JP3002118B2 - 圧縮機の運転方法 - Google Patents

圧縮機の運転方法

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JP3002118B2
JP3002118B2 JP7227880A JP22788095A JP3002118B2 JP 3002118 B2 JP3002118 B2 JP 3002118B2 JP 7227880 A JP7227880 A JP 7227880A JP 22788095 A JP22788095 A JP 22788095A JP 3002118 B2 JP3002118 B2 JP 3002118B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数台の圧縮機の
作動状態を負荷変動に応じて制御する圧縮機の運転方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、空気圧縮機の吐出部に圧力センサ
と流量センサとを設けるとともに、上記圧力センサから
の圧力信号に基づき圧縮機より負荷への供給圧力の変化
値を算出する圧力変化算出部と、上記流量センサからの
流量信号に基づき圧縮機からの吐出流量と負荷への供給
流量との差である過不足流量を算出する過不足流量算出
部と、上記過不足流量と上記吐出流量とから負荷への上
記供給流量を算出する供給流量算出部とを備えた圧縮機
の台数制御装置が公知である(特公平2−61634号
公報)。この台数制御装置を用いた運転方法は、同一容
量の複数台の圧縮機に対して適用され、上記圧力センサ
による検出圧力に基づき上記圧力変化算出部で微小時間
の間での上記吐出部における圧力変化、即ちΔP/Δt
が算出されるようになっている。また、上記過不足流量
算出部で上記微小時間Δtに対する上記圧力変化の割合
ΔP/Δtから、上記吐出部からの流量と負荷への流量
との間の過不足流量ΔQが算出される。
【0003】即ち、圧縮機の吐出部から負荷に至る配管
やリザーブタンク等のバッファの容量をVとすると、上
記過不足流量ΔQは、次式 ΔQ=(ΔP/Δt)・(V/1.033) より求められる。一方、上記流量センサによる検出流量
Qと上記過不足流量ΔQとから、上記供給流量算出部で
上記負荷への供給流量Q′(=Q−ΔQ)が算出される。
このようにして、この供給流量Q′を求めることによ
り、効果的な圧縮機の台数制御を行うことが意図されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の台数制御装
置を用いた運転方法の場合、同一容量の圧縮機の台数制
御しかできないだけでなく、必ずしも消費電力が最小の
状態で運転されるとは言えない等の問題がある。また、
負荷への供給流量を算出するために上記吐出部に圧力セ
ンサ、および流量センサを設ける必要がある。さらに、
圧縮機の台数制御のために負荷への供給流量を算出しな
ければならない等の問題がある。本発明は、斯る従来の
問題を解決することを課題としてなされたもので、容量
および消費電力等の特性の異なる圧縮機群に対して、消
費電力を最小にしつつ負荷に対して過不足のない量の圧
縮ガスを供給することを可能とした圧縮機の運転方法を
提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、異なる容量のそれぞれについて複数の容
量調整機能付き圧縮機を並列に接続して、各圧縮機から
吐出された圧縮ガスをリザーブタンクに導き、ここから
負荷に供給するガス圧送設備の上記リザーブタンク内の
圧力を一定の範囲内に保つようにするために起動圧縮機
の台数の増減、起動圧縮機の容量調節を行う圧縮機の運
転方法において、上記増減を行う場合、圧縮機から上記
リザーブタンクへの吐出流量に対する消費電力が最小に
なる圧縮機を選択し、新たに圧縮機を追起動する場合、
および圧縮機の容量を調節する場合には、上記の容量調
整機能付き圧縮機の全てのうちの最小容量の圧縮機を優
先的に選択するとともに、容量調節する圧縮機は1台以
下とする一方、起動された同一容量の複数台の圧縮機が
存在する場合であって、かつこれらの圧縮機による消費
電力に比して、これよりも大容量の圧縮機1台の消費電
力が少なくなる場合には上記この複数台の圧縮機に代え
て上記大容量の圧縮機1台を起動させるようにした。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態を図
面にしたがって説明する。図1は、本発明に係る圧縮機
の運転方法が適用されるガス圧送設備を示し、大容量の
圧縮機A1,A2,……,An、小容量の圧縮機a1,a2,…
…,anが設けてある。各圧縮機の吐出流路は1本の流路
に合流して、レシーバタンク1に至り、レシーバタンク
1からは負荷に至る流路が延びている。各圧縮機からレ
シーバタンク1に至る間(レシーバタンク1を含む)、例
えば本実施例では、レシーバタンク1に圧力検出器2が
設けてある。この圧力検出器2は、レシーバタンク1の
内部圧力が低下して第1の設定圧力であるPSLL
(例:5.5kgf/cm2)に達するとオンの状態に
なる圧力スイッチと、上記内部圧力が低下してPSLL
よりも高い第2の設定圧力であるPSL(例:5.8k
gf/cm2)に達するとオンの状態になる圧力スイッ
チと、上記内部圧力が上昇してPSLよりも高い第3の
設定圧力であるPSH(例:6.8kgf/cm2)に
達するとオンの状態になる圧力スイッチを備えている。
【0007】そして、これらの圧力スイッチからのオン
オフ信号は制御部3に入力され、この信号に基づき、制
御部3により、以下に詳述するように、上記各圧縮機に
対して起動/停止、ロード/アンロード運転の指示の信
号が与えられ、起動圧縮機の台数制御、容量調節が行わ
れるように形成してある。今、一例として、圧縮機
1,A2,……,Anの100%吐出量を10m3/se
c、圧縮機a1,a2,……,anの100%吐出量を5m3
/secとする。一般的に、圧縮機の軸動力と駆動部の
電動機の効率は、大容量のものの方が小容量のものより
もよい。
【0008】図2は、各圧縮機についての吐出流量(m
3/sec)と消費電力(kw/h)との関係を示した
もので、折曲線Iは大容量の圧縮機A1,A2,……,An
消費電力特性を、折曲線IIは圧縮機a1,a2,……,an
消費電力特性を示している。この例では、大容量の圧縮
機A1,A2,……,Anの場合は、吐出流量が10m3/s
ecまでは1台が運転され、吐出流量がそれ以上(正確
には、吐出流量が10〜20m3/secの範囲)では
2台が運転される。一方、小容量の圧縮機a1,a2,…
…,anの場合は、吐出流量が5m3/secまでは1台
が運転され、吐出流量が5〜10m3/secの間では
2台が運転され、吐出流量が10m3/sec以上(正
確には、吐出流量が10〜15m3/secの範囲)で
は3台が運転されることとなる。
【0009】そして、この例では2本の線は交点Sで示
すように吐出流量が5m3/secの所で交わり、吐出
流量がこの5m3/secの状態に至るまでは圧縮機a
1〜anのいずれかを運転している方が消費電力が少な
く、吐出流量が5〜10m3/secの範囲では、圧縮
機A1〜Anのいずれかを運転している方が消費電力が
少なくて済むことが分かる。吐出流量が10m3以上に
なって起動圧縮機の台数が増える場合については、3,
4台目の小容量圧縮機と2台目の大容量圧縮機につい
て、1,2台目の小容量圧縮機と1台目の大容量圧縮機
についての上記と同様な比較を行い、さらに起動圧縮機
の台数が増えても、以後これと同様の比較の繰り返しと
なる。このような2本の線の交わり方は圧縮機の特性に
より異なり、図3は、折曲線IIIで示すように圧縮機A
1〜Anの消費電力特性が図2に示すものとは異なる場
合の例を示し、吐出流量が7m3/secの所で圧縮機
A1〜Anの消費電力と折曲線IIで示される圧縮機a1
〜anの消費電力の大小関係が入れ替わっている。
【0010】次に、圧縮機A1,A2,……,An、および圧
縮機a1,a2,……,anが図3に示す消費電力特性を有
する場合における圧縮機の運転方法について図4を参照
しつつ説明する。始めに、この運転方法では、最初に起
動する圧縮機、追起動する圧縮機および最初に停止させ
る圧縮機、容量調整運転を始める圧縮機としては、まず
小容量の圧縮機から優先的に選ぶものとし、容量調整運
転が必要な場合でも容量調整運転機は常に1台を超えな
いこととしている。また、この運転方法では、最初に小
容量圧縮機2台までの運転と、大容量圧縮機1台の運転
とのいずれの場合が、消費電力を少なくするかを判断し
て、より消費電力を少なくする場合を選択して運転が行
われる。さらに、追起動する圧縮機が増えても、基本的
には、同じことの繰り返しで、小容量圧縮機3,4台目
までの運転と2台目の大容量圧縮機1台の運転とのいず
れの場合が、消費電力を少なくするかを判断して、消費
電力を少なくする場合を選択して運転が行われ、以後同
様にこの判断、選択の繰り返しとなる。したがって、図
4のフローの前半は、小容量圧縮機2台までの運転状態
と大容量圧縮機1台の圧縮機の運転状態での消費電力の
大小関係が主として判断されることになる。
【0011】まず、ステップ1(S1)で、小容量圧縮
機a1〜anの内のいずれかの圧縮機aiが運転中か否か
判断し、イエスの場合はステップ2(S2)に進み、ノ
ーの場合はステップ4(S4)に進む。なお、図4中、
Yはイエス、Nはノーを表している。ステップ2で、小
容量圧縮機からの吐出流量が7m3/sec以上か否
か、即ち小容量圧縮機の消費電力と大容量圧縮機の消費
電力の大小関係が入れ替わる吐出流量の値以上か否かを
判断し、イエスの場合はステップ3(S3)に進み、ノ
ーの場合はステップ8(S8)に進む。
【0012】ステップ3で、圧縮機Ai(i=1又は2
又は……又はn)、を起動する。このようにする理由
は、総吐出流量が7m3/sec以上の場合には、小容
量圧縮機1台を容量100%の全負荷運転状態で、かつ
他の小容量圧縮機1台を容量40%以上の容量調整運転
状態にあり、大容量圧縮機A1〜Anの内の1台Aiを起
動させた方が消費電力が少なくて済むからである。ステ
ップ4(S4)で、大容量圧縮機からの吐出流量が(7
−β)m3/sec以下か否かを判断し、イエスの場合
はステップ5(S5)に進み、ノーの場合ステップ8に
進む。ここで、βは吐出流量が7m3/sec(容量1
0m3/secの70%)前後で圧縮機a1〜anと圧縮
機A1〜Anが切り換わるので、頻繁な切り換えを防止す
るためのヒステリシスを設けるためである。
【0013】ステップ5で、吐出流量が5m3/sec
以下か否か、即ち圧縮機a1〜anの容量以下か否かを判
断し、イエスの場合ステップ6(S6)に進み、ノーの
場合はステップ7(S7)に進む。ステップ6(S6)
で、小容量圧縮機1台、例えばa1を起動する。このよ
うにする理由は、吐出容量が各圧縮機a1〜anの容量以
下であり、その内の1台を起動すれば十分であるからで
ある。ステップ7(S7)で、小容量圧縮機2台、例え
ば圧縮機a1,a2を起動する。このようにする理由は、
吐出流量が5〜7m3/secであり、圧縮機a1〜an
の内の1台を起動させるだけでは不十分で、この吐出流
量の範囲では小容量圧縮機2台だけ起動すればよく、か
つ大容量の圧縮機A1〜Anの内の1台を起動するよりも
消費電力が少なくなるからである。
【0014】ステップ8で、レシーバタンク1内の圧力
がPSL以下であるか否かを判断し、イエスの場合はス
テップ9(S9)に進み、ノーの場合はステップ12
(S12)に進む。ステップ9(S9)で、容量調整運
転中の圧縮機(容調機)を容量100%(ロード)運転
状態にして、リザーブタンク1内の圧力降下の阻止を図
る。上述したように容調機としては、始めに小容量機が
優先的に選択され、運転中の小容量がない場合には大容
量機から容調機が選択される。ステップ10(S10)
で、レシーバタンク1内の圧力がPSLL以下であるか
否か判断し、イエスの場合はステップ11(S11)に
進み、ノーの場合はステップ1に戻る。ここでは、レシ
ーバタンク1内の圧力が下限許容値以下になっているか
否かを判断している。
【0015】ステップ11で、圧縮機a1〜anの内の1
台を追起動して、レシーバタンク1内の圧力がさらに降
下するのを防止が図られる。ステップ12(S12)
で、レシーバタンク1内の圧力がPSH以上か否かを判
断し、イエスの場合はステップ13(S13)に進み、
ノーの場合はステップ1に戻る。ここでは、ステップ8
でレシーバタンク1内の圧力がPSLまでは降下してい
ないと判断されたので、逆にレシーバタンク1内の圧力
が上昇し過ぎていないか否かを判断している。そして、
圧力上昇が問題となる場合にはステップ13に進み、問
題でない場合はステップ1に戻ることとしている。ステ
ップ13(S13)で、容調機を、無負荷運転状態に切
り換えて、レシーバタンク1へのガス供給量を減少させ
て、レシーバタンク1内の圧力上昇の阻止を図る。
【0016】ステップ14(S14)で、レシーバタン
ク1内の圧力がPSH以上か否かを判断し、イエスの場
合はステップ15(S15)に進み、ノーの場合はステ
ップ1に戻る。ステップ13で圧力上昇の阻止を図った
が、その結果圧力が降下したか否か、再度確認するため
の判断がなされている。ステップ15で、すべての圧縮
機を無負荷運転状態にするとともに、容調機を停止さ
せ、レシーバタンク1へのガス供給を停止する。ステッ
プ13での処置では不十分であったということで、レシ
ーバタンク1内の圧力上昇の阻止のためのより完全な処
置が採られるようになっている。以下、上述したステッ
プの繰り返しとなる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、異なる容量のそれぞれについて複数の容量調
整機能付き圧縮機を並列に接続して、各圧縮機から吐出
された圧縮ガスをリザーブタンクに導き、ここから負荷
に供給するガス圧送設備の上記リザーブタンク内の圧力
を一定の範囲内に保つようにするために起動圧縮機の台
数の増減、起動圧縮機の容量調節を行う圧縮機の運転方
法において、上記増減を行う場合、圧縮機から上記リザ
ーブタンクへの吐出流量に対する消費電力が最小になる
圧縮機を選択し、新たに圧縮機を追起動する場合、およ
び圧縮機の容量を調節する場合には、上記の容量調整機
能付き圧縮機の全てのうちの最小容量の圧縮機を優先的
に選択するとともに、容量調節する圧縮機は1台以下と
する一方、起動された同一容量の複数台の圧縮機が存在
する場合であって、かつこれらの圧縮機による消費電力
に比して、これよりも大容量の圧縮機1台の消費電力が
少なくなる場合には上記この複数台の圧縮機に代えて上
記大容量の圧縮機1台を起動させるようにしてある。
【0018】このため、容量および消費電力等の特性の
異なる圧縮機群を、最小の消費電力で運転させ、かつ負
荷への供給流量を算出するために圧縮機の吐出部に圧力
センサ、流量センサの両センサを併設しなくとも、負荷
に対して過不足のない量の圧縮ガスを供給することが可
能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る圧縮機の運転方法が適用される
ガス圧送設備の全体構成の概略を示す図である。
【図2】 圧縮機の吐出流量と消費電力との関係の一例
を示す図である。
【図3】 圧縮機の吐出流量と消費電力との関係の別の
例を示す図である。
【図4】 本発明に係る運転方法を適用した場合におけ
るフローチャートである。
【符号の説明】
1 レシーバタンク 2 圧力検出器 3 制御部 A1,A2,……,An,a1,a2,……,an 圧縮機

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる容量のそれぞれについて複数の容
    量調整機能付き圧縮機を並列に接続して、各圧縮機から
    吐出された圧縮ガスをリザーブタンクに導き、ここから
    負荷に供給するガス圧送設備の上記リザーブタンク内の
    圧力を一定の範囲内に保つようにするために起動圧縮機
    の台数の増減、起動圧縮機の容量調節を行う圧縮機の運
    転方法において、 上記増減を行う場合、圧縮機から上記リザーブタンクへ
    の吐出流量に対する消費電力が最小になる圧縮機を選択
    し、新たに圧縮機を追起動する場合、および圧縮機の容
    量を調節する場合には、上記の容量調整機能付き圧縮機
    の全てのうちの最小容量の圧縮機を優先的に選択すると
    ともに、容量調節する圧縮機は1台以下とする一方、 起動された同一容量の複数台の圧縮機が存在する場合で
    あって、かつこれらの圧縮機による消費電力に比して、
    これよりも大容量の圧縮機1台の消費電力が少なくなる
    場合には上記この複数台の圧縮機に代えて上記大容量の
    圧縮機1台を起動させることを特徴とする圧縮機の運転
    方法。
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CN116928078B (zh) * 2023-08-10 2024-01-26 广州瑞鑫智能制造有限公司 一种数字能源真空站的节能管理系统及其方法

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