JP3758191B2 - ターボ機械駆動装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は複数のターボ機械を駆動する複数のインバータとその応用装置に関する。
背景技術
ターボ形ポンプ、ターボ形送風機等のターボ機械においては、給水量、風量は運転速度に、給水圧、風圧は運転速度の2乗に、そしてこれらの出力は運転速度の3乗に比例する。このことは負荷量の低減に伴ってその運転速度も下げられることを示しており、これによって省エネルギーを図ることができる等のメリットがある。
従来から複数のインバータを用い、上記複数のターボ機械の吐出し側の圧力をある一定の関係に保つよう速度制御すると共に、これら複数のインバータ、ターボ機械の運転順序及び台数制御を行っている。
そこで、上記複数のターボ機械を複数のインバータで駆動して、速度制御及び運転台数制御すると、比較的容易にその給水量、風量、給水圧、風圧を負荷変動に応じて効率よく制御できる。このため、今後、ますますインバータによる速度制御が普及してくるものと考えられる。
これらのうち、給水装置にインバータを使用した例を第1図〜第3図により説明する。第1図は給水装置の構成図であり、1は水道配水管、2−1、2−2は配水管枝菅、3−1、3−2、3−3、3−4は仕切弁、4−1、4−2はポンプ、5−1、5−2は電動機、6−1、6−2は逆止め弁、7は給水管、8は内部に空気溜まりを有する圧力タンク、9,10はそれぞれポンプ吸込側及びポンプ吐出側の圧力を検出する圧力センサであり、検出部の圧力に応じた電気信号を発する。FS1,FS2はフロースイッチであり、後で述べる第2図、第3図で示す過少水量QS以下でONするフロースイッチである。CNUは制御装置であり、電動機5−1、5−2を可変速駆動するインバータINV1,INV2、漏電保護する漏電しゃ断器ELB1,ELB2から成る動力回路部とリレー回路部R、コントローラCUから構成されている。リレー回路RはトランスTR、安定化電源Z、リレー52X1,52X2、及びこれとコントローラCUとのインターフェースI/Oを備えている。
コントローラCUは演算処理装置CPU(以下、CPUと略す。)、圧力センサ9、10からの信号(アナログ量)をディジタル信号に変換するためのA/D変換器、インバータINV1,INV2に給水系が所望する速度指令信号N1,N2を指令するD/A変換器、コントローラCUに電源を供給するための電源端子E、前述したリレー52X1,52X2を駆動するためのインターフェースI/Oに信号S4を送信するため出力ポートPIO−1を備える。また、同様に第2図、第3図に示すポンプの運転特性に応じて運転するよう設定手段Cにより設定した設定値を読込むための入力ポートPIO−2、漏電しゃ断器ELB1,ELB2のそれぞれが漏電等によりトリップした時に動作する接点ELBAL1,ELBAL2、及びインバータINV1,INV2が過負荷等によりトリップした時に動作する接点INVAL1,INVAL2の状態を読込むための入力ポートPIO−3を備えている。即ち、CPUはこれらの故障状態に応じて、そのポンプを停止させ、休止している他方のポンプへ切替えて運転するよう指令、及びその制御を実行する。
第2図は以上説明した給水装置によって、ポンプ1台を単独、又はポンプ2台を交互に運転する際の運転特性図であり、縦軸に圧力H、横軸に水量Qを取って示す。曲線Aはインバータにより運転速度N3,すなわち100%運転速度でポンプを駆動した場合のQ−H性能曲線である。同様に、曲線B,C,Dはそれぞれ、N2,N1,N0の運転速度でポンプを駆動した時のQ−H性能曲線である。又、曲線Fは管路抵抗曲線であり、例えば使用水量が水量Q1から水量Q0に変化した時、ポンプの吐出し側でこの曲線Fに沿った圧力で給水すれば、末端水栓において給水系が所望の圧力が得られることを示している。尚、前述したインバータINV1,INV2はどのような条件、例えば加減速時間、V/F(出力電圧と出力周波数特性など)で回転するかをコンソールCONS1,CONS2により外部設定してある。即ち、給水装置は曲線F上をO3→O2→O1→O0に沿ってポンプを運転する。
さて、第1図において、漏電しゃ断器ELB1,ELB2を投入し、制御電源用しゃ断器CBを投入すると、制御装置CUの電源が確立し、CPUは予めメモリMに記憶させているプログラムに基き、初期設定を行い、設定手段Cから設定情報を読込み、インバータ及び漏電しゃ断器の状態(故障していないこと)を入力ポートPIO−3より読込み、さらに圧力センサ9、10の信号をA/D変換器を介して読込む。又、予め管路抵抗曲線Fが記憶してあり、給水圧力は、負荷状態が変化した場合、運転速度の変化に対応してこの抵抗曲線Fに沿って変化するようにしてある。こうして運転準備が完了する。この状態で水を使用すると給水圧力が低下し、第2図に示す始動圧力HON以下迄低下すると、CPUは出力ポートPIO−1を介して、インターフェースI/Oへリレー52X1を付勢する信号を出力すると共に、D/A変換器を介して、インバータINV1へ運転速度N1の信号を出力する。これによりインバータINV1が始動し、電動機5−1が駆動する。運転した後は、給水圧力が曲線F上にくるよう圧力センサ10の信号に基づき制御される。使用水量が減少し、ポンプ停止条件が確立すると、CPUは現在出力しているリレー52X1の付勢信号とインバータINV1への速度指令信号N1を解除する。これによりポンプ4−1は停止する。再度、水が使用され、給水圧力HON以下となり始動条件が確立すると、リレー52X2、運転速度N2の信号が発せられ、今度は他方のインバータINV2、電動機5−2、が駆動し、ポンプ4−2を運転する。以後、同様に、切り替え制御が行われ交互運転が行われる。
第3図はポンプ2台を並列運転した時の特性図であり、第2図と同一符号で示すものは同じ意味をもつ。即ち、第2図に示すようにポンプ2台を交互に運転していて、さらに使用水量が増大した場合にはポンプ4−1,4−2を同時に運転する。使用水量がQ3以上となると運転速度N3は最高速度であるため、給水能力が足りず、給水圧力がHLへ低下する。これによりCPUはリレー52X1、52X2、速度N1、N2の信号を共に発する。こうしてインバータINV1,INV2、電動機5−1、5−2、が同時運転となり、ポンプ4−1、4−2が並列運転となる。運転した後は給水圧力が曲線F上にくるよう、圧力センサ10の信号に基づく制御が成される。
第3図に於いて使用水量が減少し、運転速度がN4+N3となり、給水圧力がHHとなると2台のうち1台が停止して単独運転となる。
これらの公知例としては特公平5−231332号公報が参考になる。
このように従来は2台のインバータを駆動するためにこの上位にインバータを制御する主制御装置が必要であった。
上記した従来技術に於いては、次のような問題点があった。すなわち、
(1)従来のシステムでは、2台のインバータが正常であっても、主制御装置が異常で動作しなくなるとシステムダウンとなり断水に陥るという問題があった。
(2)ディュアルインバータでシステム構成する場合は、個々に制御機能を持つため、1台が故障でダウンした場合でも他の1台がバックアップ運転を行える。しかし、個々に制御機能を持つが故にお互いの制御状態を伝えるのが難しくインバータを交互運転及び並列運転するためには、インバータ外部で互いにインターロックを取り、これらの状態を検出して運転指令する必要がある。また、お互いのインターロック信号が多く、制御ロジックが複雑なシステムとなっていた。
発明の開示
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、外付けの周辺装置が不要で、信号取り合いが簡単に行え、小型軽量、低コスト化が実現できるデュアルインバータとその応用装置を得ることにある。
上記の目的を達成するため本発明は、2台のターボ機械と、前記ターボ機械をそれぞれ駆動する2台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、前記インバータは互いに運転状態を示す4種の取り合い信号により連結され、前記複数のセンサーの信号を前記2台のインバータが共通に取り込み且つ前記2台のインバータが互いに前記取り合い信号によりインターロックをとりながら前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置としたものであり、また、2台のターボ機械と、前記ターボ機械を1台毎に駆動する2台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに予め優先機として設定されたインバータが始動し、前記優先機が並列運転起動条件を検出したら該優先機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータを起動させ、前記優先機は並列起動したインバータにより駆動される次発機が並列定速状態になるまで1台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるようにインバータで変速運転し、前記優先機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら前記優先機を停止させることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法としたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のターボ機械駆動装置の構成図である。
第2図はポンプを単独、又は交互に運転する際の運転特性図である。
第3図はポンプ2台並列運転時の運転特性図である。
第4図は本発明によるターボ機械としての給水装置を例示したシステムの全体構成図である。
第5図は本発明によるデュアルインバータの端子詳細と取合い信号の説明を示す。
第6図は本発明による第4図に示す装置の電源立上げ処理の手順を示すタイムチャートである。
第7図は本発明による第4図に示す装置の並列運転の制御方法を示すタイムチャートである。
第8図は本発明による第6図、第7図の処理を実現する為のフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態の概要を説明すると下記のようになる。
専用インバータの信号取り合いに必要な信号内容を極力最小限にし兼用できるところは兼用する。従来からある汎用インバータの持っているI/Oポートをそのまま利用しする。ポンプ運転、停止、並列運転起動の検出、解除の検出を先行するインバータだけで検出することにより相互のインバータ間の複雑な取り合い信号を簡略化し、相互のインターロック信号を最小の信号、好ましくは2つの出力と2つの入力信号で連結し、互いに信号の授受を行う。さらに、これらのインバータは予め設定部により、どのようにインバータを運転するか、あるいは負荷の運転パターンを設定し、どちらを先に運転させるか優先機を設定しておく。このようにして、交互及び並列運転、異常時のリトライ及びバックアップ運転を行うようにする。漏電しゃ断器は主回路の短絡保護及び二次側の漏電保護を行い、主回路をしゃ断する。インバータはターボ機械を駆動し、2重糸で構成され、負荷状態を検出する圧力センサー、過少負荷状態検出手段、吸込側圧力センサーの各信号は直接並列に同一レベルで取り込む。インバータにはそれぞれ予め制御方法、手順を記述したマイクロコンピュータを動作させるソフトウェアプログラムが組み込まれセンサー等の入力信号に従って運転する。使用初期、漏電しゃ断器を投入すると、両インバータの電源が確立し、予め優先機として外部設定されている方が運転を待機する。負荷状態を検出する圧力センサーが予め設定してある始動圧力を検出したら、待機している方のインバータが始動する。過少負荷状態を検出するセンサーがこれを検出し、予め設定してある停止条件が確立したら同インバータが停止し、休止中のインバータは先行機の停止信号により運転可能状態とし、前述した要領で始動、停止を行う。さらに負荷状態を検出する圧力センサが、予め設定してある並列運転圧力状態を検出したら、運転中のインバータは、休止中のインバータに対して並列運転要求信号を出力し、休止中のインバータは、運転可能状態から、並列運転する。さらに、漏電しゃ断器のトリップ、インバータのトリップ発生時には両インバータ間を連結する信号線によりこの状態を互いに伝達し、異常発生側の停止から正常側の運転へと切替え、異常側は内部信号の発生を行いリトライを行う。さらに、インバータの盤面表示部にエラーコードによりこの状態を表示し、外部に信号を発する。この他この表示部を利用して、圧力、電流、電圧、周波数の値を表示する。
以下、本発明の一実施例を図を用いて更に詳細に説明する。
第4図は本発明を給水装置に応用した実施例を示す全体構成図であり、従来技術説明に引用した第1図と同一符号で表わしているものはこれと同じものであるから説明を省く。
同図に於いて、制御装置CNUは漏電しゃ断器ELB1,ELB2、インバータINV1,INV2及びノイズフィルタZCL0,ZCL1,ZCL2を備える。これは、第1図で示したリレー回路部Rと制御装置(ハードウェアとソフトウェアを共に)CUを前述したインバータINV1,INV2に組込んだことによるものである。
即ち、このインバータINV1,INV2は漏電しゃ断器ELB1,ELB2のトリップ信号ALを信号線S1,S2を介して制御盤外部端子へELBトリップ信号として出力する。
フロースイッチFS1又はFS2の信号FS1b、又はFS2bを信号線S4、又はS5を介して端子DI4−COMに入力し、圧力センサ9、10の信号をそれぞれ信号線S6、S7を介して端子AN0,AN1,Lに入力する。尚、この圧力センサ9、10はインバータINV1,INV2に共通に使用するため、両者間を信号線S8により接続する。
インバータINV1,INV2の端子DI1,DI2,DO1,DO2間を信号線S3で接続し、運転状態、故障状態、運転要求などの信号のやり取りを行う。DI3端子は優先機の選択信号としてインバータINV1はCOMと短絡する。
さらに、信号線S9,S10はインバータINV1,INV2の故障を中央の監視盤等へ出力するための信号である。
第5図及び表1にインバータINV1,INV2の取合い信号S3の詳細を示す。なお、表1は本発明によるデュアルインバータの取合い信号の出力状態と制御状態を示す記号表である。
インバータ1、インバータ2のインターロック信号はそれぞれ2本の出力、2本の入力を持っており、この2bitの信号をON・OFFすることにより4種類の状態を相手に知らせることができる。
第5図では出力DO1、DO2の状態を仮に表1に示したA〜Dの状態で現すとすると、状態Aは、DO1、DO2が両方ONの状態で自分が先行運転しているポンプであれば”並列起動要求”信号を示す。
自分が次発ポンプであれば予め設定された最高速一定の状態に達したときに出力される“並列定速状態”信号を示す。これは両方が自動モードで、並列運転を設定されているときに発生する。状態BはDO1がON、DO2がOFF状態で“自動交互(並列)運転中”の状態を示す。状態CはDO1がOFF、DO2がON状態で“自動交互(並列)待機中”の状態を示す。状態Dは、DO1、DO2が両方OFFの状態で“動単独運転モード”、“手動モード”、“故障停止中”、あるいは“電源遮断中”の状態を示し、自分が単独で運転している状態か、又は、交互・並列で運転できない状態を示す。以上の信号により、交互、並列、故障時のバックアップ運転等の取合いを実現させることができる。
その信号の取合いの詳細について第6図、第7図のタイムチャートによって説明する。まず第6図のタイムチャートを使用して、電源立上げ後の交互運転動作及び異常時の動作について説明する。同図の時刻1に於いて、インバータ1の電源が立ち上がり、状態がDからCに変わる。この時、相手インバータ2はまだ電源が立ち上がっていないので、D状態のままである。ポンプ運転可能なのはインバータ1だけなのでインバータ1は自動で単独運転で動作する。時刻2おいてインバータ1はポンプ起動条件を検出しインバータ1は運転する。この時、インバータ1はC状態からB状態を出力し運転中であることを示す。時刻3においてポンプ停止条件を検出して、インバータ1は停止しB状態からC状態を出力する。次に、時刻4においてインバータ2の電源が立ち上がったのでインバータ2はD状態からC状態を出力する。インバータ1はインバータ2がC状態になり交互又は並列運転が可能になったので単独運転から交互、並列運転状態に移る。時刻5においてポンプ起動条件を検出する。このときインバータ1もインバータ2も同じセンサーの信号を取り込んでいるので同時に起動条件は成立するが、インバータ1は優先機に設定されているのでインバータ1が先に起動し、状態CからBを出力する。インバータ2は電源が立ち上がったときにはすでにインバータ1はCの状態なので交互モードになっているが、優先機でない方は起動条件を検出しても運転するのに遅れを持たせることにより、起動条件が同時に成立しても優先機であるインバータ1が先に運転しB状態を出力するので、インバータ2は運転をやめる。このようにタイミングをづらすことにより同時に起動することを防止する。時刻5以降は、先行機、次発機がはっきりしたので、時刻6で停止、時刻7で起動条件が成立しインバータ2が運転する。以降同様に交互運転を行う。時刻10においてインバータ1に故障が発生した場合、インバータ1の状態はBからDになる。このとき停止中のインバータ2はインバータ1の状態がBからDに変化したことで故障と判断し、また、起動条件が検出されているので運転を開始し、状態をCからBへ出力する。インバータ2が運転中時刻11でインバータ1の故障が回復した場合、インバータ1は状態をDからCへ出力し正常な交互運転モードが可能になるので、待機状態になる。時刻12ではインバータ2が停止して、時刻13以後正常な交互運転を行う。
次に、第7図のタイムチャートを使用して、並列運転動作について説明する。同図の時刻1に於いては、図6図の時刻4と同じ状態で、同図の時刻2に於いて、起動条件を検出してたら、第6図の時刻5と同様に、優先機に設定されているインバータ1が先に運転を開始する。時刻3において並列起動条件が成立したらインバータ1はインバータ2が自動運転可能な状態Cであればインバータ2に対して”並列起動要求”Aを出力する。インバータ2はインバータ1が状態Aを出力したのを確認して運転を開始する。このときインバータ2は状態CからBを出力し、設定した速度(好ましくはMAX速度)まで徐々に速度を増していく。インバータ1は時刻3から時刻4までは第3図においてF曲線のO3(1台目吐出側の最高目標圧力の点)を目標値として、吐出圧一定になるように変速運転を行う。時刻4にてインバータ2は設定速度に達したら状態BからAにして“並列定速状態”になったことを出力する。インバータ1はインバータ2の状態Aを確認したら第3図におけるF曲線のO3〜O5上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一定制御に基づいた変速運転を行う。時刻5にてインバータ1が並列解除条件を検出したら、ポンプ4−1を停止させ状態をAからCに出力する。インバータ2はインバータ1がC状態になったのを確認して、定速運転から第3図におけるF曲線のO0〜O3上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一定制御に基づいた変速運転を行う。このようにして以上の信号の取合いにより、先行機だけで起動、並列導入、並列解除、停止条件を検出することができ、制御の一元化を行うことができる。又、この方式により、並列起動の圧力変動を小さく抑えることができ、並列により運転機を切り替えることができる。
次に、第8図のフローチャートを使用して、第6図、第7図のタイムチャートのごとく制御を実現する為の流れを説明する。同図の“○”は自分の状態を出力する記号を示す。“□”は相手の状態がどういう状態に移ったかを記号で示す。800において、予めインバータの外部端子により優先機を決定する。801において、電源が投入されると、802において、強制的に優先機を先行機、優先機でない方を次発機に設定する。803において、始動条件が成立するまで待機中の状態になり、始動条件が成立すると804に処理が移り、ここで先行機か次発機かの設定により処理が分かれる。
先行機の場合は、805において、始動開始し、806で自分が故障かどうかを確認し、正常であれば807において、第3図におけるF曲線のO0〜O3上の目標値で水量の変化に応じた末端圧一定制御を行い、その間808で過少水量条件を確認し、条件が成立すれば809において、停止処理に入る。停止した場合は、822において、先行機から次発機に設定を切替え、交互運転に備える。808で過少水量条件を検出せず、810で並列条件を確認した場合、811で相手状態を確認し、“自動待機中”であれば812で“並列起動要求”を相手に出力し、並列起動させる。813で相手状態を確認し、814〜816で相手が“並列定速状態”になるまで814において、第3図においてF曲線のO3(1台目吐出側の最高目標圧力の点)を目標値とした、吐出圧一定で制御する。相手状態が“並列定速状態”なのを確認できたら818において、第3図におけるF曲線のO3〜O5上の目標値で水量の変化に応じた2台目の末端圧一定で制御を行う。820において、並列解除条件を確認し、条件が成立したら821において、先行機を停止させる。その間817〜820で次発機が故障停止したら、807に戻り1台のみの末端圧一定で制御を行う。819では先行機(自分)の故障状態を確認する。故障あるいは、並列解除で先行機が停止した場合は、過少水量検出停止と同様に822において、先行機から次発機に設定を切替え、次の交互運転に備える。以上が第6図、第7図のタイムチャートを実現する為の先行機としての処理である。
次に、次発機の処理について、804において、次発機と設定された場合823で相手の先行機が運転したか、もしくは運転しているかを確認する。運転している場合は、824において、並列要求があるかを確認し、要求がある場合は826において、並列起動する、。起動したら829において、先行機が停止するまで、一定速で運転する。起動したら加速していき、828において、予め設定された一定速なったら“並列定速状態”を先行機に知らせる。829において、先行機が停止したら、830において、次発機を先行機に設定を切替え、以後は先行機として806に処理を移して末端圧一定制御を行う。また、823〜824で、並列要求待ち状態(自動待機中)において、先行機が故障又は過少水量検出で停止した場合は825において、次発機を先行機に設定を切替え、次の始動に備える。以上が第6図、第7図のタイムチャートを実現する為の次発機としての処理である。
以上の実施例によれば、2台のターボ機械とこれを1台毎に駆動する2台のインバータで構成され、これらのインバータはマイコンが搭載され、状態表示部と制御定数の設定部を備え、前記ターボ機械の負荷状態を検出するセンサー群の信号を取り込んで、予め前記制御定数設定部に負荷状態に基いて運転されるよう設定されており、互いに運転状態と故障状態を示す最少の信号線により連結され、2台のインバータが互いにインターロックをとりながら推定末端圧力一定制御を行うものに於いて、並列起動時の制御では、取合い信号の中に“並列起動要求”信号を設け、先行機が並列運転起動条件を検出したら休止中のインバータに並列起動要求信号を出力して休止中のインバータを起動させ、休止中のインバータが起動したら“自動運転中”信号を出力し、予め設定された加速で徐々に速度を上げ予め定めた一定速度(好ましくは最高速度)まで達したら、“並列定速状態”信号を先行機に対して出力し、先行機は、並列起動したインバータが、“自動運転中”から“並列定速状態”になるまで1台目吐出側の目標圧力が一定になるように変速運転制御し、先行機は、並列起動した次発機が“並列定速状態”運転になったら、2台目吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、また、並列解除時の制御では、並列運転中、次発機は定速運転を行っているので、推定末端圧力一定で変速運転している先行機は、自分の回転数と負荷側の圧力により、予め設定されていた並列解除条件を検出でき、並列解除条件としては、先行機が最低速度に達したら圧力を監視し停止圧力になったら先行機を停止させ、次発機に対して出力し、定速運転している次発機は、“自動待機中”信号を受信したら定速運転から予め設定された1台目吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転するので、デュアルインバータであっても先行する1台のインバータのみで並列運転の起動、停止条件を検出することが可能になった。
また、並列起動時の過渡状態の制御では、先行機が並列運転起動条件を検出したら休止中のインバータに起動要求をかけ、休止中のインバータを起動させ、先行機は、並列起動したインバータが、並列定速状態になるまで1台目吐出側の最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるように変速運転し、先行機は、並列起動した次発機が並列定速状態運転になったら、2台目吐出側目標圧力に沿って吐出目標圧力を変化させながら、推定末端圧力一定制御になるように変速運転するので、並列起動時の過渡状態の不安定時に次発機が安定状態になるまで先行機の吐出側目標圧力を更新しないことにより制御状態が発散することを押さえ安定した圧力制御を行える効果がある。
また、2台のインバータを連結する信号の中に、故障で停止であるものも含むようにし、この信号をインバータの電源遮断で出力される状態と同一の状態で表すことにより漏電遮断器のトリップ信号を個別に取り込むことなく故障飛び越しすることが可能になった。
また、モードスィッチを設け、手動−切−自動の信号を2台のインバータの外部入力端子に接続し、第4図において、DI5をON、DI6をOFFにすることで“自動”、DI5をOFF、DI6をONにすることで“手動”、DI5、DI6を両方OFF又はONすることで“切”、となるように意味付けすることにより2台のインバータの制御状態を同一にすることが可能になった。
また、2台のインバータのうちどちらか一方のある1つの外部入力端子を例えば短絡して“優先機”とすることにより、電源投入時又は停電の復電時の同時運転の誤動作が防止でき、外部端子を利用することにより優先機の設定が容易にできるようになった。
また、第1系統と第2系により完全2重系システムを構成し故障バックアップを取っているので、より一層信頼性を向上することができるようになった。
また、予めインバータには負荷運転パターンにより運転するようプログラムが搭載されており、これに基いて、運転されるよう前記インバータの設定部により設定されており、負荷状態検出手段が始動圧力を検出した時に、優先機として設定されたインバータが始動し、過少負荷検出手段が過少負荷状態を検出し停止条件が確立したら停止するようにしたので、2台のインバータの取合いに、外付けの通信回路部及び複雑な取合いのロジックを必要とせず交互運転又は交互・並列運転を行うことができるので、制御装置が簡略化され、小形軽量で且つ、低コスト化が実施できる。さらに、部品点数が削減されるので信頼性が向上する。また、主回路の短絡及び漏電は漏電しゃ断器により、これ以外の負荷側の故障状態はインバータの内部状態量の変化により、インバータ自身が監視しているため、簡単で確実に異常時の切替え運転が可能となる。更に、予め優先機をインバータで外部設定可能として起動タイミングをずらしてあるので、運転順序が乱れることがない(停電復帰時など)。
更にまた、故障時リトライ動作を付加してあるので、故障状態を確実に検出できる。
更にまた、負荷状態を検出する圧力センサー、吸込側圧力を検出する圧力センサーを2台のインバータで共有できるようにしたので簡単・安価となる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、2台のインバータで最小の信号取合いでインバータ間の信号授受を行い、連係して運転できるようにしたため、外付けの制御装置が不要で、簡単、小形軽量、低コスト化を図ることのできるターボ機械駆動装置とその応用装置を得ることができる。
Claims (6)
- 少なくとも2台のターボ機械と、
前記ターボ機械をそれぞれ駆動する少なくとも2台のインバータと、
前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーと
を備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置であって、
前記インバータは互いに運転状態を示す少なくとも4種の取り合い信号により連結され、
前記複数のセンサーの信号を少なくとも前記2台のインバータが共通に取り込み
且つ少なくとも前記2台のインバータが互いに前記取り合い信号により少なくとも運転停止、単独運転、交互運転、並列運転を判断して前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、
前記4種の取り合い信号は、
前記インバータのうち運転中の一方のインバータから休止中の他方のインバータに起動要求をかけ前記休止中のインバータを起動させる並列起動要求信号と、
運転中の前記一方のインバータに続いて休止中の前記他方のインバータが起動してから予め定めた一定速度になるまで前記他方のインバータから前記一方のインバータに出力される自動運転中信号と、
前記他方のインバータが予め定めた一定速度で運転されているときに前記他方のインバータから前記一方のインバータに出力される並列定速状態信号と、
前記一方または他方のインバータの片方または両方が停止状態のとき該停止状態のインバータから他のインバータに出力される自動停止中信号からなることを特徴とするターボ機械駆動装置。 - 前記自動停止中信号は、
前記インバータが故障で停止中であることを示す信号と前記インバータが電源遮断されて停止中であることを示す信号を同一状態の信号として含んでいることを特徴とする請求の範囲第1項記載のターボ機械駆動装置。 - 前記インバータは、
続いて並列起動した前記他方のインバータが、前記自動運転中信号を発信してから前記並列定速状態信号を発信するまで前記一方のインバータにより駆動される前記ターボ機械の吐出側目標圧力を一定になるように制御する変速運転する手段と、
前記他方のインバータが前記並列定速状態信号を発信したら2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように前記ターボ機械を変速運転する手段と、
前記他方のインバータで駆動されるターボ機械が定速運転で並列運転中に前記他方のインバータで吐出側圧力一定で変速運転している前記ターボ機械の回転数と負荷側の圧力に基づき予め設定された並列解除条件を検出する手段と、
前記並列解除条件を検出したとき前記他方のインバータに前記自動停止中信号を出力する手段とを備え、
前記他方のインバータは、
並列運転中に前記自動停止中信号を受信したとき定速運転制御に代えて予め設定された1台運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載のターボ機械駆動装置。 - 少なくとも2台のターボ機械と、
前記ターボ機械をそれぞれ駆動する少なくとも2台のインバータと、
前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーと
を備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置であって、
前記インバータは互いに運転状態を示す少なくとも4種の取り合い信号により連結され、
前記複数のセンサーの信号を少なくとも前記2台のインバータが共通に取り込み
且つ少なくとも前記2台のインバータが互いに前記取り合い信号により少なくとも運転停止、単独運転、交互運転、並列運転を判断して前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、
手動−切−自動のモードスィッチを2台のインバータの外部入力端子に共通に接続しその入力端子をモード切替専用端子にすることにより2台のインバータのモード状態を常に同一レベルに保つことを容易に実現したことを特徴とするターボ機械駆動装置。 - 少なくとも2台のターボ機械と、
前記ターボ機械を1台毎に駆動する少なくとも2台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーと
を備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、
前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに予め優先機として設定されたインバータが始動し、
前記優先機が並列運転起動条件を検出したら該優先機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータで駆動される次発機を起動させ、
前記優先機は並列起動したインバータにより駆動される次発機が並列定速状態になるまで1台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるようにインバータで変速運転し、
前記優先機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、
並列運転時に前記センサの検出信号に基づいて並列解除条件を検出したら前記優先機の運転を停止し
且つ前記優先機を次発機としてまた前記次発機を先行機として設定し、
前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら前記先行機を停止させ
且つ前記先行機と次発機の関係を入れ替えることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法。 - 2台のターボ機械と、
前記ターボ機械を1台毎に駆動する2台のインバータと、
前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーと
を備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、
2台中1台のインバータのみが運転され他方のインバータが休止中であるとき運転中のインバータは先行機に設定されており、
先行機が並列運転起動条件を検出したら該先行機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータで駆動される次発機が起動され、
前記先行機は並列起動した前記次発機が並列定速状態になるまで1台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるように変速運転され、
前記先行機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転され、
並列運転時に前記センサの検出信号に基づいて並列解除条件を検出したら前記先行機の運転が停止され且つ前記先行機と次発機の関係が入れ替えられ、
前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら先行機に設定されているインバータを停止させ
且つ前記先行機と次発機の関係が入れ替えられることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法。
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