ターボコンプレッサ動作点
を規制するべき圧縮限界値を算出し、流量および圧力測
定値（Ｆ、ｐ1 、ｐ2 ）をこの圧縮限界値と対比し、記
憶されている圧縮限界関数からの所定の最小距離を下廻
わった場合に警戒信号ないし制御信号を発することを特
徴とする方法により解決されることが本発明者らにより
見出された。
【０００６】
【発明の構成】管状導管中の気体流量を測定するために
は、一般に基準ノズル、オリフィスないしベンチュリー
管における圧力差が測定される。なお、吸込気体温度お
よび再冷却温度のための相違する基準温度を使用するこ
とができるが、この基準温度としてはターボコンプレッ
サの熱力学的構成のための構成温度を使用するのが有利
である。
は、一般に基準ノズル、オリフィスないしベンチュリー
管における圧力差が測定される。なお、吸込気体温度お
よび再冷却温度のための相違する基準温度を使用するこ
とができるが、この基準温度としてはターボコンプレッ
サの熱力学的構成のための構成温度を使用するのが有利
である。
【０００７】圧縮限界を含めて多様に変化する吸込気体
温度および再冷却温度に対するコンプレッサ圧縮性能特
性は、各圧縮段の特性曲線を重ね合わせて決定される。
熱力学的性能特性の算定は、この分野の技術者にとって
は周知のことである。次いで、圧縮限界がすべての算定
事例に対する直線により近似的に算出される。すなわ
ち、パラメータｍ 0 、ｍ 1 、ｍ 2i 、ｂ 0 、ｂ 1 、ｂ 2i は
以下の方法で算出できる。いろいろな吸引温度Ｔ S およ
び再冷却温度Ｔ ri について特性曲線領域を算出する。圧
縮限界関数を熱力学的に得られた限界線に適応させ、ｎ
特性曲線領域に対してｎ値の組み合わせ（Ｙ 1 、ｍ 1 、
ｂ 1 ）、（Ｙ 2 、ｍ 2 、ｂ 2 ）．．．．（Ｙ n 、ｍ n 、
ｂ n ）が結果として得られる。算出された値ｍ 1 、ｍ
2 ．．．．ｍ n およびｂ 1 、ｂ 2 ．．．ｂ n を方程式 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋Σｍ2i・ｄＴri ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋Σｂ2i・ｄＴri に代入し、係数ｍ 0 、ｍ 1 、ｍ 2i を算出するためのｎ方
程式および係数ｂ 0 、ｂ 1 、ｂ 2i を算出するためのｎ方
程式を求め、一組の一次方程式を解くことによりこれら
のパラメータを求めることが可能である。
温度および再冷却温度に対するコンプレッサ圧縮性能特
性は、各圧縮段の特性曲線を重ね合わせて決定される。
熱力学的性能特性の算定は、この分野の技術者にとって
は周知のことである。次いで、圧縮限界がすべての算定
事例に対する直線により近似的に算出される。すなわ
ち、パラメータｍ 0 、ｍ 1 、ｍ 2i 、ｂ 0 、ｂ 1 、ｂ 2i は
以下の方法で算出できる。いろいろな吸引温度Ｔ S およ
び再冷却温度Ｔ ri について特性曲線領域を算出する。圧
縮限界関数を熱力学的に得られた限界線に適応させ、ｎ
特性曲線領域に対してｎ値の組み合わせ（Ｙ 1 、ｍ 1 、
ｂ 1 ）、（Ｙ 2 、ｍ 2 、ｂ 2 ）．．．．（Ｙ n 、ｍ n 、
ｂ n ）が結果として得られる。算出された値ｍ 1 、ｍ
2 ．．．．ｍ n およびｂ 1 、ｂ 2 ．．．ｂ n を方程式 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋Σｍ2i・ｄＴri ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋Σｂ2i・ｄＴri に代入し、係数ｍ 0 、ｍ 1 、ｍ 2i を算出するためのｎ方
程式および係数ｂ 0 、ｂ 1 、ｂ 2i を算出するためのｎ方
程式を求め、一組の一次方程式を解くことによりこれら
のパラメータを求めることが可能である。
【０００８】各圧縮段における導入気体温度（ｄＴs 、
ｄＴri）の変化は、主として係数ｂに影響を及ぼし、特
性曲線における圧縮限界のシフトを生じせしめる。しか
しながら、圧縮限界関数の勾配に対する温度の影響は比
較的少なく、従って多くの場合ｍ1 ＝ｍ2 ＝０として、
圧縮限界関数の勾配に対する温度の影響は無視され得
る。再冷却温度はほとんど相違しないので、再冷却温度
測定値（Ｔri）を圧縮段数（ｉ＝１、２・・・・ｎ）で
割った算術平均値（Ｔr ）として、これを係数ｍ、ｂの
算出に使用する。この場合、係数ｍ、ｂの算出用の関数
は以下の通り簡単化される。
ｄＴri）の変化は、主として係数ｂに影響を及ぼし、特
性曲線における圧縮限界のシフトを生じせしめる。しか
しながら、圧縮限界関数の勾配に対する温度の影響は比
較的少なく、従って多くの場合ｍ1 ＝ｍ2 ＝０として、
圧縮限界関数の勾配に対する温度の影響は無視され得
る。再冷却温度はほとんど相違しないので、再冷却温度
測定値（Ｔri）を圧縮段数（ｉ＝１、２・・・・ｎ）で
割った算術平均値（Ｔr ）として、これを係数ｍ、ｂの
算出に使用する。この場合、係数ｍ、ｂの算出用の関数
は以下の通り簡単化される。
【０００９】 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋ｍ2 ・ｄＴr ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋ｂ2 ・ｄＴr 本発明の好ましい実施態様において、熱力学的性能特性
の算出は、吸込気体温度および再冷却温度の変量により
算定された温度定数ｍ1 、ｂ1 とｍ2i、ｂ2iもしくはｍ
2 、ｂ2 とを固定値として制御装置に記憶させるが、係
数ｍ0 、ｂ0 は実際的にターボコンプレッサによる性能
特性試験により確認され、入力値として制御装置に入力
される。これにより圧縮限界関数は極めて正確に確定さ
れ、校正される。圧縮限界関数を校正するため、ターボ
コンプレッサを短時間その圧縮限界で稼働させ、関連す
る圧力値、温度値および流量値が記録され、係数ｍ0 、
ｂ0 の確定のための上述の等式に使用される。
の算出は、吸込気体温度および再冷却温度の変量により
算定された温度定数ｍ1 、ｂ1 とｍ2i、ｂ2iもしくはｍ
2 、ｂ2 とを固定値として制御装置に記憶させるが、係
数ｍ0 、ｂ0 は実際的にターボコンプレッサによる性能
特性試験により確認され、入力値として制御装置に入力
される。これにより圧縮限界関数は極めて正確に確定さ
れ、校正される。圧縮限界関数を校正するため、ターボ
コンプレッサを短時間その圧縮限界で稼働させ、関連す
る圧力値、温度値および流量値が記録され、係数ｍ0 、
ｂ0 の確定のための上述の等式に使用される。
【００１０】本発明方法の利点は、圧縮限界のシフト
が、吸込み気体温度および再冷却温度の変化の結果とし
て考慮され、ターボコンプレッサの運転点の変化の際の
圧縮限界の位置を正確に確定することができることであ
る。僅かな安全操業間隔（圧縮限界までの）で圧縮限界
に対処でき、多段中間冷却ターボコンプレッサの容量制
御範囲が完全に利用され得る。本発明方法を実施するに
必要な測定のためのコストは僅少である。
が、吸込み気体温度および再冷却温度の変化の結果とし
て考慮され、ターボコンプレッサの運転点の変化の際の
圧縮限界の位置を正確に確定することができることであ
る。僅かな安全操業間隔（圧縮限界までの）で圧縮限界
に対処でき、多段中間冷却ターボコンプレッサの容量制
御範囲が完全に利用され得る。本発明方法を実施するに
必要な測定のためのコストは僅少である。
【００１１】
【実施例】以下において添付図面を参照しつつ実施例に
関し本発明をさらに具体的に説明する。
関し本発明をさらに具体的に説明する。
【００１２】図１に示されるターボコンプレッサは、こ
とに空気、窒素用に適するものであって、各段で気体流
再冷却を行なう多段式ターボコンプレッサである。この
ターボコンプレッサは、圧縮限界を監視するため、送出
側に設けられている排出導管３の逆止弁２に作用する、
データ記憶装置を備えた制御装置１を有する。ターボコ
ンプレッサの操作点が圧縮限界に接近すると、制御装置
１により逆止弁２が開かれる。逆止弁は、またコンプレ
ッサの送出側と吸込側を接続する循環導管にも設けるこ
とができる。ターボコンプレッサは、導入側圧力ｐ1 お
よび排出側圧力ｐ2 と、コンプレッサ内を流れる気体流
Ｆ量とを測定するための測定装置を具備し、さらにコン
プレッサ第１段の導入口における吸込気体温度Ｔs と、
再冷却温度Ｔriとを測定する装置が設けられる。ここで
再冷却温度と称するのは、再冷却のために設けた熱交換
器４より下流の気体流の温度を意味し、各段のこの温度
測定値は制御装置１に供与される。
とに空気、窒素用に適するものであって、各段で気体流
再冷却を行なう多段式ターボコンプレッサである。この
ターボコンプレッサは、圧縮限界を監視するため、送出
側に設けられている排出導管３の逆止弁２に作用する、
データ記憶装置を備えた制御装置１を有する。ターボコ
ンプレッサの操作点が圧縮限界に接近すると、制御装置
１により逆止弁２が開かれる。逆止弁は、またコンプレ
ッサの送出側と吸込側を接続する循環導管にも設けるこ
とができる。ターボコンプレッサは、導入側圧力ｐ1 お
よび排出側圧力ｐ2 と、コンプレッサ内を流れる気体流
Ｆ量とを測定するための測定装置を具備し、さらにコン
プレッサ第１段の導入口における吸込気体温度Ｔs と、
再冷却温度Ｔriとを測定する装置が設けられる。ここで
再冷却温度と称するのは、再冷却のために設けた熱交換
器４より下流の気体流の温度を意味し、各段のこの温度
測定値は制御装置１に供与される。
【００１３】制御装置１には圧縮限界関数 Ｙ＝ｍ・Ｆ＋ｂ が記憶されており、これは圧縮性能特性における圧縮限
界の推移を規制する。関数値Ｙはコンプレッサ排出側の
圧力ｐ2 と導入側の圧力ｐ1 の圧力差ないし圧力割合に
相当する。式中の係数ｍ、ｂは吸込気体温度Ｔs と再冷
却温度Ｔriの一次関数であって、 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・（ＴS −Ｔref ）＋Σｍ2i・（Ｔri−Ｔrefi） ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・（ＴS −Ｔref ）＋Σｂ2i・（Ｔri−Ｔrefi） により決定される。Ｔref 、Ｔrefiは任意に選択される
基準値であって、この基準値としてはターボコンプレッ
サの熱力学的設計にもとづく温度を使用するのが好まし
い。
界の推移を規制する。関数値Ｙはコンプレッサ排出側の
圧力ｐ2 と導入側の圧力ｐ1 の圧力差ないし圧力割合に
相当する。式中の係数ｍ、ｂは吸込気体温度Ｔs と再冷
却温度Ｔriの一次関数であって、 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・（ＴS −Ｔref ）＋Σｍ2i・（Ｔri−Ｔrefi） ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・（ＴS −Ｔref ）＋Σｂ2i・（Ｔri−Ｔrefi） により決定される。Ｔref 、Ｔrefiは任意に選択される
基準値であって、この基準値としてはターボコンプレッ
サの熱力学的設計にもとづく温度を使用するのが好まし
い。
【００１４】圧縮限界を含めて多様に変化する吸込気体
温度および再冷却温度に対するコンプレッサ特性曲線
は、各段特性曲線の重ね合わせにより理論的に決定され
る。次いで圧縮限界がすべての算定事例に対する直線に
より近似的に算出される。すなわち、パラメータｍ0 、
ｍ1 、ｍ2i、ｂ0 、ｂ1 、ｂ2iは、一次方程式を解くこ
とにより決定される。
温度および再冷却温度に対するコンプレッサ特性曲線
は、各段特性曲線の重ね合わせにより理論的に決定され
る。次いで圧縮限界がすべての算定事例に対する直線に
より近似的に算出される。すなわち、パラメータｍ0 、
ｍ1 、ｍ2i、ｂ0 、ｂ1 、ｂ2iは、一次方程式を解くこ
とにより決定される。
【００１５】図２および図３は、容積調整範囲における
圧縮制御装置として、気体導入管理装置を有する２台の
３段ターボコンプレッサの特性曲線を示す。圧縮限度の
推移が、圧縮限度関数により全体的に（図２）あるいは
区分ごとに（図３）近似的に示される。実線で示される
カーブと破線で示されるカーブの対比により、温度の圧
縮限界に対する影響度が認められる。これらにはさらに
実際にコンプレッサを使用して確認された圧縮限度値が
示されている。
圧縮制御装置として、気体導入管理装置を有する２台の
３段ターボコンプレッサの特性曲線を示す。圧縮限度の
推移が、圧縮限度関数により全体的に（図２）あるいは
区分ごとに（図３）近似的に示される。実線で示される
カーブと破線で示されるカーブの対比により、温度の圧
縮限界に対する影響度が認められる。これらにはさらに
実際にコンプレッサを使用して確認された圧縮限度値が
示されている。
【００１６】この対比から、制御装置１に記憶されてい
る圧縮限界関数が、極めて高い精度で圧縮限界の推移、
しかも気体流温度変化の状況下における推移を予測し得
ることが示される。
る圧縮限界関数が、極めて高い精度で圧縮限界の推移、
しかも気体流温度変化の状況下における推移を予測し得
ることが示される。
【００１７】この制御装置に記憶された圧縮限界関数に
より、ターボコンプレッサの動作点に組込まれるべき圧
縮限界値は、圧力測定値ｐ1 、ｐ2 あるいは流量測定値
Ｆならびに温度測定値Ｔs 、Ｔriで確認される。流量測
定値および圧力測定値Ｆ、ｐ1 、ｐ2 をこの圧縮限界値
と対比し、圧縮限界値が前述した最少限間隔を下廻わっ
た場合には、逆止弁２を開くための警戒信号ないし制御
信号がもたらされる。
より、ターボコンプレッサの動作点に組込まれるべき圧
縮限界値は、圧力測定値ｐ1 、ｐ2 あるいは流量測定値
Ｆならびに温度測定値Ｔs 、Ｔriで確認される。流量測
定値および圧力測定値Ｆ、ｐ1 、ｐ2 をこの圧縮限界値
と対比し、圧縮限界値が前述した最少限間隔を下廻わっ
た場合には、逆止弁２を開くための警戒信号ないし制御
信号がもたらされる。
【図１】圧縮限界を監視する装置を具備する多段（この
場合３段）中間冷却ターボコンプレッサの構成を説明す
るダイアグラムである。
場合３段）中間冷却ターボコンプレッサの構成を説明す
るダイアグラムである。
【図２】２台の３段コンプレッサの特性曲線を全体的に
示すダイアグラムである。
示すダイアグラムである。
【図３】２台の３段コンプレッサの特性曲線を区分ごと
に示すダイアグラムである。
に示すダイアグラムである。
１…制御装置 ２…逆止弁 ３…排出導管 ４…熱交換器 ｐ1 …導入側圧力 ｐ2 …排出側圧力 Ｔs …吸込気体温度 Ｔri…再冷却温度 Ｙ…圧縮限界関数 Ｆ…気体流量 Ｔref …温度基準値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イヴァン、ヴァン、ホーフ ドイツ連邦共和国、5000、ケルン、50、 エッシェンヴェーク、15 (56)参考文献 特開 昭62−195492（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 導入側気体圧力（ｐ1 ）、排出側気体圧
力（ｐ2 ）、吸込気体温度（Ｔs ）、中間冷却温度（Ｔ
ri）ならびにコンプレッサにより処理される気体流量
（Ｆ）を測定し、この測定値（ｐ1 、ｐ2 、Ｆ、Ｔs 、
Ｔri）をデータ記憶装置を備えた制御装置に供与して、
コンプレッサ圧縮性能特性と対比し、測定値（ｐ1 、ｐ
2 、Ｆ）がコンプレッサ圧縮性能特性の圧縮限界に近接
した場合に、送出側に設けられた排出導管あるいはコン
プレッサの送出側および吸込側を接続する循環導管に設
けられた逆止弁を開くための警戒信号もしくは制御信号
を発する、多段式中間冷却ターボコンプレッサの圧縮限
界を監視する方法において、 ターボコンプレッサ第１圧縮段の導入口における吸込気
体温度（Ｔs ）ならびに圧縮段の再冷却温度（Ｔri）
（ｉ＝１から中間冷却回数までの数値）をそれぞれ中間
冷却後に測定し、この測定値を制御装置に供与し、あら
かじめ設定されている基準温度（Ｔref ）との温度差
（ｄＴs 、ｄＴri）を算出し、 上記圧力測定値（ｐ1 、ｐ2 ）もしくは上記流量測定値
（Ｆ）ならびに上記温度差（ｄＴs 、ｄＴri）を使用し
て、制御装置に記憶されており、かつコンプレッサ圧縮
性能特性における圧縮限界の推移を少くとも区間ごとに
記述する圧縮限界関数 Ｙ＝ｍ・Ｆ＋ｂ （式中、Ｙはコンプレッサ排出側気体圧力（ｐ2 ）とコ
ンプレッサ導入側気体圧力（ｐ1 ）との圧力差ないし圧
力割合を意味し、係数ｍ、ｂはそれぞれ吸込気体温度
（Ｔs ）と再冷却温度（Ｔri）の一次関数であって、測
定温度差（ｄＴs、ｄＴri）を使用し、 ｍ＝ｍ0 ＋ｍ1 ・ｄＴs ＋Σｍ2i・ｄＴri ｂ＝ｂ0 ＋ｂ1 ・ｄＴs ＋Σｂ2i・ｄＴri により算出される）により、ターボコンプレッサ動作点
を規制するべき圧縮限界値を算出し、 流量および圧力測定値（Ｆ、ｐ1 、ｐ2 ）をこの圧縮限
界値と対比し、記憶されている圧縮限界関数からの所定
の最小距離を下廻わった場合に警戒信号ないし制御信号
を発することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項（１）による圧縮限界監視方法に
おいて、再冷却温度測定値（Ｔri）（ｉ＝１から中間冷
却回数までの数値）を圧縮段数により算術平均して平均
再冷却温度（Ｔr ）を算出し、この平均再冷却温度（Ｔ
r ）を係数ｍ、ｂの算出に使用することを特徴とする方
法。 - 【請求項３】 請求項（１）あるいは（２）による方法
において、熱力学的性能特性の評価から、吸込気体温度
および再冷却温度の変動により算定された温度係数ｍ
1 、ｂ1 、ｍ2i、ｂ2iを定数として制御装置に記憶さ
せ、ターボコンプレッサをその圧縮限界関数校正のため
に短時間稼働させ、規制されるべき圧力、温度および流
量測定値（ｐ1 、ｐ2 、Ｔs 、Ｔri、Ｆ）を記録し、こ
れから圧縮限界関数のための係数ｍ0 、ｂ0 を算出し、
これを制御装置への入力値として入力することを特徴と
する方法。
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