JP2948421B2 - Compressor control device - Google Patents
Compressor control deviceInfo
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- JP2948421B2 JP2948421B2 JP21254492A JP21254492A JP2948421B2 JP 2948421 B2 JP2948421 B2 JP 2948421B2 JP 21254492 A JP21254492 A JP 21254492A JP 21254492 A JP21254492 A JP 21254492A JP 2948421 B2 JP2948421 B2 JP 2948421B2
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガスパイプラインやア
ンモニアプラントなど化学プラントのガス昇圧用として
使用される圧縮機の制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a compressor used for pressurizing a gas in a chemical plant such as a gas pipeline or an ammonia plant.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ガスパイプラインやアンモニアプ
ラントなどで使用される圧縮機の制御装置は、例えば図
7に示すような構成になっている。図に示すように遠心
型の圧縮機1は、駆動機2によって駆動される。駆動機
2としては、例えばガスタービンや蒸気タービンなどが
使用される。圧縮機1が運転中の時、ガスは吸入側の配
管3、サクションドラム5を経て圧縮機1に入り圧縮さ
れる。圧縮機1を出たガスは吐出側の配管4から流出し
て、プロセスに供給される。2. Description of the Related Art Conventionally, a control device of a compressor used in a gas pipeline, an ammonia plant, or the like has a structure as shown in FIG. 7, for example. As shown in the figure, a centrifugal compressor 1 is driven by a drive unit 2. As the driving device 2, for example, a gas turbine or a steam turbine is used. When the compressor 1 is in operation, the gas enters the compressor 1 via the suction side pipe 3 and the suction drum 5 and is compressed. The gas that has left the compressor 1 flows out of the pipe 4 on the discharge side and is supplied to the process.
【0003】また、圧縮機1の出口側は配管7を介して
サクションドラム5にガスが環流できるようになってお
り、圧縮機1の流入流量が所定値以下にならないように
流量調節計11で調節弁6を操作して流量調整が行なわ
れ、圧縮機1のサージング現象を防止するようになって
いる。なお10は流量検出器である。[0003] The outlet side of the compressor 1 is adapted to recirculate the gas to the suction drum 5 via a pipe 7 so that the flow rate of the gas flowing into the compressor 1 does not fall below a predetermined value. The flow rate is adjusted by operating the control valve 6 to prevent the surging phenomenon of the compressor 1. Reference numeral 10 denotes a flow rate detector.
【0004】次に、図8,図9により、圧縮機1の運転
がサージング方向に変化した時の挙動について説明す
る。[0004] Next, the behavior when the operation of the compressor 1 changes in the surging direction will be described with reference to FIGS.
【0005】まず、横軸に時間、縦軸に状態量(圧力、
流量など)を示す図9を参照して説明する。First, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents state quantities (pressure,
This will be described with reference to FIG.
【0006】A点までは圧縮機1は運転中であり、入口
圧力、出口圧力、流量、及び回転数は定格にある。この
とき、コンプレッサ流量は設定値よりも大きいので、調
節弁6の開度は全閉となっている。Up to the point A, the compressor 1 is in operation, and the inlet pressure, the outlet pressure, the flow rate, and the number of revolutions are rated. At this time, since the compressor flow rate is larger than the set value, the opening of the control valve 6 is fully closed.
【0007】A点において圧縮機1の出口圧力が急速に
上昇したとする。この原因としては、圧縮機1の下流側
のプロセスが停止したために、プロセスの消費流量が急
速に減少したにもかかわらず、圧縮機1の回転数が定格
一定であるために出口圧力が急速に上昇した、などが挙
げられる。[0007] It is assumed that the outlet pressure of the compressor 1 rapidly increases at the point A. The reason for this is that, although the process downstream of the compressor 1 is stopped, the outlet pressure is rapidly increased because the rotation speed of the compressor 1 is constant even though the consumption flow rate of the process is rapidly reduced. And so on.
【0008】このとき流量は急速に減少し、B点にて流
量調節計11の設定値よりも小さくなる。このとき、流
量調節計11によって調節弁6の開度が徐々に大きくな
って流量を設定値に保持しようとする。しかし、一般に
流量調節計11のゲインはプロセスの安定のため大きく
とることができない。このことから、流量の急速な減少
に対して調節弁6の開度を急速に大きくすることができ
ない。At this time, the flow rate rapidly decreases and becomes smaller than the set value of the flow controller 11 at the point B. At this time, the opening of the control valve 6 is gradually increased by the flow controller 11 so as to keep the flow rate at the set value. However, generally, the gain of the flow controller 11 cannot be made large because of the stability of the process. For this reason, the opening of the control valve 6 cannot be rapidly increased in response to a rapid decrease in the flow rate.
【0009】このため圧力は更に上昇すると同時に流量
は減ってサージング領域に突入し、C点のサージング領
域内で圧縮機1を運転することになる。それから徐々に
出口圧力は下がり始め、流量は増加し始め、D点にて流
量調節計11の設定値にて保持する。As a result, the pressure further rises, and at the same time, the flow rate decreases and enters the surging region, and the compressor 1 is operated in the surging region at the point C. Then, the outlet pressure starts to decrease gradually, and the flow rate starts to increase, and is maintained at the set value of the flow controller 11 at the point D.
【0010】このA点からD点までの運転状態を圧縮機
の性能曲線上で見ると、図8のようになる。FIG. 8 shows the operation state from the point A to the point D on the performance curve of the compressor.
【0011】この従来の運転方法では、流量調節計11
のゲインを大きくとることができないため、流量の急速
な減少に対応できず、サージング領域にて運転してしま
うことが起こる。圧縮機をサージング領域内にて運転す
ると、圧縮機の重大な破損につながる。また、流量調節
計11のゲインを大きくとると、流量の急速な変化には
対応できるが、通常運転時にも調節弁6が作動してしま
い、プロセスが不安定になってしまう。In this conventional operation method, the flow controller 11
Since it is not possible to increase the gain of the above, it is not possible to cope with a rapid decrease in the flow rate, and the operation may occur in the surging region. Operating the compressor in the surging area leads to severe damage to the compressor. In addition, if the gain of the flow controller 11 is increased, it is possible to cope with a rapid change in the flow rate, but the control valve 6 operates even during normal operation, and the process becomes unstable.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来の運転では、流量
調節計11のゲインを大きくとることができないため、
流量の急速な減少に対応できず、サージング領域にて運
転してしまうことが起こる。圧縮機をサージング領域内
にて運転すると、圧縮機の重大な破損につながる。ま
た、流量調節計11のゲインを大きくとると、流量の急
速な変化には対応できるが、通常運転時にも調節弁6が
作動してしまい、プロセスの系が不安定になってしま
う。In the conventional operation, the gain of the flow controller 11 cannot be increased.
It is not possible to cope with the rapid decrease in the flow rate, and operation in the surging region occurs. Operating the compressor in the surging area leads to severe damage to the compressor. Further, if the gain of the flow controller 11 is increased, it is possible to cope with a rapid change in the flow rate, but the control valve 6 operates even during the normal operation, and the process system becomes unstable.
【0013】本発明は、上記従来技術に鑑み、サージン
グ領域に入ることなく圧縮機を運転するよう制御する、
圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。In view of the above prior art, the present invention controls a compressor to operate without entering a surging region.
An object of the present invention is to provide a control device for a compressor.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、入口側から吸入したガスを昇圧して出口側
から吐出する圧縮機と、圧縮機の出口側から入口側にガ
スを環流する配管に介装されており入力される操作信号
に応じて開度が変わる調節弁とを有するプロセス装置の
制御装置において、圧縮機の入口圧力を検出する第1の
圧力検出器と、同検出器の出力信号を入力してこの出力
信号の変化速度を示す信号を出力する第1の変化速度演
算器と、同変化速度演算器の出力信号を入力して変化速
度の方向がサージング発生に向う方向のときにのみ変化
成分を演算して出力する第1の関数発生器と、同関数発
生器の出力信号を入力して入口圧力の変化速度の下降時
のみ変化率を制限する第1の変化率制限器と、前記圧縮
機の入口温度を検出する温度検出器と、同検出器の出力
信号を入力してこの出力信号の変化速度を示す信号を出
力する第2の変化速度演算器と、同変化速度演算器の出
力信号を入力して変化速度の方向がサージング発生に向
う方向のときにのみ変化成分を演算して出力する第2の
関数発生器と、同関数発生器の出力信号を入力して入口
温度の変化速度の下降時のみ変化率を制限する第2の変
化率制限器と、前記圧縮機への吸入流量を検出する流量
検出器と、同検出器の出力信号を入力してこの信号の変
化速度を示す信号を出力する第3の変化速度演算器と、
同変化速度演算器の出力信号を入力して変化速度の方向
がサージング発生に向う方向のときにのみ変化成分を演
算して出力する第3の関数発生器と、同関数発生器の出
力信号を入力して吸入流量の変化速度の下降時のみ変化
率を制限する第3の変化率制限器と、前記圧縮機の回転
数を検出する回転数検出器と、同回転数検出器の出力信
号を入力してこの出力信号の変化速度を示す信号を出力
する第4の変化速度演算器と、同変化速度演算器の出力
信号を入力して変化速度の方向がサージング発生に向う
方向のときにのみ変化成分を演算して出力する第4の関
数発生器と、同関数発生器の出力信号を入力して回転数
の変化速度の下降時のみ変化率を制限する第4の変化率
制限器と、前記圧縮機の出口圧力を検出する第2の圧力
検出器と、同検出器の出力信号を入力してこの出力信号
の変化速度を示す信号を出力する第5の変化速度演算器
と、同変化速度演算器の出力信号を入力して変化速度の
方向がサージング発生に向う方向のときにのみ変化成分
を演算して出力する第5の関数発生器と、同関数発生器
の出力信号を入力して出口圧力の変化速度の下降時のみ
変化率を制限する第5の変化率制限器と、前記流量検出
器の出力信号を入力してこの信号に応じた信号を出力す
る調節計と、第1の変化率制限器の出力信号と第2の変
化率制限器の出力信号と第3の変化率制限器の出力信号
と第4の変化率制限器の出力信号と第5の変化率制限器
の出力信号のうち1つあるいは複数の出力信号と、前記
調節計の出力信号を入力し、そのうち最大の信号を基に
求めた操作信号を前記調節弁に出力する最大値選択演算
器と、を備えて成ることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the structure of the present invention comprises a compressor which pressurizes a gas sucked from an inlet side and discharges the gas from an outlet side, and sends a gas from an outlet side of the compressor to an inlet side. A first pressure detector for detecting an inlet pressure of a compressor, wherein the control device has a control valve interposed in a recirculating pipe and whose opening degree changes in accordance with an input operation signal; A first change speed calculator for inputting an output signal of the detector and outputting a signal indicating a change speed of the output signal; and inputting an output signal of the same change speed calculator, the direction of the change speed indicates occurrence of surging. A first function generator for calculating and outputting a change component only in the heading direction, and a first function for inputting an output signal of the function generator and limiting a rate of change only when the rate of change of the inlet pressure decreases. Check the change rate limiter and the inlet temperature of the compressor. Temperature detector, a second change speed calculator for inputting an output signal of the detector and outputting a signal indicating a change speed of the output signal, and a changer for inputting an output signal of the change speed calculator. A second function generator that calculates and outputs a change component only when the speed direction is in the direction of the occurrence of surging, and changes only when the change speed of the inlet temperature decreases by inputting the output signal of the function generator A second rate-of-change limiter for limiting the rate, a flow rate detector for detecting a suction flow rate to the compressor, and a second signal for inputting an output signal of the detector and outputting a signal indicating a rate of change of the signal. 3 change speed calculator;
A third function generator that receives an output signal of the same change speed calculator, calculates and outputs a change component only when the direction of the change speed is in the direction of occurrence of surging, and outputs an output signal of the function generator. A third rate-of-change limiter that limits the rate of change only when the rate of change of the suction flow rate is inputted, a speed detector that detects the speed of the compressor, and an output signal of the speed detector. A fourth changing speed calculator for inputting and outputting a signal indicating the changing speed of the output signal, and inputting the output signal of the changing speed calculating device only when the changing speed is in the direction of surging A fourth function generator that calculates and outputs a change component, a fourth change rate limiter that receives an output signal of the function generator and limits the change rate only when the change speed of the rotation speed decreases, A second pressure detector for detecting an outlet pressure of the compressor; And a fifth change speed calculator for outputting a signal indicating the change speed of the output signal, and a direction in which the change speed direction indicates the occurrence of surging by inputting the output signal of the change speed calculator. A fifth function generator for calculating and outputting a change component only when the fifth condition is satisfied, and a fifth change rate for inputting an output signal of the function generator and limiting the change rate only when the rate of change of the outlet pressure decreases. A limiter, a controller that receives an output signal of the flow rate detector and outputs a signal corresponding to the signal, an output signal of the first rate-of-change limiter, and an output signal of the second rate-of-change limiter. One or more of the output signal of the third rate-of-change limiter, the output signal of the fourth rate-of-change limiter, the output signal of the fifth rate-of-change limiter, and the output signal of the controller Input, and output the operation signal obtained based on the largest signal to the control valve. A maximum value selecting calculation unit that, characterized in that it comprises an.
【0015】[0015]
【作用】上記手段により、第1及び第2の圧力検出器で
圧縮機の入口圧力Ps及び出口圧力Pdが検出され、ま
た温度検出器で圧縮機の入口温度Tsが検出され、また
流量検出器で圧縮機の入口流量qが検出され、また回転
数検出器で圧縮機の回転数nが検出され、それぞれの検
出器の出力信号はそれぞれの変化速度演算器へ送られ
る。それぞれの変化速度演算器でそれぞれの検出値の変
化速度が演算され、それぞれの関数発生器へ送られる。
それぞれの関数発生器の出力信号はそれぞれの変化率制
限器へ送られる。それぞれの変化率制限器では、関数発
生器の出力信号の変化率が一定値以上であった場合、既
定の変化率とする演算を行い、最大値選択演算器へ送ら
れる。また前記流量検出器からの出力信号は、流量調節
計へ送られる。流量調節計では、流量検出器からの信号
qを制御信号として入力し、その操作信号fcを最大値
選択演算器へ送られる。最大値選択演算器では、変化率
制限器からの信号の一つあるいは複数の信号と流量調節
計の出力信号の中から最大値を選択し、調節弁の操作信
号を出力し、その信号は調節弁へ送られる。調節弁は入
力に応じて弁開度を調節する。このようにして、圧縮機
はサージング領域に入らずに運転することができる。According to the above-mentioned means, the inlet pressure Ps and the outlet pressure Pd of the compressor are detected by the first and second pressure detectors, the inlet temperature Ts of the compressor is detected by the temperature detector, and the flow rate detector is detected. Detects the inlet flow rate q of the compressor, the rotational speed detector detects the rotational speed n of the compressor, and the output signals of the respective detectors are sent to the respective change speed calculators. The change speed of each detected value is calculated by each change speed calculator and sent to each function generator.
The output signal of each function generator is sent to a respective rate limiter. When the rate of change of the output signal of the function generator is equal to or more than a certain value, each rate-of-change limiter performs an operation for setting a predetermined rate of change, and sends the result to the maximum value selection calculator. An output signal from the flow detector is sent to a flow controller. In the flow controller, a signal q from the flow detector is input as a control signal, and the operation signal fc is sent to the maximum value selection calculator. The maximum value selection calculator selects the maximum value from one or more of the signals from the rate-of-change limiter and the output signal of the flow controller, outputs the control valve operation signal, and outputs the control signal. Sent to the valve. The control valve adjusts the valve opening according to the input. In this way, the compressor can be operated without entering the surging region.
【0016】[0016]
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお従来技術と同一機能を果す部分には同一
符号を付し、重複する説明は省略し、本発明に関する部
分を主体に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those of the conventional technology, duplicate descriptions are omitted, and portions related to the present invention will be mainly described.
【0017】図1は実施例の全体構成系統図である。同
図に示すように本実施例では、圧縮機1の入口圧力Ps
を検出するため入口部に第1の圧力検出器12が設けら
れ、また、圧縮機1の入口温度Tsを検出するため入口
部に温度検出器23が設けられ、また圧縮機1の入口流
量qを検出するため入口部に流量検出器10が設けら
れ、また圧縮機1の回転数nを検出するため回転数検出
器22が設けられ、また圧縮機1の出口圧力Pdを検出
するため出口部に第2の圧力検出器21が設けられ、そ
れぞれの検出器12,23,10,22,21の出力
は、それぞれの変化速度演算器24,25,26,2
7,28へ送られる。それぞれの変化速度演算器24,
25,26,27,28の出力はそれぞれの関数発生器
29,30,31,32,32へ送られる。それぞれの
関数発生器29,30,31,32,33の出力は、そ
れぞれの変化率制限器34,35,36,37,38へ
送られる。それぞれの変化率制限器34,35,36,
37,38の出力は、すべて最大値選択演算器39へ送
られる。また流量調節計11の出力feも最大値選択演
算器39へ送られる。最大値選択演算器39では、入力
された信号の中で最大値を選択し、選択した信号が配管
7に設置された調節弁6へ送られる。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, the inlet pressure Ps of the compressor 1
A first pressure detector 12 is provided at the inlet to detect the pressure, a temperature detector 23 is provided at the inlet to detect the inlet temperature Ts of the compressor 1, and an inlet flow rate q of the compressor 1 is provided. A flow rate detector 10 is provided at the inlet for detecting the pressure, a speed detector 22 is provided for detecting the speed n of the compressor 1, and an outlet is provided for detecting the outlet pressure Pd of the compressor 1. Is provided with a second pressure detector 21, and outputs of the respective detectors 12, 23, 10, 22, and 21 are output from respective change speed calculators 24, 25, 26, and 2.
7, 28. Each change speed calculator 24,
The outputs of 25, 26, 27, 28 are sent to respective function generators 29, 30, 31, 32, 32. The outputs of the respective function generators 29, 30, 31, 32, 33 are sent to respective rate-of-change limiters 34, 35, 36, 37, 38. Each change rate limiter 34, 35, 36,
The outputs of 37 and 38 are all sent to the maximum value selection calculator 39. The output fe of the flow controller 11 is also sent to the maximum value selection calculator 39. The maximum value selection calculator 39 selects the maximum value from the input signals, and sends the selected signal to the control valve 6 installed in the pipe 7.
【0018】以上の構成において、第1の圧力検出器1
2で圧縮機1の入口圧力Psが検出され、変化速度演算
器24へ送られる。変化速度演算器24で入口圧力の変
化速度Ps′が演算され、関数発生器29へ送られる。
関数発生器29で入口圧力のサージングへの変化方向に
ついてのみ入口圧力の変化速度成分を演算し、変化率制
限器34へ送られる。変化率制限器34で入口圧力の変
化速度の下降時のみ変化率を制限するように演算し、最
大値選択演算器39へ送られる。In the above configuration, the first pressure detector 1
At 2, the inlet pressure Ps of the compressor 1 is detected and sent to the change speed calculator 24. The change speed calculator 24 calculates the change speed Ps ′ of the inlet pressure and sends it to the function generator 29.
The function generator 29 calculates the change rate component of the inlet pressure only in the change direction of the inlet pressure to the surging, and sends the calculated change rate component to the change rate limiter 34. The rate-of-change limiter 34 calculates so as to limit the rate of change only when the rate of change of the inlet pressure decreases, and sends it to the maximum value selection calculator 39.
【0019】また、温度検出器23で圧縮機1の入口温
度Tsが検出され、変化速度演算器25へ送られる。変
化速度演算器25で入口温度Tsの変化速度Ts′が演
算され、関数発生器30へ送られる。関数発生器30で
入口温度Tsのサージングへの変化方向についてのみ変
化速度成分を演算し、変化率制限器35へ送られる。変
化率制限器35で入口温度の変化速度の下降時のみ変化
率を制限するように演算し、最大値選択演算器39へ送
られる。The temperature detector 23 detects the inlet temperature Ts of the compressor 1 and sends it to the change speed calculator 25. The change speed Ts' of the inlet temperature Ts is calculated by the change speed calculator 25 and sent to the function generator 30. The function generator 30 calculates the change speed component only for the change direction of the inlet temperature Ts to the surging, and sends it to the change rate limiter 35. The change rate limiter 35 calculates so as to limit the change rate only when the change rate of the inlet temperature decreases, and sends it to the maximum value selection calculator 39.
【0020】また、流量検出器10で圧縮機1の入口流
量qが検出され、変化速度演算器26へ送られる。変化
速度演算器26で入口流量の変化速度q′が演算され、
関数発生器31へ送られる。関数発生器31で入口流量
のサージングへの変化方向だけの入口流量の変化速度成
分を演算し、変化率制限器36へ送られる。変化率制限
器36で入口流量の変化速度の下降時のみ変化率を制限
するように演算し、最大値選択演算器39へ送られる。The flow rate detector 10 detects the flow rate q of the inlet of the compressor 1 and sends it to the change speed calculator 26. The change speed calculator 26 calculates the change speed q 'of the inlet flow rate,
Sent to function generator 31. The function generator 31 calculates the change rate component of the inlet flow rate only in the change direction of the inlet flow rate to the surging, and sends it to the change rate limiter 36. The change rate limiter 36 calculates so as to limit the change rate only when the change rate of the inlet flow rate decreases, and sends it to the maximum value selection calculator 39.
【0021】また、回転数検出器22で圧縮機1の回転
数nが検出され、変化速度演算器27へ送られる。変化
速度演算器27で回転数nの変化速度n′が演算され、
関数発生器32へ送られる。関数発生器32で回転数n
のサージングへの変化方向だけの回転数の変化速度成分
を演算し、変化率制限器37へ送られる。変化率制限器
37で回転数nの変化速度の下降時のみ変化率を制限す
るように演算し、最大値選択演算器39へ送られる。The rotation speed detector 22 detects the rotation speed n of the compressor 1 and sends it to the change speed calculator 27. A change speed calculator 27 calculates a change speed n ′ of the rotation speed n,
It is sent to the function generator 32. Number of rotations n by function generator 32
The change rate component of the number of rotations in only the direction of change to surging is calculated and sent to the change rate limiter 37. The change rate limiter 37 performs an operation so as to limit the change rate only when the change speed of the rotation speed n decreases, and sends the result to the maximum value selection calculator 39.
【0022】また、第2の圧力検出器21で圧縮機1の
出口圧力Pdが検出され、変化速度演算器28へ送られ
る。変化速度演算器28で出口圧力の変化速度Pd′が
演算され、関数発生器33へ送られる。関数発生器33
で出口圧力のサージングへの変化方向だけの出口圧力の
変化速度成分を演算し、変化率制限器38へ送られる。
変化率制限器38で出口圧力の変化速度の下降時のみ変
化率を制限するように演算し、最大値選択演算器39へ
送られる。Further, the outlet pressure Pd of the compressor 1 is detected by the second pressure detector 21 and sent to the change speed calculator 28. The change speed calculator 28 calculates the change speed Pd ′ of the outlet pressure and sends it to the function generator 33. Function generator 33
, The change rate component of the outlet pressure in only the direction in which the outlet pressure changes to surging is calculated and sent to the change rate limiter 38.
The rate-of-change limiter 38 calculates so as to limit the rate of change only when the rate of change of the outlet pressure decreases, and sends it to the maximum value selection calculator 39.
【0023】また、流量調節計11の出力fcは、最大
値選択演算器39へ送られる。最大値選択演算器39
で、入力された信号の中で最大値を選択することによ
り、急速なサージングへの変化にも対応し、サージング
領域に入らずに運転するような操作信号を出力し、その
信号は調節弁6へ送られる。調節弁6は入力に応じて弁
開度を調節する。The output fc of the flow controller 11 is sent to a maximum value selection calculator 39. Maximum value selection calculator 39
By selecting the maximum value from among the input signals, an operation signal is output which responds to a rapid change to surging and operates without entering the surging region. Sent to The control valve 6 adjusts the valve opening according to the input.
【0024】図2に示すように変化速度演算器24,2
5,26,27,28はフィルタと微分演算器で構成さ
れている。また関数発生器29,30,31,32,3
3は図3(a)(b)(c)(d)(e)に示す特性を
有している。As shown in FIG. 2, the change speed calculators 24 and 2
Reference numerals 5, 26, 27, and 28 each include a filter and a differentiator. Also, function generators 29, 30, 31, 32, 3
3 has the characteristics shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, and 3E.
【0025】関数発生器29,30,31,32,33
の出力は各状態量の変化速度の方向が、サージング発生
に向かう方向のときのみ、1を出力する。つまり、入口
圧力Psを例にとると、サージング領域に近づくことは
昇圧比(=出口圧力/入口圧力)が大きくなることを意
味する。出口圧力が一定であるとすると、入口圧力が小
さくなると、サージング領域に近づく。つまり、入口圧
力の変化速度Ps′が負の方向へ向いたときにサージン
グ領域に近づくことから、関数発生器29は、変化速度
Ps′が負になったときに1を出力する。Function generators 29, 30, 31, 32, 33
Is output only when the direction of the change speed of each state quantity is in the direction toward the occurrence of surging. That is, taking the inlet pressure Ps as an example, approaching the surging region means that the pressure increase ratio (= outlet pressure / inlet pressure) increases. Assuming that the outlet pressure is constant, as the inlet pressure decreases, it approaches the surging region. In other words, the function generator 29 outputs 1 when the change speed Ps 'becomes negative because the approach speed approaches the surging region when the change speed Ps' of the inlet pressure is directed in the negative direction.
【0026】他の状態量も同様で、入口温度Tsの場合
は、入口温度変化速度Ts′が上昇する方向、入口流量
の場合は、入口流量変化速度q′が減少する方向、回転
数の場合は、回転数変化速度n′が下降する方向、出口
圧力Pdの場合は、出口圧力変化速度Pd′が上昇する
方向でそれぞれの関数発生器30,31,32,33は
1を出力する。The same applies to other state variables. In the case of the inlet temperature Ts, the inlet temperature change speed Ts 'increases, in the case of the inlet flow, the inlet flow change speed q' decreases, and in the case of the rotation speed. The function generators 30, 31, 32, and 33 output 1 in the direction in which the rotational speed change speed n 'decreases, and in the case of the outlet pressure Pd, the outlet pressure change speed Pd' increases.
【0027】図4に変化率制限器34,35,36,3
7,,38の例を示す。変化率制限器は、入力信号であ
る関数発生器29,30,31,32,33の出力信号
yの変化率、すなわち入力信号yの微係数y′が負の方
向で変化率の既定値以上になったとき既定値相当分を減
算した値をzとして出力するものである。即ち、次式
(1)(2)の関係で出力zが決る。FIG. 4 shows the change rate limiters 34, 35, 36, 3
7, 38 are shown. The rate-of-change limiter has a rate of change of the output signal y of the function generators 29, 30, 31, 32, and 33, which is an input signal, that is, a differential coefficient y 'of the input signal y is greater than a predetermined value of the rate of change in the negative direction. When the value becomes, a value obtained by subtracting the value corresponding to the default value is output as z. That is, the output z is determined by the following equations (1) and (2).
【0028】[0028]
【数1】 (Equation 1)
【0029】ここで、図5,図6を参照して、圧縮機1
の運転がサージング方向に変化したときの挙動について
説明する。Here, referring to FIG. 5 and FIG.
The behavior when the operation of the vehicle changes in the surging direction will be described.
【0030】まず、横軸に時間、縦軸に状態量(圧力、
流量など)を示す図6を基に説明する。First, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents state quantities (pressure,
The flow rate will be described with reference to FIG.
【0031】圧縮機1は運転中であり、A点に至るまで
は入口圧力、出口圧力、流量、及び回転数は定格にあ
る。このとき、コンプレッサ流量は設定値よりも大きい
ので、調節弁6の開度は全閉となっている。The compressor 1 is in operation, and the inlet pressure, the outlet pressure, the flow rate, and the rotation speed are rated up to the point A. At this time, since the compressor flow rate is larger than the set value, the opening of the control valve 6 is fully closed.
【0032】A点において圧縮機1の出口圧力が急速に
上昇したとする。この原因としては、圧縮機1の下流側
のプロセスが停止したために、プロセスの消費流量が急
速に減少したにもかかわらず、圧縮機1の回転数が定格
一定であるために出口圧力が急速に上昇した、などが挙
げられる。It is assumed that the outlet pressure of the compressor 1 increases rapidly at the point A. The reason for this is that, although the process downstream of the compressor 1 is stopped, the outlet pressure is rapidly increased because the rotation speed of the compressor 1 is constant even though the consumption flow rate of the process is rapidly reduced. And so on.
【0033】その後、出口圧力は急速に上昇し、流量は
急速に減少する。E点では、出口圧力の急速な上昇に伴
い、出口圧力の変化速度演算器28によって出口圧力の
上昇方向への変化速度が出力され、関数発生器33によ
って正方向変化速度であるため、変化速度に合う信号が
出力され、更に変化率制限器38によって信号の変化速
度方向が正方向(上昇方向)であるため、関数発生器3
3の出力信号そのままが出力され、最大値選択演算器3
9に入力される。Thereafter, the outlet pressure increases rapidly and the flow rate decreases rapidly. At point E, the outlet pressure change speed calculator 28 outputs the outlet pressure change speed in the rising direction with the rapid rise of the outlet pressure, and the function generator 33 outputs the change speed in the forward direction. Are output, and the rate of change of the signal is in the positive direction (ascending direction) by the rate-of-change limiter 38, so that the function generator 3
3 is output as it is, and the maximum value selection arithmetic unit 3
9 is input.
【0034】最大値選択演算器39では、変化率制限器
34,35,36,37,38の出力と、流量調節計1
1の出力から最大値が選択される。このとき、流量調節
計11の出力は、ゲインが小さいために小さく、最大値
選択演算器39では、変化率制限器38の出力が選択さ
れ、調節弁6の開度を調節する。調節弁6は、このため
急速に開度が大きくなる。これにより、出口圧力は、急
速に下降し、流量は急速に増大する。In the maximum value selection calculator 39, the outputs of the rate-of-change limiters 34, 35, 36, 37, 38 and the flow controller 1
The maximum value is selected from the outputs of unity. At this time, the output of the flow controller 11 is small because the gain is small, and the maximum value selection calculator 39 selects the output of the change rate limiter 38 and adjusts the opening of the control valve 6. As a result, the opening of the control valve 6 rapidly increases. This causes the outlet pressure to drop rapidly and the flow to increase rapidly.
【0035】F点では、出口圧力の変化速度が変化速度
演算器28によって出口圧力の下降方向への変化速度が
出力され、関数発生器33によって下降方向への変化の
ため、ゼロが出力される。変化率制限器38では、関数
発生器33の出力信号を入力とするが、入力信号はゼロ
であるため、既定の変化率だけ減少した信号を最大値選
択演算器39に出力する。At point F, the rate of change of the outlet pressure is output by the rate-of-change calculator 28, and the rate of change of the outlet pressure in the descending direction is output. . The change rate limiter 38 receives the output signal of the function generator 33 as an input, but since the input signal is zero, outputs a signal reduced by a predetermined change rate to the maximum value selection calculator 39.
【0036】最大値選択演算器39では、流量調節計1
1の出力が小さいため、変化率制限器38の出力信号が
選択されて調節弁6に出力される。このため、調節弁6
は、開度が徐々に小さくなっていく。これに伴い、出口
圧力も徐々に上昇し、また流量も徐々に減少する。In the maximum value selection calculator 39, the flow controller 1
1 is small, the output signal of the change rate limiter 38 is selected and output to the control valve 6. Therefore, the control valve 6
, The opening gradually decreases. Accordingly, the outlet pressure gradually increases, and the flow rate gradually decreases.
【0037】G点では、流量が設定値よりも小さくな
る。しかし、流量調節計11の出力信号は、変化率制限
器38の出力信号よりも依然として小さいため、出口圧
力は徐々に上昇し、流量は徐々に減少し続ける。At point G, the flow rate becomes smaller than the set value. However, since the output signal of the flow controller 11 is still smaller than the output signal of the change rate limiter 38, the outlet pressure gradually increases and the flow rate continues to decrease gradually.
【0038】H点では、流量調節計11の出力信号が変
化率制限器38の出力信号よりも大きくなるために、最
大値選択演算器39では、流量調節計11の出力信号が
選択され、調節弁6の開度は再び大きくなる。At the point H, the output signal of the flow controller 11 becomes larger than the output signal of the rate-of-change limiter 38, so that the maximum value selection computing unit 39 selects the output signal of the flow controller 11 and adjusts it. The opening of the valve 6 increases again.
【0039】I点では、流量調節計11の出力信号によ
り流量が設定値に保持されるように、調節弁6の開度を
調節している状態である。At the point I, the opening of the control valve 6 is adjusted so that the flow rate is maintained at the set value by the output signal of the flow controller 11.
【0040】A点からI点に致る圧縮機1の運転状態を
圧縮機の性能曲線上に示したのが図5である。図5か
ら、圧縮機1は急速な出口圧力の上昇変化にもかかわら
ず、サージング領域を避けて運転されていることがわか
る。FIG. 5 shows the operating state of the compressor 1 from the point A to the point I on a performance curve of the compressor. From FIG. 5, it can be seen that the compressor 1 is operated while avoiding the surging region despite the rapid change in the outlet pressure.
【0041】なお上記実施例では調節計として流量qを
示す信号が入力される流量調節計を用いたが、その代り
に、入口圧力Psや、昇圧比(出口圧力Pd/入口圧力
Ps)や、回転数nや、昇圧比/流量を示す信号が入力
される調節計を用いてもよい。In the above embodiment, a flow controller to which a signal indicating the flow rate q is input is used as the controller. Instead, an inlet pressure Ps, a pressure increase ratio (outlet pressure Pd / inlet pressure Ps), A controller to which a signal indicating the number of revolutions n or the pressure ratio / flow rate is input may be used.
【0042】また最大値選択演算器39には、変化率制
限器34,35,36,37,38の全ての信号が入力
されなくても、そのうちの一部を入力するようにしても
よい。そのときには使用しない信号の系に当る各検出
器、変化速度演算器、関数発生器、変化率制限器は省略
してよい。Further, even if not all the signals of the rate-of-change limiters 34, 35, 36, 37 and 38 are inputted to the maximum value selection computing unit 39, a part of them may be inputted. At that time, the detectors, the change speed calculators, the function generators, and the change rate limiters corresponding to the signal systems not used may be omitted.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、急速に出口圧力が上昇してもサージ
ング領域に入ることなく圧縮機を運転することができ
る。According to the present invention, the compressor can be operated without entering the surging region even if the outlet pressure rises rapidly as described in detail with the above embodiments.
【図1】本発明の実施例の全体構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】実施例の変化速度演算器を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a change speed calculator according to the embodiment;
【図3】実施例の関数発生器の評価関数を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an evaluation function of the function generator according to the embodiment.
【図4】実施例の変化率制限器を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change rate limiter according to the embodiment.
【図5】実施例の圧縮機の性能曲線と運転軌跡を示す特
性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a performance curve and an operation trajectory of the compressor of the embodiment.
【図6】実施例の状態量の時間変化を示す特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a time change of a state quantity according to the embodiment.
【図7】従来技術の全体構成を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing the entire configuration of a conventional technique.
【図8】従来の圧縮機の性能曲線と運転軌跡を示す特性
図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a performance curve and an operation locus of a conventional compressor.
【図9】従来の状態量の時間変化を示す特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a time change of a state quantity in the related art.
1 圧縮機 2 駆動機 3 配管 4 配管 5 サクションドラム 6 流量調節弁 7 配管 10 流量検出器 11 流量調節計 12 第1の圧力検出器 21 第2の圧力検出器 22 回転数検出器 23 温度検出器 24,25,25,27,28 変化速度演算器 29,30,31,32,33 関数発生器 34,35,36,37,38 変化率制限器 39 最大値選択演算器 Ps 入口圧力 Ts 入口空気温度 q 入口空気流量 n 回転速度 Pd 出口圧力 fc 調節計出力 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Drive 3 Pipe 4 Pipe 5 Suction drum 6 Flow control valve 7 Pipe 10 Flow detector 11 Flow controller 12 First pressure detector 21 Second pressure detector 22 Rotation speed detector 23 Temperature detector 24, 25, 25, 27, 28 Change speed calculator 29, 30, 31, 32, 33 Function generator 34, 35, 36, 37, 38 Change rate limiter 39 Maximum value selection calculator Ps Inlet pressure Ts Inlet air Temperature q Inlet air flow rate n Rotational speed Pd Outlet pressure fc Controller output
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04D 27/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F04D 27/02
Claims (3)
側から吐出する圧縮機と、圧縮機の出口側から入口側に
ガスを環流する配管に介装されており入力される操作信
号に応じて開度が変わる調節弁とを有するプロセス装置
の制御装置において、 圧縮機の入口圧力を検出する第1の圧力検出器と、同検
出器の出力信号を入力してこの出力信号の変化速度を示
す信号を出力する第1の変化速度演算器と、同変化速度
演算器の出力信号を入力して変化速度の方向がサージン
グ発生に向う方向のときにのみ変化成分を演算して出力
する第1の関数発生器と、同関数発生器の出力信号を入
力して入口圧力の変化速度の下降時のみ変化率を制限す
る第1の変化率制限器と、 前記圧縮機の入口温度を検出する温度検出器と、同検出
器の出力信号を入力してこの出力信号の変化速度を示す
信号を出力する第2の変化速度演算器と、同変化速度演
算器の出力信号を入力して変化速度の方向がサージング
発生に向う方向のときにのみ変化成分を演算して出力す
る第2の関数発生器と、同関数発生器の出力信号を入力
して入口温度の変化速度の下降時のみ変化率を制限する
第2の変化率制限器と、 前記圧縮機への吸入流量を検出する流量検出器と、同検
出器の出力信号を入力してこの信号の変化速度を示す信
号を出力する第3の変化速度演算器と、同変化速度演算
器の出力信号を入力して変化速度の方向がサージング発
生に向う方向のときにのみ変化成分を演算して出力する
第3の関数発生器と、同関数発生器の出力信号を入力し
て吸入流量の変化速度の下降時のみ変化率を制限する第
3の変化率制限器と、 前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出器と、同回転
数検出器の出力信号を入力してこの出力信号の変化速度
を示す信号を出力する第4の変化速度演算器と、同変化
速度演算器の出力信号を入力して変化速度の方向がサー
ジング発生に向う方向のときにのみ変化成分を演算して
出力する第4の関数発生器と、同関数発生器の出力信号
を入力して回転数の変化速度の下降時のみ変化率を制限
する第4の変化率制限器と、 前記圧縮機の出口圧力を検出する第2の圧力検出器と、
同検出器の出力信号を入力してこの出力信号の変化速度
を示す信号を出力する第5の変化速度演算器と、同変化
速度演算器の出力信号を入力して変化速度の方向がサー
ジング発生に向う方向のときにのみ変化成分を演算して
出力する第5の関数発生器と、同関数発生器の出力信号
を入力して出口圧力の変化速度の下降時のみ変化率を制
限する第5の変化率制限器と、 前記流量検出器の出力信号を入力してこの信号に応じた
信号を出力する調節計と、 第1の変化率制限器の出力信号と第2の変化率制限器の
出力信号と第3の変化率制限器の出力信号と第4の変化
率制限器の出力信号と第5の変化率制限器の出力信号の
うち1つあるいは複数の出力信号と、前記調節計の出力
信号を入力し、そのうち最大の信号を基に求めた操作信
号を前記調節弁に出力する最大値選択演算器と、を備え
て成ることを特徴とする圧縮機の制御装置。1. A compressor which pressurizes a gas sucked in from an inlet side and discharges the gas from an outlet side, and a pipe which recirculates gas from an outlet side to an inlet side of the compressor to interpose an operation signal inputted thereto. A first pressure detector for detecting an inlet pressure of a compressor, and an output signal of the detector for inputting an output signal of the detector. And a first change speed calculator for outputting a signal indicating the change in speed and a change component calculated and output only when the output signal of the change speed calculator is input and the direction of the change speed is in the direction toward the occurrence of surging. No. 1 function generator, a first change rate limiter that receives an output signal of the function generator and limits the rate of change only when the rate of change of the inlet pressure decreases, and detects the inlet temperature of the compressor. Input the temperature detector and the output signal of the detector A second change speed calculator for outputting a signal indicating the change speed of the output signal of the first and second shift speed calculators, and a change component is input only when the output speed of the change speed calculator is equal to the direction of the surging. A second function generator that calculates and outputs the output, a second change rate limiter that receives an output signal of the function generator and limits the rate of change only when the rate of change of the inlet temperature decreases, and the compressor. A flow rate detector for detecting the flow rate of suction into the apparatus, a third change rate calculator for receiving an output signal of the detector and outputting a signal indicating a change rate of the signal, and an output signal of the change rate calculator And a third function generator for calculating and outputting a change component only when the direction of the change speed is in a direction toward the occurrence of surging, and a change speed of the suction flow rate by inputting an output signal of the function generator. Third rate-of-change limiter that limits the rate of change only at the time of falling A rotation speed detector for detecting a rotation speed of the compressor, a fourth change speed calculator for receiving an output signal of the rotation speed detector and outputting a signal indicating a change speed of the output signal; A fourth function generator for inputting the output signal of the change speed calculator and calculating and outputting the change component only when the direction of the change speed is in the direction of the occurrence of surging; and inputting the output signal of the function generator A fourth rate-of-change limiter that limits the rate of change only when the rate of change in the number of revolutions falls; a second pressure detector that detects the outlet pressure of the compressor;
A fifth changing speed calculator for inputting an output signal of the detector and outputting a signal indicating a changing speed of the output signal; and a surging occurs in a changing speed direction by inputting the output signal of the changing speed calculator. A fifth function generator for calculating and outputting a change component only in the direction toward the second direction, and a fifth function for inputting an output signal of the function generator and limiting the rate of change only when the rate of change of the outlet pressure decreases. A rate-of-change limiter, a controller that receives an output signal of the flow rate detector and outputs a signal corresponding to the signal, and an output signal of the first rate-of-change limiter and a second rate-of-change limiter. One or more output signals of the output signal, the output signal of the third rate-of-change limiter, the output signal of the fourth rate-of-change limiter, and the output signal of the fifth rate-of-change limiter; Input the output signal and adjust the operation signal obtained based on the largest signal among them Control device of a compressor, characterized in that it comprises an, a maximum value selecting calculation for outputting a.
量検出器の出力信号の代りに、出力圧力を示す信号か、
出口圧力を入口圧力で除算した昇圧比を示す信号か、圧
縮機の回転数を示す信号か、昇圧比を流量で除算した値
を示す信号のいずれかの信号が入力されることを特徴と
する圧縮機の制御装置。2. The controller according to claim 1, wherein, instead of the output signal of the flow rate detector, a signal indicating an output pressure is provided to the controller.
A signal indicating one of a signal indicating a pressure increase ratio obtained by dividing the outlet pressure by the inlet pressure, a signal indicating the number of revolutions of the compressor, and a signal indicating a value obtained by dividing the pressure increase ratio by the flow rate is input. Control device for compressor.
率制限器の出力信号のうち最大値選択演算器に入力され
ない信号に関する各検出器、変化速度演算器、関数発生
器及び変化率制限器が省略されていることを特徴とする
圧縮機の制御装置。3. The detector according to claim 1, wherein each of the detectors, the change rate calculator, the function generator, and the change rate of the output signals of the first to fifth change rate limiters that are not input to the maximum value selection calculator are provided. A control device for a compressor, wherein a limiter is omitted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21254492A JP2948421B2 (en) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | Compressor control device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21254492A JP2948421B2 (en) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | Compressor control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0658295A JPH0658295A (en) | 1994-03-01 |
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Family
ID=16624443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21254492A Expired - Lifetime JP2948421B2 (en) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | Compressor control device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2948421B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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US6990814B2 (en) * | 2003-12-18 | 2006-01-31 | Caterpillar Inc. | Engine turbocharger control management system |
DE102009004376B4 (en) * | 2009-01-12 | 2016-06-16 | Man Diesel & Turbo Se | Method and system for controlling a turbocompressor network |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP21254492A patent/JP2948421B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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