JP4122451B2

JP4122451B2 - Compressed air production system

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Publication number: JP4122451B2
Application number: JP2001205696A
Authority: JP
Inventors: 征和長谷; 洋幸松田; 優和青木
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP2003021073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気製造システムに係り、他の空気圧縮機（単に、圧縮機ともいう）を外部操作制御する機能を備えた可変速圧縮機（ベースロード機）と、外部操作制御される機能を備えた一定速または可変速圧縮機（バックアップ機）を複数台組み合わせる場合の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数台の圧縮機を交互運転制御または台数制御を行い、省電力化を図る機能を備えた圧縮機の台数制御装置が公知である（例えば、特開平８−２９６５６５号公報、特開平８−２９６５６６号公報、特許第３００２１１８号公報等参照）。これらの台数制御方法は、複数台の圧縮機を台数制御装置によって制御し、省電力化を図ることを述べている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術においては、台数制御装置が複数台の圧縮機の容量制御や運転台数を制御し、省電力化を図っている。しかし、複数台の圧縮機とは別に台数制御装置が必要であり、台数制御装置の施工や設置スペースも必要となる。特に台数が少ない圧縮機に対してはコスト的に大きなウェイトを持っている。
【０００４】
また、上記従来の技術では、圧縮機の回転数が一定速で、ロード／アンロードや、運転／停止の可能な複数台の一定速圧縮機のみの制御や、または、圧縮機の回転数を可変で駆動して容量制御を行う複数台の可変速圧縮機のみの制御はできるが、一定速圧縮機と可変速圧縮機を一つの台数制御装置によって制御する方法は確立されていない。
【０００５】
ロード／アンロードと運転／停止制御を行う一定速圧縮機よりも、圧縮機の回転数を可変速できる可変速圧縮機の方が、比動力特性が最良であることは公知であるが、上記従来の技術では、少なくとも１台の圧縮機は、ロード／アンロード制御を行うため、可変速圧縮機を含めた最適な台数制御を行うことができないということは、さらなる省電力化の余地があり、課題となっていた。
【０００６】
そこで、特開平２０００−１６１２３７号公報に記載の圧縮空気製造設備では、複数台の可変速圧縮機と一定速圧縮機を、それぞれ吐出空気の圧力に追従させて運転することで省電力化を図っている。ただし、この方法では、各々の圧縮機の圧力設定をずらして追従させているため、システムとしての圧力制御幅を広くする必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、圧縮空気製造システムにおいて、むだなアンロード運転をできるだけ抑制し、また、別設置の台数制御装置を用いずに、可能なかぎりの省電力化を可能とし、かつ、省電力化を行いつつ複数台の圧縮機の運転時間を平準化することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、１台の可変速圧縮機と、少なくとも１台の固定速圧縮機と、可変速圧縮機と固定速圧縮機の吐出に接続された空気槽と、空気槽の吐出圧力に応じて可変速圧縮機と固定速圧縮機の運転を制御する制御手段とを備え、制御手段は、固定速圧縮機の運転停止を制御するとともに、可変速圧縮機の回転数及び運転停止を制御して吐出圧力を設定圧力に保持して空気槽を介して空気の使用先に圧縮空気を供給する圧縮空気製造システムであって、制御手段は、固定速圧縮機が運転中のときには吐出圧力を設定圧力に保持するように可変速圧縮機の回転数を制御する第１制御と、第１制御のときに可変速圧縮機の回転数が予め設定された最低回転数に低下したときには可変速圧縮機の回転数を最低回転数に保持する第２制御と、第２制御のときに吐出圧力が予め定めた第１の上限圧力に達したときには可変速圧縮機をアンロードする第３制御と、第３制御のときに吐出圧力が予め定めた第１の上限圧力よりも高い第２の上限圧力に達したときには固定圧縮機を停止して可変速圧縮機をアンロードから復帰して吐出圧力を設定圧力に保持するように回転数を制御する第４制御を行う圧縮空気製造システムによって達成される。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、可変速圧縮機によってシステム全体の圧縮機の運転および吐出空気量を調整できるので、従来用いられていたシステム全体の圧縮機の運転台数を制御する別設置の制御装置を省略できる。しかも、固定速圧縮機のアンロード運転を抑制することができるので、省電力化と複数台の圧縮機の運転時間を平準化することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態の概略は、１台の可変速圧縮機７をベースロード機とし、１台の一定速圧縮機８をバックアップ機として、これらの圧縮機を組合せた圧縮空気製造システムにおいて、別設置の制御装置を用いずに、ベースロード機７の判断で、ベースロード機７自身およびバックアップ機８の運転を制御させたことである。
【００１１】
これにより、従来用いられていたシステム全体の圧縮機の台数制御を行なっていた制御装置が不要となり、また、圧縮機に生じたむだなアンロード運転を抑制することが可能となり、システム全体の運転効率を向上させて省電力化が可能となった。
【００１２】
以下では、制御指令を発する１台のベースロード機７と、ベースロード機７から制御指令を受ける１台のバックアップ機８との２台で構成したシステムについて説明しているが、制御指令を受けるバックアップ機は、一定速圧縮機または可変速圧縮機、またはそれらが混成した複数台のシステム構成でもよい。
【００１３】
「第１の実施形態」
図１は、本発明の圧縮空気製造システムの一実施形態を示す構成図である。図２は、本実施形態の運転方法の一例を示す制御タイムチャートである。
【００１４】
本例の圧縮空気製造システムは、それぞれが圧縮機と制御部を備えた２基の圧縮機ユニット１５、１６と、各圧縮機ユニットに圧縮空気管１２、１４で接続され、吐出された圧縮空気を合流させて貯留する空気槽１と、空気槽１の圧縮された空気の圧力を検出する手段である圧力センサ２とからなっており、圧縮空気は空気槽１から圧縮空気使用ラインへと供給される。
【００１５】
なお、例えば圧縮空気使用ラインの容量が十分大きい場合等、場合によっては圧縮空気使用ラインを空気槽１としてあつかってもよい。また、場合によっては圧力センサ２と後述の圧力センサ３とを１つの圧力センサとし、この圧力センサの検出用配管を、各圧縮機ユニットの逆止弁９および逆止弁１０の下流側の空気管に接続してあつかってもよい。
【００１６】
圧縮機ユニット１５は、可変速圧縮機である圧縮機７と、圧縮機７自身および他の圧縮機を制御する制御部５と、圧縮機７の圧縮空気出口に接続された吐出空気管１１と、この吐出空気管１１に介装された逆止弁９と、逆止弁９より下流側で圧縮機ユニット１５の圧縮空気出口より上流側の圧縮空気圧力を検出する圧力センサ３とを含んで構成される。
【００１７】
そして、圧力センサ３と圧力センサ２の出力が制御部５に入力され、圧縮機ユニット１５または圧縮空気製造システムの圧力を検出する。また、圧縮機７は、吐出空気量が定格時の３０％になったとき、容量制御下限回転数となる。
【００１８】
圧縮機ユニット１６は、一定速圧縮機である圧縮機８と、圧縮機８自身を制御する制御部６と、圧縮機８の圧縮空気出口に接続させた吐出空気管１３と、この吐出空気管１３に介装された逆止弁１０と、逆止弁１０より下流側で圧縮機ユニット１６の圧縮空気出口より上流側の吐出空気管１３に接続した検出用配管に設置した圧力センサ４とを含んで構成される。
【００１９】
圧力センサ４では、圧縮機ユニット１６または圧縮空気製造システムの圧力を検出でき、圧力センサ４の出力が制御部６へ入力されるようになっている。なお、制御部５、６をまとめて制御手段ともいい、圧力センサ２、３、４をまとめて圧力検知手段ともいう。
【００２０】
本実施形態では、圧縮機ユニット１５の制御部５から、圧縮機ユニット１６を制御するための外部操作信号配線、すなわち、圧縮機ユニット１６を運転、停止するための信号配線が、前記制御部６の外部操作入力部へ接続されている。
【００２１】
また、圧縮機ユニット１６が故障した場合に、制御部６から故障信号配線、すなわち、圧縮機ユニット１６が故障したという出力信号の配線が、制御部５の故障入力部へ接続されている。
【００２２】
なお、圧縮機ユニット１６の圧力センサ４は、圧力センサ以外の圧力スイッチでもかまわない。また、上述した外部操作信号配線や故障信号配線の通信手段は、リレー等のＯＮ／ＯＦＦ信号や、電圧や電流の変化で判断するアナログ信号、ＲＳ２３２ＣやＲＳ４８５のようなデジタル信号等の、どの信号であってもかまわない。
【００２３】
本実施形態では、２台の圧縮機出力をそれぞれ３７ｋＷとし、空気槽容量を１.２４ｍ^３とした。また、圧縮機７、８は、どちらも吸込絞り弁によるアンロードを行うものとしている。
【００２４】
以下、吸込絞り弁の開度を無段階に低下させていくアンロード方式をＵ式アンロード、吸込絞り弁を閉鎖すると同時に圧縮機の吐出圧力の減圧（逆止弁上流側の減圧）を開始するアンロード方式をＩ式アンロード、アンロード以外の運転状態をロードと呼ぶ。
【００２５】
本例では、次のような圧力設定を行なっている。可変速圧縮機ユニット１５の吐出圧力を一定以内にするための制御圧力設定を、０.６６ＭＰａ（第１の圧力：この圧力になるように圧縮機の回転数を変化させる）とし、圧縮機７の回転数制御下限回転数で、回転数を一定にして吸込絞り弁を閉鎖し、同時に、圧縮機の吐出圧力の減圧（逆止弁上流側の減圧）を開始するＩ式アンロード開始圧力設定を０.６８ＭＰａ（第２の圧力）とした。
【００２６】
圧縮機ユニット１５を自動で停止中に、圧力が低下してきたときに再起動する復帰圧力設定を０.６６ＭＰａ（第３の圧力）とし、一定速圧縮機ユニット１６の制御圧力設定（Ｉ式アンロード開始圧力設定）を０.６９ＭＰａ（第４の圧力）とした。
【００２７】
また、Ｉ式アンロードからの復帰圧力設定（自動再起動の圧力設定）を０.６４ＭＰａ（第５の圧力）、Ｕ式アンロードのかかりだし圧力設定を０.６９ＭＰａとした。なお、一定速圧縮機８においては、制御圧力設定とＵ式アンロードかかりだし圧力設定とが同じ圧力設定になっているが、Ｉ式アンロードが先に制御されるようにしてある。
【００２８】
上記圧力設定は次のような関係になっている。すなわち、可変速圧縮機７に対しては、回転数制御により維持すべき第１の圧力と、アンロードを開始する前記第１の圧力よりも高い第２の圧力が設定され、空気使用量が低下したときに最初に停止すべき一定速圧縮機に対して第２の圧力よりも高い第４の圧力がアンロードを開始する圧力として設定されている。
【００２９】
また、可変速圧縮機が停止から始動する圧力（第３の圧力）は、第１の圧力と同じ設定とされている（第１の圧力よりも低く設定してもかまわない）。一定速圧縮機が停止から始動する圧力（第５の圧力）は、第１の圧力よりも低く設定されている。
【００３０】
ただし、本例では、一定速圧縮機８の自動停止機能は解除してあり、手動もしくは外部操作信号入力によって、一定速圧縮機の制御部６に停止信号を入力するか、故障が起きない限りは停止しないようにしてある。また、本例では、一定速圧縮機のＩ式アンロード機能は解除してあり、圧力が上昇した場合はＵ式アンロードを開始するようにしてある。
【００３１】
図２に本実施形態における制御タイムチャートの例を示す。図２の制御タイムチャートは、出力３７ｋＷの圧縮機ユニット１５、１６それぞれの最大吐出空気量を１００％とし、２台で２００％としたときの、使用空気量比（使用空気量を最大吐出空気量２００％を基準にして示すパラメータ）が２００％から０％、０％から２００％に変化したときの空気槽圧力、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５のインバータ出力周波数と消費電力比、一定速圧縮機である圧縮機ユニット１６の消費電力比の変化を表している。
【００３２】
以下、図２により、使用空気量比の変化に伴なう圧縮機運転状態の変化につき説明する。圧縮機ユニット１５、１６が、いずれも１００％出力、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで運転している状態からスタートする。
【００３３】
まず、図２のａで示したブロックでは、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで使用空気量比が２００％から１３０％に変化したとき、圧縮機ユニット１６は第４の圧力よりも空気槽１の圧力の方が低いためロードとなり、圧縮空気吐出量、消費電力は共に１００％で運転し、圧縮機ユニット１５が回転数を低下させ圧力を一定以内にすると共に消費動力を低下させる。
【００３４】
圧縮空気吐出量が低下すると、一定速圧縮機の比動力が比例して悪くなるのに対し、圧縮機ユニット１５の比動力はほとんど変わらないことはすでに知られており説明は省略するが、圧縮機ユニット１６は圧縮空気吐出量、消費電力共に１００％で運転のため比動力が最良であり、圧縮機ユニット１５は圧縮空気吐出量を減少させると消費電力もほぼ比例で低下するため、比動力が変わらないため省電力効果が大である。
【００３５】
図２のｂブロックでは、空気槽１の圧力０.６６ＭＰａで使用空気量比が１３０％から１００％に変化したときも、圧縮機ユニット１６は第４の圧力よりも空気槽１の圧力の方が低いためロードを持続し、圧縮機ユニット１５はすでに最低回転数となっているため、使用空気量比が低下すると空気槽圧力が０.６８ＭＰａまで上昇する。空気槽１の圧力が第２の圧力となるため、圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードとなる。
【００３６】
図２のｃブロックでは、使用空気量比が１００％以下になると、空気槽１の圧力は０.６９ＭＰａまで上昇するため、圧縮機ユニット１６は第４の圧力以上となり、制御部５から制御部６へ停止信号が入力され、圧縮機ユニット１６は停止する。圧縮機ユニット１６の圧縮空気吐出量が０％になると、約１００％以下の圧縮空気吐出量が不足し、空気槽１の圧力が低下する。
【００３７】
空気槽１の圧力が第１の圧力まで低下すると、圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードから回転数制御（ロード）に切り替わり、回転数を上昇させて不足した空気量を補充する。不足した空気量を圧縮機ユニット１５が補充するため、空気槽１の圧力はまた０.６６ＭＰａまで上昇する。空気槽１の圧力は第５の圧力まで低下しないため、圧縮機ユニット１６は停止状態を持続する。
【００３８】
図２のｄブロックでは、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで使用空気量比が１００％から３０％に変化したとき、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が高いため停止状態を持続し、圧縮機ユニット１５が回転数を低下させ圧力を一定以内にすると共に消費動力を低下させる。
【００３９】
図２のｅブロックでは、空気槽１の圧力０.６６ＭＰａで使用空気量比が３０％から０％に変化したときも、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が高いため停止状態を持続し、圧縮機ユニット１５はすでに最低回転数となっているため、使用空気量比が低下すると空気槽圧力が０.６８ＭＰａまで上昇する。空気槽１の圧力が第２の圧力となるため圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードとなる。
【００４０】
図２のｆブロックでは、空気槽１の圧力が第２の圧力から第１の圧力に低下するまでに３分経過したため、圧縮機ユニット１５は自動停止する。
【００４１】
図２のｇブロックでは、使用空気量比が０％以上となり、空気槽１の圧力が０．６６ＭＰａ以下に低下すると、圧縮機ユニット１５は第１の圧力よりも空気槽１の圧力が低くなるため再起動し、回転数制御に切り替わる。
【００４２】
図２のｈブロックでは、使用空気量比が３０％から１００％未満まで変化すると、圧縮機ユニット１５は最高回転数まで回転数を上昇させ、空気槽１の圧力を一定以内にすると共に、圧縮空気吐出量を１００％まで増加させる。
【００４３】
図２のｉブロックでは、使用空気量比が１００％未満が持続すると、圧縮機ユニット１５は最高回転数で回転数を一定としロードを持続する。
【００４４】
図２のｊブロックでは、使用空気量比が１００％から１３０％に変化すると、空気槽１の圧力が低下して０.６４ＭＰａになると、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が低くなるため、制御部５から制御部６へ運転信号（再起動信号）が入力され、圧縮機ユニット１６は運転を開始し、ロードを持続する。
【００４５】
圧縮機ユニット１６がロードとなることで圧縮空気吐出量が１００％分増加するため、空気槽１の圧力は０.６６ＭＰａまで上昇する。圧縮機ユニット１５は回転数を低下させて、さらなる空気槽１の圧力の上昇を抑制しようとするが、回転数が最低回転数まで下がり、空気槽１の圧力はさらに上昇し、第２の圧力となるため、圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードとなる。
【００４６】
図２のｋブロックでは、使用空気量比が１３０％から２００％未満に変化すると、空気槽１の圧力は０.６６ＭＰａから低下しようとするため、圧縮機ユニット１５は、０.６６ＭＰａで安定させようと回転数制御に切り替わり、最高回転数まで回転数を上昇させる。
【００４７】
以上、ａ〜ｋブロックの動作のように、制御の切り替わり時点では一定速圧縮機はアンロードを行わない。一定速圧縮機がロードまたは自動停止状態のどちらかであるということは比動力が最良であることで、使用空気量比の変化に対して圧縮機ユニット１５が圧縮空気吐出量を調整していることと合わせると、２台共最大の省電力運転を行っていることがわかる。
【００４８】
圧縮機ユニット１６に停止制限時間を設ける必要があり、使用空気量比１００％を上下する回数が多い場合は、停止制限時間が経過するまで圧縮機ユニット１６を停止させることができない。そのため、図２のｃブロックでは、制御部５から制御部６へ停止信号を入力しないので、圧縮機ユニット１６はＵ式アンロードに切り替わる。停止制限時間が経過した時点で制御部５から制御部６へ停止信号を入力し、圧縮機ユニット１６は停止する。
【００４９】
圧縮機ユニット１６のＩ式アンロード機能を使用する場合は、図２のｃブロックで、空気槽１の圧力が０.６９ＭＰａとなった時点で、制御部５から制御部６へ、アンロード信号を入力し、圧縮機ユニット１６はＩ式アンロードに切り替わる。圧縮機ユニット１６がＩ式アンロードを３分持続する間に、空気槽１の圧力が第５の圧力まで低下しない場合は、制御部５から制御部６へ停止信号を入力され、圧縮機ユニット１６は停止する。
【００５０】
圧縮機ユニット１５が故障した場合、制御部５が故障していなければ、制御部５から制御部６へ、運転、停止、ロード、アンロード等の信号を入力し、圧縮機ユニット１６を制御して空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００５１】
圧縮機ユニット１６が故障した場合、制御部６から制御部５へ故障信号を入力し、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したことを外部へ知らせるため、自機ではなく第２の故障信号を出力し、圧縮機ユニット１５の制御を単独運転（元々の容量制御）に切り替えて持続し、空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００５２】
この制御部６から制御部５への故障信号は、運転アンサー信号でもよく、制御部６から制御部５へ入力される運転アンサー信号、すなわち、制御部５から制御部６への運転信号の入力に対する制御部６から制御部５に戻ってくる圧縮機ユニット１６の運転していることの確認の信号、が入力されなくなった場合に、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したと判断する。
【００５３】
圧縮機ユニット１６が故障した場合は、制御部６から制御部５へ故障信号や運転アンサー信号を入力しなくてもかまわない。この場合は、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したか判断できないが、制御方法を変更せず、そのまま容量制御を持続するため、空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００５４】
圧縮機ユニット１５が一定速圧縮機で、圧縮機ユニット１６が可変速圧縮機の場合は、運転・停止信号の入出力、およびロード／アンロードの入出力が逆になるだけであり、それ以外については、上記実施形態の内容と同じである。
【００５５】
「第２の実施形態」
本発明の第２の実施形態を、図１の圧縮空気製造システム構成図と、図３の制御タイムチャートを参照して説明する。
【００５６】
本実施形態の圧縮空気製造システムは、２台の圧縮機を使用し、可変速圧縮機の圧縮機出力が一定速圧縮機の圧縮機出力よりも大きい場合の例である。２台の圧縮機出力の違いと圧力設定以外は、第１の実施形態と形態が同一のため、同一の内容については省略する。
【００５７】
本実施形態では、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５の圧縮機出力を３７ｋＷとし、一定速圧縮機である圧縮機ユニット１６の圧縮機出力を２２ｋＷとし、空気槽容量を１.２４ｍ^３とした。
【００５８】
可変速圧縮機ユニット１５の吐出圧力を一定以内にするための制御圧力設定を、０.６６ＭＰａ（第１の圧力）とし、圧縮機７の回転数制御下限回転数で、回転数を一定にして吸込絞り弁を閉鎖すると同時に、圧縮機の吐出圧力の減圧を開始するＩ式アンロード開始圧力設定を０.６８ＭＰａ（第２の圧力）とし、圧縮機ユニット１５の自動停止中に、圧力が低下してきたときに再起動する復帰圧力設定を０.６６ＭＰａ（第３の圧力）とした。
【００５９】
また、一定速圧縮機ユニット１６の制御圧力設定を０.６９ＭＰａ（第４の圧力）とし、Ｉ式アンロードからの復帰圧力設定・自動再起動の圧力設定を０.６４ＭＰａ（第５の圧力）、Ｕ式アンロードかかりだし圧力設定を０.６９ＭＰａとした。なお、圧縮機８においては、制御圧力設定と、Ｕ式アンロードかかりだし圧力設定とが同じ圧力設定になっているが、Ｉ式アンロードが先に制御されるようにしてある。
【００６０】
本実施形態における上記圧力設定は、次のような関係になっている。すなわち、可変速圧縮機に対して回転数制御により維持すべき第１の圧力と、アンロードを開始する前記第１の圧力よりも高い第２の圧力が設定されている。
【００６１】
空気使用量が低下したときに最初に停止すべき一定速圧縮機に対して、第２の圧力よりも高い第４の圧力がアンロードを開始する圧力として設定され、可変速圧縮機が停止から始動する圧力（第３の圧力）は、第１の圧力と同じ設定とされている（第１の圧力よりも低く設定してもよい）。また、一定速圧縮機が停止から始動する圧力（第５の圧力）は、第１の圧力よりも低く設定されている。
【００６２】
ただし、本例では、一定速圧縮機の自動停止機能は解除してあり、手動もしくは外部操作信号入力によって、一定速圧縮機の制御部６に停止信号を入力するか、故障が起きない限りは停止しないようにしてある。また、本実施形態では、一定速圧縮機のＩ式アンロード機能は解除してあり、圧力が上昇した場合はＵ式アンロードを開始するようにしてある。
【００６３】
図３に示した第２の実施形態の制御タイムチャートは、出力３７ｋＷの圧縮機ユニット１５と、出力２２ｋＷの圧縮機ユニット１６とのそれぞれの最大吐出空気量を、１００％、６０％とし、２台で１６０％としたときの、使用空気量比（使用空気量を、最大吐出空気量１６０％を基準にして示すパラメータ）が、１６０％から０％、０％から１６０％に変化したときの空気槽圧力、および、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５のインバーター出力周波数と消費電力比、一定速圧縮機である圧縮機ユニット１６の消費電力比の変化などを表している。
【００６４】
圧縮機ユニット１６の最大吐出空気量を６０％としたのは、圧縮機ユニット１５の最大吐出空気量１００％と比較したときの、圧縮機ユニット１６の最大吐出空気量が６０％だからである。また、圧縮機ユニット１５の最大出力を１００％としたときの、圧縮機ユニット１６の最大出力を６０％とする。
【００６５】
以下、図３により、使用空気量比の変化に伴なう圧縮機運転状態の変化について説明する。圧縮機ユニット１５が１００％出力、圧縮機ユニット１６が６０％出力、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで運転している状態からスタートする。
【００６６】
まず、図３のａブロックでは、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで使用空気量比が１６０％から９０％に変化したとき、圧縮機ユニット１６は第４の圧力よりも空気槽１の圧力の方が低いためロードとなり、圧縮空気吐出量、消費電力は共に６０％で運転し、圧縮機ユニット１５が回転数を低下させて圧力を一定以内にすると共に消費動力を低下させる。
【００６７】
圧縮空気吐出量が低下すると、一定速圧縮機の比動力が比例して悪くなるのに対し、圧縮機ユニット１５の比動力はほとんど変わらないことはすでに知られているため説明は省略するが、圧縮機ユニット１６は圧縮空気吐出量、消費電力共に６０％で運転のため、比動力が最良であり、圧縮機ユニット１５は圧縮空気吐出量を減少させると消費電力もほぼ比例で低下するため、比動力が変わらないので省電力効果が大である。
【００６８】
図３のｂブロックでは、使用空気量比が９０％以下になると圧縮機ユニット１５の回転数が最低回転数となり、これを受けて制御部５から制御部６へ停止信号が入力され、圧縮機ユニット１６は停止する。圧縮機ユニット１６の圧縮空気吐出量が０％になると約６０％以下の圧縮空気吐出量が不足し、空気槽１の圧力が低下する。
【００６９】
空気槽１の圧力が第１の圧力まで低下すると、圧縮機ユニット１５は最低回転数から回転数を上昇させ不足した空気量を補充する。不足した空気量を圧縮機ユニット１５が補充するため、空気槽１の圧力は再び０.６６ＭＰａまで上昇する。空気槽１の圧力は第５の圧力まで低下しないため、圧縮機ユニット１６は停止状態を持続する。
【００７０】
図３のｃブロックでは、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａで使用空気量比が９０％から３０％に変化したとき、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が高いため停止状態を持続し、圧縮機ユニット１５が回転数を低下させ圧力を一定以内にすると共に消費動力を低下させる。
【００７１】
図３のｄブロックでは、空気槽１の圧力０.６６ＭＰａで使用空気量比が３０％から０％に変化したときも、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が高いため停止状態を持続し、圧縮機ユニット１５はすでに最低回転数となっているため、使用空気量比が低下すると空気槽圧力が０.６８ＭＰａまで上昇する。また、空気槽１の圧力が第２の圧力となるため、圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードとなる。
【００７２】
図３のｅブロックでは、空気槽１の圧力が、第２の圧力から第１の圧力に低下するまでに３分経過したため、圧縮機ユニット１５は自動停止する。
【００７３】
図３のｆブロックでは、使用空気量比が０％以上となり、空気槽１の圧力が０.６６ＭＰａ以下に低下すると、圧縮機ユニット１５は第１の圧力よりも空気槽１の圧力が低くなるため再起動し、回転数制御に切り替わる。
【００７４】
図３のｇブロックでは、使用空気量比が３０％から１００％未満まで変化すると、圧縮機ユニット１５は最高回転数まで回転数を上昇させ、空気槽１の圧力を一定以内にすると共に、圧縮空気吐出量を１００％まで増加させる。
【００７５】
図３のｈブロックでは、使用空気量比が１００％未満を持続すると、圧縮機ユニット１５は最高回転数で回転数を一定としロードを持続する。
【００７６】
図３のｉブロックでは、使用空気量比が１００％以上に変化すると、空気槽１の圧力が低下して０.６４ＭＰａになると、圧縮機ユニット１６は第５の圧力よりも空気槽１の圧力が低くなるため、制御部５から制御部６へ運転信号（再起動信号）が入力され、圧縮機ユニット１６は運転を開始し、ロードを持続する。
【００７７】
圧縮機ユニット１６がロードとなることで、圧縮空気吐出量が６０％分増加するため、空気槽１の圧力は０.６６ＭＰａまで上昇する。圧縮機ユニット１５は回転数を２４Ｈｚ（６０％相当）まで低下させ、その後、使用空気量比の増加に対して回転数を上昇させる。
【００７８】
図３のｊブロックでは、使用空気量比が１６０％未満まで上昇すると、空気槽１の圧力は０.６６ＭＰａから低下しようとするため、圧縮機ユニット１５は０.６６ＭＰａで安定させようと回転数をさらに上昇させ、最高回転数まで回転数を上昇させる。
【００７９】
以上、ａ〜ｊブロックの動作のように、制御の切り替わり時点では一定速圧縮機はアンロードを行わない。一定速圧縮機がロードまたは自動停止状態のどちらかであるということは比動力が最良であることで、使用空気量比の変化に対して圧縮機ユニット１５が圧縮空気吐出量を調整していることと合わせると、２台共に最大の省電力運転を行っていることがわかる。
【００８０】
圧縮機ユニット１６に停止制限時間を設ける必要があり、使用空気量比６０％から１００％の範囲外まで上下する回数が多い場合は、停止制限時間が経過するまで圧縮機ユニット１６を停止させることができない。そのため、図３のｂブロックでは、制御部５から制御部６へ停止信号を入力しないので、圧縮機ユニット１６はＵ式アンロードに切り替わる。停止制限時間が経過した時点で制御部５から制御部６へ停止信号を入力し、このとき圧縮機ユニット１６は停止する。
【００８１】
圧縮機ユニット１６のＩ式アンロード機能を使用する場合は、図３のｂブロックで、圧縮機ユニット１５の回転数が最低回転数に到達した時点で、制御部５から制御部６へアンロード信号を入力し、圧縮機ユニット１６はＩ式アンロードに切り替わる。圧縮機ユニット１６がＩ式アンロードを３分持続する間に、空気槽１の圧力が第５の圧力まで低下しない場合は、制御部５から制御部６へ停止信号が入力され、圧縮機ユニット１６は停止する。
【００８２】
圧縮機ユニット１５が故障した場合、制御部５が故障していなければ、制御部５が制御部６へ、運転、停止、ロード、アンロード等の信号を入力し、圧縮機ユニット１６を制御して空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００８３】
圧縮機ユニット１６が故障した場合、制御部６から制御部５へ故障信号を入力し、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したことを外部へ知らせるため、自機ではなく第２の故障信号を出力し、圧縮機ユニット１５の制御を単独運転（元々の容量制御）に切り替え持続し、空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００８４】
この制御部６から制御部５への故障信号は、運転アンサー信号でもよく、制御部６から制御部５へ入力される運転アンサー信号、すなわち、制御部５から制御部６への運転信号の入力に対する制御部６から制御部５に戻ってくる圧縮機ユニット１６の運転していることの確認の信号、が入力されなくなった場合に、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したと判断する。
【００８５】
圧縮機ユニット１６が故障した場合は、制御部６から制御部５へ故障信号や運転アンサー信号を入力しなくてもよい。この場合は、制御部５は圧縮機ユニット１６が故障したか判断できないが、制御方法を変更せずそのまま容量制御を持続するため、空気槽１の圧力の低下を最小限に抑制する。
【００８６】
圧縮機ユニット１５が一定速圧縮機で、圧縮機ユニット１６が可変速圧縮機の場合は、運転・停止信号の入出力、およびロード／アンロードの入出力が逆になるだけであり、それ以外については、上記実施形態の内容と同じである。
【００８７】
前記第１の実施形態が、圧縮機ユニット１６を停止する条件を、圧縮機ユニット１５の第２の圧力より上の第４の圧力で判断しているのに対し、本第２の実施形態では、圧縮機ユニット１５の回転数が最低回転数に到達した時点で圧縮機ユニット１６を停止しているため、第１の実施形態よりも圧縮空気製造システム全体の圧力設定幅を狭めることができる。
【００８８】
「第３の実施形態」
本発明の第３の実施形態を、図１の圧縮空気製造システム構成図と、図４の運転状況の変化を示す制御タイムチャート、および、図５の圧縮空気製造システムの制御タイムチャートとを用いて説明する。
【００８９】
本実施形態の圧縮空気製造システムは、２台の可変速圧縮機を使用した例である。２台共圧縮機が可変速圧縮機であること以外は、第１の実施形態と同じため同一内容については説明を省略する。
【００９０】
本実施形態では、２台の圧縮機出力をそれぞれ３７ｋＷとし、空気槽容量を１.２４ｍ^３とした。また、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５、１６の吐出圧力を一定以内にするための制御圧力設定を、０.６７ＭＰａ（第１の圧力）とした。
【００９１】
さらに、圧縮機７の回転数制御下限回転数で、回転数を一定にして吸込絞り弁を閉鎖すると同時に、圧縮機の吐出圧力の減圧を開始するＩ式アンロード開始圧力設定を０.６９ＭＰａ（第２の圧力）とし、圧縮機ユニット１５、１６を自動で停止中に、圧力が低下してきたときに再起動する復帰圧力設定を０.６５ＭＰａ（第３の圧力）とした。
【００９２】
この２台の可変速圧縮機に対する圧力設定の関係は次のようになっている。すなわち、可変速圧縮機に対して回転数制御により維持すべき第１の圧力と、アンロードを開始する前記第１の圧力よりも高い第２の圧力が設定され、可変速圧縮機が停止から始動する圧力は、第１の圧力よりも低い第３の圧力が設定されている（第１の圧力と同じかそれより低くてもよい）。
【００９３】
ただし、本実施形態では、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１６の自動停止機能は解除してあり、手動もしくは外部操作信号入力によって可変速圧縮機の制御部６に停止信号が入力するか、故障が起きない限りは停止しないようにしてある。
【００９４】
図４および図５の制御タイムチャートは、出力３７ｋＷの圧縮機ユニット１５、１６それぞれの最大吐出空気量を１００％とし、２台で２００％としたときの使用空気量比（使用空気量を、最大吐出空気量２００％を基準にして示すパラメータ）が、図のように変化したときの、２台の可変速圧縮機の運転状況の変化（図４）と、空気槽圧力や可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５、１６の消費電力比の変化（図５）を表している。
【００９５】
以下、図４、図５により、使用空気量比と時間の変化に伴なう圧縮機運転状況の変化について説明する。また、本実施形態は、２台の可変速圧縮機の運転時間の平準化を行うため、制御部５には運転タイマーを備えており、運転タイマーの積算がタイムアップした時点で、２台の可変速圧縮機のそれぞれベースロード機とバックアップ機が入れ替わる機能を備えている。圧縮機ユニット１５がベースロード機、圧縮機ユニット１６がバックアップ機に設定されていて、制御部５の運転タイマーが０の状態からスタートする。
【００９６】
まず、図４の１日目のブロックでは、可変速圧縮機である圧縮機ユニット１５を運転すると同時に制御部５の運転タイマーが積算を開始し、使用空気量比が１日間１００％以下であるため、圧縮機ユニット１５が容量制御を行い、圧縮機ユニット１６は停止状態を維持する。
【００９７】
図４の２日目のブロックでは、制御部５の運転タイマーの積算がタイムアップし、そのときの使用空気量比が１００％以下のため、運転していたベースロード機の圧縮機ユニット１５は自動停止すると同時に、停止していたバックアップ機の圧縮機ユニット１６は、制御部５から制御部６へ運転信号が入力され、運転を開始する。
【００９８】
この時点で、ベースロード機とバックアップ機が入れ替わると共に、運転タイマーは初期化されて０となり再び積算を開始する。そのまま、圧縮機ユニット１６は容量制御を行い、圧縮機ユニット１５は自動停止状態を維持する。
【００９９】
図４の３日目のブロックでは、制御部５の運転タイマーの積算がタイムアップし、そのときの使用空気量比が１００％以下のため、自動停止していたバックアップ機の圧縮機ユニット１５は運転を開始すると同時に、運転していたベースロード機の圧縮機ユニット１６は、制御部５から制御部６へ停止信号が入力されて停止する。
【０１００】
このとき、ベースロード機とバックアップ機が入れ替わると共に運転タイマーは初期化され０となり、再び積算を開始し、圧縮機ユニット１５は容量制御を行い、圧縮機ユニット１６は停止状態を維持する。
【０１０１】
この３日目のブロックでは、１日の間に２回、使用空気量比１００％以上となったため、バックアップ機である圧縮機ユニット１６は、制御部５から制御部６へ運転信号が入力されて運転を開始する。この詳細については、図４の時間Ｘ１の間を、図５を参照して後述する。
【０１０２】
図４の４日目のブロックでは、制御部５の運転タイマーの積算がタイムアップし、そのときの使用空気量比が１００％以下のため、運転していたベースロード機の圧縮機ユニット１５は自動停止すると同時に、停止していたバックアップ機の圧縮機ユニット１６は、制御部５から制御部６へ運転信号が入力され、運転を開始する。
【０１０３】
このとき、ベースロード機とバックアップ機が入れ替わると共に、運転タイマーは初期化されて０となり、再び積算を開始する。また、圧縮機ユニット１６は容量制御を行い、圧縮機ユニット１５は自動停止状態を維持する。この１日間では、時間Ｘ２の間が使用空気量比１００％以上となったため、バックアップ機である圧縮機ユニット１５が運転を開始する。この詳細については、図５を参照して後述する。
【０１０４】
図４の５日目のブロックでは、制御部５の運転タイマーの積算がタイムアップし、そのときの使用空気量比が１００％以下のため、自動停止していたバックアップ機の圧縮機ユニット１５が運転を開始すると同時に、運転していたベースロード機の圧縮機ユニット１６は、制御部５から制御部６へ停止信号が入力され停止する。
【０１０５】
このとき、ベースロード機とバックアップ機が入れ替わると共に、運転タイマーは初期化され０となり、再び積算を開始し、圧縮機ユニット１５は容量制御を行い、圧縮機ユニット１６は停止状態を維持する。
【０１０６】
次に、図４の時間Ｘ１を図５を参照して説明する。図４の時間Ｘ１と図５の時間Ｘ１は同一である。使用空気量比が１００％を超えた時間Ｘ１に突入した時点で、圧縮機ユニット１５の回転数は最高回転数となり、消費電力比は１００％となる。
【０１０７】
空気槽１の圧力は、圧縮機ユニット１５、１６の制御圧力設定である０.６７ＭＰａから、復帰圧力設定である０.６５ＭＰａまで低下し、この時点で制御部５が制御部６へ運転信号を入力し、圧縮機ユニット１６は運転を開始し、この時点で制御部５は圧縮機ユニット１５の回転数を最高回転数に固定する制御を行い、圧縮機ユニット１６が容量制御を行う。使用空気量比の変化に伴い、圧縮機ユニット１６は、回転数を変化させて空気槽１の圧力を一定とする。
【０１０８】
空気使用量比が１００％まで下がってくると、圧縮機ユニット１６の回転数は最低回転数まで下がる。使用空気量比が１００％以下になると空気槽１の圧力が上昇し、圧縮機ユニット１５、１６のＩ式アンロード開始圧力である０.６９ＭＰａに到達し、その時点で圧縮機ユニット１６はＩ式アンロードに切り替わり、空気槽１の圧力が０.６７ＭＰａまで下がる前に、３分たった時点で制御部５が制御部６へ停止信号を入力し、圧縮機ユニット１６を停止させると共に圧縮機ユニット１５を回転数制御に切り替える。
【０１０９】
次いで、図４の時間Ｘ２を図５を参照して説明する。図４の時間Ｘ２と図５の時間Ｘ２は同一である。使用空気量比が１００％を超えた時間Ｘ１に突入した時点で、圧縮機ユニット１６の回転数は最高回転数となり消費電力比は１００％となる。
【０１１０】
空気槽１の圧力は圧縮機ユニット１５、１６の制御圧力設定である０.６７ＭＰａから復帰圧力設定ある０.６５ＭＰａまで低下し、この時点で制御部５が制御部６へ回転数固定信号を入力し、圧縮機ユニット１６の回転数は最高回転数に固定されて制御を行い、この時点で制御部５は圧縮機ユニット１５を運転し、圧縮機ユニット１５が容量制御を行う。使用空気量比の変化に伴い圧縮機ユニット１５は回転数を変化させて空気槽１の圧力を一定とする。
【０１１１】
空気使用量比が１００％まで下がってくると、圧縮機ユニット１５の回転数は最低回転数まで下がる。使用空気量比が１００％以下になると空気槽１の圧力が上昇し、圧縮機ユニット１５、１６のＩ式アンロード開始圧力である０.６９ＭＰａに到達し、その時点で圧縮機ユニット１５はＩ式アンロードに切り替わり、空気槽１の圧力が０.６７ＭＰａまで下がる前に、３分たった時点で制御部５が制御部６へ回転数固定信号を入力し、圧縮機ユニット１６を回転数制御に切り替えると共に圧縮機ユニット１５を自動停止させる。
【０１１２】
本実施形態では、制御部５の運転タイマーは１日間隔としているが、積算する時間を調整できる機能を備えている。また、ベースロード機が停止すると共にバックアップ機が同時に運転し入れ替わることになっているが、ベースロード機とバックアップ機の運転が重なる場合、同時の場合、重ならない場合などを、並列運転タイマーにより調整できる機能を制御部５は備えている。
【０１１３】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ベースロード機に、バックアップ機の起動、停止、および回転などの運転を外部操作し、バックアップ機の故障状況を受信する制御部を設け、このようなベースロード機を最低１台追加または変更するだけで、近年のほとんどの圧縮機には外部操作される制御部を備えているので、従来の台数制御装置を使用した圧縮空気製造設備と同等な省電力化と運転時間の平準化を実現するだけでなく、複数台の圧縮機の組合せによっては最大の省電力化を実現できる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、他の一定速または可変速圧縮機を外部操作する可変速圧縮機を、最低１台追加または変更するだけで、従来の台数制御装置を省略でき、圧縮空気製造システムにかかるコストや設置スペースを最小限とし、システム圧力制御幅の最短化や動力消費の最小化や、運転時間の平準化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧縮空気製造システムの一実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態における運転状態を示す制御タイムチャート。
【図３】本発明の第２の実施形態における運転状態を示す制御タイムチャート。
【図４】本発明の第３の実施形態における運転日程を示す制御タイムチャート。
【図５】本発明の第３の実施形態における運転状態を示す制御タイムチャート。
【符号の説明】
１空気槽
２、３、４圧力センサ
５、６制御部
７、８圧縮機
９、１０逆止弁
１１、１２、１３、１４吐出空気管
１５、１６圧縮機ユニット
１７運転・停止信号
１８運転アンサー・故障信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressed air production system, and includes a variable speed compressor (base load machine) having a function of externally controlling another air compressor (also simply referred to as a compressor), and a function of externally controlled operation. The present invention relates to a control method when a plurality of constant speed or variable speed compressors (backup machines) provided are combined.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there are known compressor number control devices having a function of performing an alternate operation control or a number control of a plurality of compressors to save power (for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-296565 and 8). -296656, Japanese Patent No. 3002118, etc.). These number control methods describe that a plurality of compressors are controlled by a number control device to save power.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional technology, the number control device controls the capacity of a plurality of compressors and the number of operating units to save power. However, a number control device is required in addition to a plurality of compressors, and construction and installation space for the number control device are also required. In particular, the compressor with a small number has a large weight in terms of cost.
[0004]
Further, in the above conventional technology, the rotation speed of the compressor is constant, the load / unload, the control of only a plurality of constant speed compressors that can be operated / stopped, or the rotation speed of the compressor is reduced. Although it is possible to control only a plurality of variable speed compressors that perform variable capacity drive and capacity control, a method for controlling a constant speed compressor and a variable speed compressor with a single unit control device has not been established.
[0005]
It is known that the specific speed characteristics are best for a variable speed compressor that can change the rotational speed of the compressor, rather than a constant speed compressor that performs load / unload and operation / stop control. In the conventional technology, since at least one compressor performs load / unload control, the optimal number control including the variable speed compressor cannot be performed, so there is room for further power saving. It was a challenge.
[0006]
Therefore, in the compressed air production facility described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161237, a plurality of variable speed compressors and constant speed compressors are operated so as to follow the pressure of the discharge air, respectively, to save power. ing. However, in this method, since the pressure setting of each compressor is shifted and followed, it is necessary to widen the pressure control width as a system.
[0007]
An object of the present invention is to suppress wasteful unload operation as much as possible in a compressed air production system, and to achieve power saving as much as possible without using a separately installed number control device. Leveling the operating time of a plurality of compressors.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above purpose is One variable speed compressor, at least one fixed speed compressor, an air tank connected to the discharge of the variable speed compressor and the fixed speed compressor, and a variable speed compressor according to the discharge pressure of the air tank And a control means for controlling the operation of the fixed speed compressor, the control means controls the operation stop of the fixed speed compressor, and also sets the discharge pressure by controlling the rotation speed and the operation stop of the variable speed compressor. A compressed air production system that maintains compressed pressure and supplies compressed air to an air user through an air tank, and the control means maintains the discharge pressure at a set pressure when the fixed speed compressor is in operation. And the first control for controlling the rotational speed of the variable speed compressor, and when the rotational speed of the variable speed compressor decreases to a preset minimum rotational speed during the first control, the rotational speed of the variable speed compressor is minimized. Second control to maintain the rotation speed and discharge pressure at the time of the second control Is a third control for unloading the variable speed compressor when a predetermined first upper limit pressure is reached, and a second upper limit in which the discharge pressure is higher than the predetermined first upper limit pressure during the third control. When the pressure is reached, the fixed compressor is stopped, the variable speed compressor is returned from unloading, and the fourth control is performed to control the rotation speed so as to maintain the discharge pressure at the set pressure. Achieved by a compressed air production system.
[0009]
That is, according to the present invention, Variable speed compressor Thus, the operation of the compressor and the amount of discharged air in the entire system can be adjusted, so that a separately installed control device for controlling the number of operating compressors in the entire system can be omitted. Moreover, Fixed speed compressor Since the unloading operation can be suppressed, the power saving and the operation time of the plurality of compressors can be leveled.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The outline of the present embodiment is that in a compressed air production system in which one variable speed compressor 7 is a base load machine and one constant speed compressor 8 is a backup machine, and these compressors are combined, they are installed separately. That is, the operation of the base load machine 7 itself and the backup machine 8 is controlled by the determination of the base load machine 7 without using the control device.
[0011]
This eliminates the need for a control device that used to control the number of compressors in the entire system that has been used in the past, and makes it possible to suppress wasteful unload operation that has occurred in the compressor. Efficiency has been improved and power saving has become possible.
[0012]
In the following, a system composed of two units, that is, one base load machine 7 that issues a control command and one backup machine 8 that receives a control command from the base load machine 7 will be described. The backup machine may be a constant speed compressor or a variable speed compressor, or a system configuration in which they are mixed.
[0013]
“First Embodiment”
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a compressed air production system of the present invention. FIG. 2 is a control time chart showing an example of the operation method of the present embodiment.
[0014]
The compressed air production system of this example includes two compressor units 15 and 16 each having a compressor and a control unit, and compressed air discharged by being connected to each compressor unit by compressed air pipes 12 and 14. And a pressure sensor 2 which is a means for detecting the pressure of the compressed air in the air tank 1, and the compressed air is supplied from the air tank 1 to the compressed air use line. Is done.
[0015]
In some cases, for example, when the capacity of the compressed air use line is sufficiently large, the compressed air use line may be treated as the air tank 1. In some cases, the pressure sensor 2 and a pressure sensor 3 to be described later are used as one pressure sensor, and the detection pipe of this pressure sensor is connected to the air downstream of the check valve 9 and the check valve 10 of each compressor unit. It may be handled by connecting to a tube.
[0016]
The compressor unit 15 includes a compressor 7 that is a variable speed compressor, a control unit 5 that controls the compressor 7 itself and other compressors, and a discharge air pipe 11 that is connected to a compressed air outlet of the compressor 7. And a check valve 9 interposed in the discharge air pipe 11 and a pressure sensor 3 for detecting the compressed air pressure downstream of the check valve 9 and upstream of the compressed air outlet of the compressor unit 15. Composed.
[0017]
And the output of the pressure sensor 3 and the pressure sensor 2 is input into the control part 5, and the pressure of the compressor unit 15 or a compressed air manufacturing system is detected. Further, the compressor 7 becomes the capacity control lower limit rotation speed when the discharge air amount becomes 30% of the rated value.
[0018]
The compressor unit 16 includes a compressor 8 that is a constant speed compressor, a control unit 6 that controls the compressor 8 itself, a discharge air pipe 13 that is connected to a compressed air outlet of the compressor 8, and the discharge air pipe. 13 and a pressure sensor 4 installed in a detection pipe connected to the discharge air pipe 13 downstream of the check valve 10 and upstream of the compressed air outlet of the compressor unit 16. Consists of including.
[0019]
The pressure sensor 4 can detect the pressure of the compressor unit 16 or the compressed air production system, and the output of the pressure sensor 4 is input to the control unit 6. The control units 5 and 6 are collectively referred to as control means, and the pressure sensors 2, 3, and 4 are collectively referred to as pressure detection means.
[0020]
In the present embodiment, an external operation signal wiring for controlling the compressor unit 16 from the control unit 5 of the compressor unit 15, that is, a signal wiring for operating and stopping the compressor unit 16 is provided in the control unit 6. Connected to the external operation input unit.
[0021]
Further, when the compressor unit 16 fails, a failure signal wiring from the control unit 6, that is, an output signal wiring indicating that the compressor unit 16 has failed is connected to the failure input unit of the control unit 5.
[0022]
The pressure sensor 4 of the compressor unit 16 may be a pressure switch other than the pressure sensor. Further, the communication means for the external operation signal wiring and the failure signal wiring described above may be any signal such as an ON / OFF signal such as a relay, an analog signal determined by a change in voltage or current, or a digital signal such as RS232C or RS485. It doesn't matter.
[0023]
In this embodiment, the output of the two compressors is 37 kW, respectively, and the air tank capacity is 1.24 m. ³ It was. The compressors 7 and 8 both perform unloading with a suction throttle valve.
[0024]
Below, U-type unloading is used to steplessly reduce the opening of the suction throttle valve, and simultaneously the suction throttle valve is closed and the compressor discharge pressure is reduced (pressure reduction upstream of the check valve). This unloading method is called I-type unloading, and the operating state other than unloading is called loading.
[0025]
In this example, the following pressure setting is performed. The control pressure setting for keeping the discharge pressure of the variable speed compressor unit 15 within a certain range is 0.66 MPa (first pressure: the rotation speed of the compressor is changed so as to be this pressure), and the compressor 7 I-type unload start pressure setting that closes the suction throttle valve with the rotation speed kept constant at the lower limit of the rotation speed control, and simultaneously starts reducing the discharge pressure of the compressor (reducing pressure upstream of the check valve) Was 0.68 MPa (second pressure).
[0026]
When the compressor unit 15 is automatically stopped, the return pressure setting for restarting when the pressure decreases is 0.66 MPa (third pressure), and the control pressure setting for the constant speed compressor unit 16 (type I The load start pressure setting) was 0.69 MPa (fourth pressure).
[0027]
The return pressure setting from the I-type unloading (automatic restart pressure setting) was set to 0.64 MPa (fifth pressure), and the starting pressure setting of the U-type unloading was set to 0.69 MPa. In the constant speed compressor 8, the control pressure setting and the U-type unloading pressure setting are the same pressure setting, but the I-type unloading is controlled first.
[0028]
The pressure setting has the following relationship. That is, for the variable speed compressor 7, a first pressure to be maintained by rotation speed control and a second pressure higher than the first pressure at which unloading is started are set, and the amount of air used is reduced. A fourth pressure higher than the second pressure is set as a pressure to start unloading for the constant speed compressor to be stopped first when the pressure decreases.
[0029]
The pressure at which the variable speed compressor starts from the stop (third pressure) is set to be the same as the first pressure (it may be set lower than the first pressure). The pressure at which the constant speed compressor starts from the stop (fifth pressure) is set lower than the first pressure.
[0030]
However, in this example, the automatic stop function of the constant speed compressor 8 is canceled, and unless a stop signal is input to the control section 6 of the constant speed compressor by manual or external operation signal input or a failure occurs. Does not stop. In this example, the I-type unload function of the constant speed compressor is canceled, and when the pressure rises, the U-type unload is started.
[0031]
FIG. 2 shows an example of a control time chart in the present embodiment. The control time chart of FIG. 2 shows the ratio of the used air amount (the used air amount is the maximum discharged air when the maximum discharged air amount of each of the compressor units 15 and 16 with an output of 37 kW is 100% and the two units are 200%. (Parameter shown based on the amount 200%) air tank pressure when 200% to 0%, 0% to 200%, inverter output frequency and power consumption ratio of compressor unit 15 which is a variable speed compressor, The change of the power consumption ratio of the compressor unit 16 which is a constant speed compressor is represented.
[0032]
Hereinafter, the change in the compressor operating state accompanying the change in the used air amount ratio will be described with reference to FIG. The compressor units 15 and 16 start from a state where both are operating at 100% output and the pressure of the air tank 1 is 0.66 MPa.
[0033]
First, in the block shown by “a” in FIG. 2, when the pressure of the air tank 1 is 0.66 MPa and the ratio of the amount of air used is changed from 200% to 130%, the compressor unit 16 is more air tank than the fourth pressure. Since the pressure of 1 is lower, it becomes a load, and the compressed air discharge amount and the power consumption are both operated at 100%, and the compressor unit 15 reduces the rotational speed to keep the pressure within a certain range and lowers the power consumption.
[0034]
When the discharge amount of compressed air decreases, the specific power of the constant speed compressor deteriorates proportionally, whereas it is already known that the specific power of the compressor unit 15 hardly changes. The compressor unit 16 operates at 100% for both the compressed air discharge amount and power consumption, so that the specific power is the best. The compressor unit 15 reduces the power consumption almost proportionally when the compressed air discharge amount is decreased. The power saving effect is great because the power does not change.
[0035]
In the block b of FIG. 2, when the pressure ratio of the air tank 1 is 0.66 MPa and the ratio of the amount of air used is changed from 130% to 100%, the compressor unit 16 has the pressure of the air tank 1 higher than the fourth pressure. Therefore, the compressor unit 15 has already reached the minimum number of revolutions, so that the air tank pressure rises to 0.68 MPa when the ratio of the amount of air used decreases. Since the pressure in the air tank 1 is the second pressure, the compressor unit 15 is an I-type unload.
[0036]
In the block c in FIG. 2, when the use air amount ratio becomes 100% or less, the pressure of the air tank 1 rises to 0.69 MPa, so that the compressor unit 16 becomes the fourth pressure or more, and the control unit 5 controls the control unit 5. A stop signal is input to 6 and the compressor unit 16 stops. When the compressed air discharge amount of the compressor unit 16 becomes 0%, the compressed air discharge amount of about 100% or less becomes insufficient, and the pressure of the air tank 1 decreases.
[0037]
When the pressure in the air tank 1 decreases to the first pressure, the compressor unit 15 switches from the I-type unloading to the rotational speed control (load), and increases the rotational speed to replenish the insufficient air amount. Since the compressor unit 15 replenishes the insufficient amount of air, the pressure in the air tank 1 also increases to 0.66 MPa. Since the pressure of the air tank 1 does not drop to the fifth pressure, the compressor unit 16 continues to be stopped.
[0038]
In the block d of FIG. 2, when the pressure of the air tank 1 is 0.66 MPa and the air flow ratio is changed from 100% to 30%, the compressor unit 16 has a higher pressure in the air tank 1 than the fifth pressure. Therefore, the stopped state is maintained, and the compressor unit 15 reduces the rotational speed to keep the pressure within a certain range and lowers the power consumption.
[0039]
In the e block of FIG. 2, the compressor unit 16 has a higher pressure in the air tank 1 than the fifth pressure even when the operating air amount ratio changes from 30% to 0% at a pressure of 0.66 MPa in the air tank 1. Therefore, the stopped state is maintained, and the compressor unit 15 has already reached the minimum number of revolutions. Therefore, when the ratio of the used air amount decreases, the air tank pressure increases to 0.68 MPa. Since the pressure in the air tank 1 is the second pressure, the compressor unit 15 is an I-type unload.
[0040]
In the block f of FIG. 2, since 3 minutes have passed before the pressure in the air tank 1 drops from the second pressure to the first pressure, the compressor unit 15 automatically stops.
[0041]
In the g block in FIG. 2, when the use air amount ratio is 0% or more and the pressure in the air tank 1 is reduced to 0.66 MPa or less, the compressor unit 15 has a lower pressure in the air tank 1 than the first pressure. Therefore, it restarts and switches to rotation speed control.
[0042]
In the block h of FIG. 2, when the air flow ratio changes from 30% to less than 100%, the compressor unit 15 increases the rotational speed to the maximum rotational speed, keeps the pressure in the air tank 1 within a certain range, and compresses. Increase air discharge to 100%.
[0043]
In the i block of FIG. 2, if the used air amount ratio is kept less than 100%, the compressor unit 15 maintains the load at the maximum rotation speed and maintains the load.
[0044]
In the j block of FIG. 2, when the use air amount ratio changes from 100% to 130%, when the pressure of the air tank 1 decreases to 0.64 MPa, the compressor unit 16 has the air tank 1 higher than the fifth pressure. Therefore, the operation signal (restart signal) is input from the control unit 5 to the control unit 6, and the compressor unit 16 starts operation and continues the load.
[0045]
Since the compressed air discharge amount increases by 100% when the compressor unit 16 becomes a load, the pressure of the air tank 1 rises to 0.66 MPa. The compressor unit 15 attempts to suppress the further increase in the pressure of the air tank 1 by reducing the rotational speed, but the rotational speed decreases to the minimum rotational speed, the pressure of the air tank 1 further increases, and the second pressure Therefore, the compressor unit 15 is I-type unloading.
[0046]
In the k block of FIG. 2, when the air flow ratio changes from 130% to less than 200%, the pressure in the air tank 1 tends to decrease from 0.66 MPa, so the compressor unit 15 is stabilized at 0.66 MPa. In order to switch to rotational speed control, the rotational speed is increased to the maximum rotational speed.
[0047]
As described above, the constant speed compressor does not unload at the time of switching of control as in the operations of the blocks a to k. The constant speed compressor is either in the load state or in the automatic stop state, which means that the specific power is the best, and the compressor unit 15 adjusts the compressed air discharge amount with respect to the change in the used air amount ratio. Together with this, it can be seen that the two units are operating at maximum power saving.
[0048]
When it is necessary to provide a stop limit time for the compressor unit 16 and the number of times of increasing / decreasing the use air amount ratio 100% is large, the compressor unit 16 cannot be stopped until the stop limit time elapses. Therefore, in the block c in FIG. 2, since the stop signal is not input from the control unit 5 to the control unit 6, the compressor unit 16 is switched to the U-type unloading. When the stop limit time has elapsed, a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6, and the compressor unit 16 stops.
[0049]
When the I-type unload function of the compressor unit 16 is used, an unload signal is sent from the control unit 5 to the control unit 6 when the pressure in the air tank 1 reaches 0.69 MPa in the block c of FIG. , And the compressor unit 16 is switched to I-type unloading. If the pressure in the air tank 1 does not drop to the fifth pressure while the compressor unit 16 continues the I-type unloading for 3 minutes, a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6 Is The compressor unit 16 stops.
[0050]
When the compressor unit 15 has failed, if the control unit 5 has not failed, signals such as operation, stop, load, unload, etc. are input from the control unit 5 to the control unit 6 to control the compressor unit 16. The pressure drop in the air tank 1 is suppressed to a minimum.
[0051]
When the compressor unit 16 fails, the controller 6 inputs a failure signal to the controller 5, and the controller 5 notifies the outside that the compressor unit 16 has failed. And the control of the compressor unit 15 is switched to the single operation (original capacity control) and maintained, and the pressure drop of the air tank 1 is suppressed to the minimum.
[0052]
The failure signal from the control unit 6 to the control unit 5 may be a driving answer signal. The driving answer signal input from the control unit 6 to the control unit 5, that is, the input of the driving signal from the control unit 5 to the control unit 6. When the signal for confirming that the compressor unit 16 is returned from the control unit 6 to the control unit 5 is not input, the control unit 5 determines that the compressor unit 16 has failed.
[0053]
When the compressor unit 16 breaks down, a failure signal or an operation answer signal may not be input from the control unit 6 to the control unit 5. In this case, the control unit 5 cannot determine whether the compressor unit 16 has failed, but does not change the control method and continues the capacity control as it is, so that the pressure drop in the air tank 1 is suppressed to a minimum.
[0054]
When the compressor unit 15 is a constant speed compressor and the compressor unit 16 is a variable speed compressor, the input / output of the operation / stop signal and the input / output of the load / unload are only reversed. Is the same as the contents of the above embodiment.
[0055]
“Second Embodiment”
A second embodiment of the present invention will be described with reference to a block diagram of a compressed air production system in FIG. 1 and a control time chart in FIG.
[0056]
The compressed air production system of the present embodiment is an example in which two compressors are used and the compressor output of the variable speed compressor is larger than the compressor output of the constant speed compressor. Except for the difference in the output of the two compressors and the pressure setting, the configuration is the same as in the first embodiment, and therefore the same contents are omitted.
[0057]
In this embodiment, the compressor output of the compressor unit 15 that is a variable speed compressor is 37 kW, the compressor output of the compressor unit 16 that is a constant speed compressor is 22 kW, and the air tank capacity is 1.24 m. ³ It was.
[0058]
The control pressure setting for keeping the discharge pressure of the variable speed compressor unit 15 within a certain range is 0.66 MPa (first pressure), and the rotational speed is kept constant at the rotational speed control lower limit rotational speed of the compressor 7. At the same time that the suction throttle valve is closed, the I-type unload start pressure setting for starting the pressure reduction of the compressor discharge pressure is set to 0.68 MPa (second pressure), and the pressure drops while the compressor unit 15 is automatically stopped. The return pressure setting for restarting when it was started was 0.66 MPa (third pressure).
[0059]
In addition, the control pressure setting of the constant speed compressor unit 16 is 0.69 MPa (fourth pressure), the return pressure setting from the I-type unloading and the automatic restart pressure setting are 0.64 MPa (fifth pressure). The U-type unloading pressure setting was 0.69 MPa. In the compressor 8, the control pressure setting and the U-type unloading start pressure setting are the same pressure setting, but the I-type unloading is controlled first.
[0060]
The pressure setting in the present embodiment has the following relationship. That is, the first pressure to be maintained by the rotational speed control for the variable speed compressor and the second pressure higher than the first pressure for starting the unloading are set.
[0061]
A fourth pressure higher than the second pressure is set as a pressure to start unloading for the constant speed compressor to be stopped first when the air usage amount is reduced, and the variable speed compressor is stopped from the stop. The starting pressure (third pressure) is set to be the same as the first pressure (may be set lower than the first pressure). Further, the pressure at which the constant speed compressor is started from the stop (fifth pressure) is set lower than the first pressure.
[0062]
However, in this example, the automatic stop function of the constant speed compressor is canceled, and unless a stop signal is input to the control section 6 of the constant speed compressor by manual or external operation signal input or a failure occurs. I try not to stop. Further, in this embodiment, the I-type unload function of the constant speed compressor is released, and when the pressure rises, the U-type unload is started.
[0063]
In the control time chart of the second embodiment shown in FIG. 3, the maximum discharge air amounts of the compressor unit 15 with an output of 37 kW and the compressor unit 16 with an output of 22 kW are 100% and 60%, respectively. When the amount of air used (a parameter indicating the amount of air used based on the maximum discharge air amount of 160%) is changed from 160% to 0% and from 0% to 160% when the stand is set to 160% It shows the change in the air tank pressure, the inverter output frequency and power consumption ratio of the compressor unit 15 that is a variable speed compressor, the power consumption ratio of the compressor unit 16 that is a constant speed compressor, and the like.
[0064]
The reason why the maximum discharge air amount of the compressor unit 16 is set to 60% is that the maximum discharge air amount of the compressor unit 16 when compared with the maximum discharge air amount of 100% of the compressor unit 15 is 60%. Further, when the maximum output of the compressor unit 15 is 100%, the maximum output of the compressor unit 16 is 60%.
[0065]
Hereinafter, the change in the compressor operating state accompanying the change in the used air amount ratio will be described with reference to FIG. The compressor unit 15 starts operation from 100% output, the compressor unit 16 outputs 60%, and the air tank 1 is operated at a pressure of 0.66 MPa.
[0066]
First, in the block a of FIG. 3, when the pressure of the air tank 1 is 0.66 MPa and the ratio of the amount of air used is changed from 160% to 90%, the compressor unit 16 has a pressure of the air tank 1 higher than the fourth pressure. Since it is lower, it becomes a load, and the compressed air discharge amount and the power consumption are both operated at 60%, and the compressor unit 15 reduces the rotational speed to keep the pressure within a certain range and also reduces the power consumption.
[0067]
When the discharge amount of compressed air is reduced, the specific power of the constant speed compressor is proportionally worsened, whereas it is already known that the specific power of the compressor unit 15 hardly changes, so the explanation is omitted. Since the compressor unit 16 operates at 60% of the compressed air discharge amount and power consumption, the specific power is the best. When the compressor unit 15 decreases the compressed air discharge amount, the power consumption also decreases approximately proportionally. Since the specific power does not change, the power saving effect is great.
[0068]
In the block b of FIG. 3, when the use air amount ratio becomes 90% or less, the rotation speed of the compressor unit 15 becomes the minimum rotation speed, and a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6 in response to this, and the compressor Unit 16 stops. When the compressed air discharge amount of the compressor unit 16 becomes 0%, the compressed air discharge amount of about 60% or less becomes insufficient, and the pressure of the air tank 1 decreases.
[0069]
When the pressure in the air tank 1 is reduced to the first pressure, the compressor unit 15 increases the rotational speed from the minimum rotational speed to replenish the insufficient air amount. Since the compressor unit 15 replenishes the insufficient amount of air, the pressure in the air tank 1 rises again to 0.66 MPa. Since the pressure of the air tank 1 does not drop to the fifth pressure, the compressor unit 16 continues to be stopped.
[0070]
In the block c of FIG. 3, when the pressure in the air tank 1 is 0.66 MPa and the ratio of the amount of air used is changed from 90% to 30%, the compressor unit 16 has a higher pressure in the air tank 1 than the fifth pressure. Therefore, the stopped state is maintained, and the compressor unit 15 reduces the rotational speed to keep the pressure within a certain range and lowers the power consumption.
[0071]
In the block d of FIG. 3, the compressor unit 16 has a higher pressure in the air tank 1 than the fifth pressure even when the operating air amount ratio changes from 30% to 0% at a pressure of 0.66 MPa in the air tank 1. Therefore, the stopped state is maintained, and the compressor unit 15 has already reached the minimum number of revolutions. Therefore, when the ratio of the used air amount decreases, the air tank pressure increases to 0.68 MPa. Moreover, since the pressure of the air tank 1 becomes a 2nd pressure, the compressor unit 15 becomes I type unloading.
[0072]
In e block of FIG. 3, since 3 minutes passed until the pressure of the air tank 1 fell from the 2nd pressure to the 1st pressure, the compressor unit 15 stops automatically.
[0073]
In the f block of FIG. 3, when the air usage ratio is 0% or more and the pressure of the air tank 1 is reduced to 0.66 MPa or less, the compressor unit 15 has a lower pressure in the air tank 1 than the first pressure. Therefore, it restarts and switches to rotation speed control.
[0074]
In the block g of FIG. 3, when the air flow ratio changes from 30% to less than 100%, the compressor unit 15 increases the rotational speed to the maximum rotational speed, keeps the pressure in the air tank 1 within a certain range and compresses the air. Increase air discharge to 100%.
[0075]
In the block h in FIG. 3, when the used air amount ratio is kept below 100%, the compressor unit 15 keeps the load at the maximum rotation speed with the rotation speed constant.
[0076]
In the i block of FIG. 3, when the ratio of the amount of air used is changed to 100% or more, when the pressure of the air tank 1 decreases to 0.64 MPa, the compressor unit 16 has a pressure of the air tank 1 higher than the fifth pressure. Therefore, the operation signal (restart signal) is input from the controller 5 to the controller 6, and the compressor unit 16 starts operation and continues the load.
[0077]
When the compressor unit 16 becomes a load, the discharge amount of compressed air increases by 60%, so that the pressure in the air tank 1 rises to 0.66 MPa. The compressor unit 15 reduces the rotational speed to 24 Hz (corresponding to 60%), and then increases the rotational speed with respect to an increase in the used air amount ratio.
[0078]
In the j block of FIG. 3, when the use air amount ratio rises to less than 160%, the pressure in the air tank 1 tends to decrease from 0.66 MPa, so that the compressor unit 15 rotates to stabilize at 0.66 MPa. Is further increased, and the rotational speed is increased to the maximum rotational speed.
[0079]
As described above, the constant speed compressor does not unload at the time of switching of control as in the operations of the blocks a to j. The constant speed compressor is either in the load state or in the automatic stop state, which means that the specific power is the best, and the compressor unit 15 adjusts the compressed air discharge amount with respect to the change in the used air amount ratio. When combined with this, it can be seen that the two units are operating at maximum power saving.
[0080]
If the compressor unit 16 needs to be provided with a time limit for stoppage, and if the number of times of increase / decrease is outside the range of 60% to 100%, the compressor unit 16 should be stopped until the time limit for stoppage elapses. I can't. Therefore, in block b in FIG. 3, the stop signal is not input from the control unit 5 to the control unit 6, so the compressor unit 16 is switched to U-type unloading. When the stop limit time has elapsed, a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6, and at this time, the compressor unit 16 stops.
[0081]
When the I-type unload function of the compressor unit 16 is used, when the rotation speed of the compressor unit 15 reaches the minimum rotation speed in the block b in FIG. When the signal is input, the compressor unit 16 switches to the I-type unloading. If the pressure in the air tank 1 does not drop to the fifth pressure while the compressor unit 16 continues the I-type unloading for 3 minutes, a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6, and the compressor unit 16 stops.
[0082]
When the compressor unit 15 fails, if the controller 5 does not fail, the controller 5 inputs signals such as operation, stop, load, unload, etc. to the controller 6 to control the compressor unit 16. The pressure drop in the air tank 1 is suppressed to a minimum.
[0083]
When the compressor unit 16 fails, the controller 6 inputs a failure signal to the controller 5, and the controller 5 notifies the outside that the compressor unit 16 has failed. , And the control of the compressor unit 15 is continuously switched to the single operation (original capacity control) to suppress the pressure drop in the air tank 1 to a minimum.
[0084]
The failure signal from the control unit 6 to the control unit 5 may be a driving answer signal. The driving answer signal input from the control unit 6 to the control unit 5, that is, the input of the driving signal from the control unit 5 to the control unit 6. When the signal for confirming that the compressor unit 16 is returned from the control unit 6 to the control unit 5 is not input, the control unit 5 determines that the compressor unit 16 has failed.
[0085]
When the compressor unit 16 fails, it is not necessary to input a failure signal or an operation answer signal from the control unit 6 to the control unit 5. In this case, the control unit 5 cannot determine whether or not the compressor unit 16 has failed. However, since the capacity control is continued without changing the control method, the pressure drop in the air tank 1 is suppressed to a minimum.
[0086]
When the compressor unit 15 is a constant speed compressor and the compressor unit 16 is a variable speed compressor, the input / output of the operation / stop signal and the input / output of the load / unload are only reversed. Is the same as the contents of the above embodiment.
[0087]
While the first embodiment determines the condition for stopping the compressor unit 16 based on the fourth pressure above the second pressure of the compressor unit 15, in the second embodiment, Since the compressor unit 16 is stopped when the rotation speed of the compressor unit 15 reaches the minimum rotation speed, the pressure setting range of the entire compressed air manufacturing system can be narrowed compared to the first embodiment.
[0088]
“Third Embodiment”
The third embodiment of the present invention will be described with reference to the compressed air production system configuration diagram of FIG. 1, the control time chart showing the change in the operating state of FIG. 4, and the control time chart of the compressed air production system of FIG. 5. I will explain.
[0089]
The compressed air manufacturing system of this embodiment is an example using two variable speed compressors. Since the two co-compressors are the same as the first embodiment except that the two compressors are variable speed compressors, the description of the same contents is omitted.
[0090]
In this embodiment, the output of the two compressors is 37 kW, respectively, and the air tank capacity is 1.24 m. ³ It was. Further, the control pressure setting for keeping the discharge pressure of the compressor units 15 and 16 which are variable speed compressors within a certain range was set to 0.67 MPa (first pressure).
[0091]
Furthermore, at the rotation speed control lower limit rotation speed of the compressor 7, the rotation speed is kept constant, the suction throttle valve is closed, and at the same time, the I-type unload start pressure setting for starting the pressure reduction of the compressor discharge pressure is 0.69 MPa ( The second pressure was set to 0.65 MPa (third pressure), and the return pressure setting for restarting the compressor units 15 and 16 when the pressure dropped while the compressor units 15 and 16 were automatically stopped was 0.65 MPa (third pressure).
[0092]
The relationship of pressure setting for the two variable speed compressors is as follows. That is, the first pressure to be maintained by the rotational speed control for the variable speed compressor and the second pressure higher than the first pressure for starting the unloading are set, and the variable speed compressor is stopped from being stopped. The starting pressure is set to a third pressure lower than the first pressure (may be equal to or lower than the first pressure).
[0093]
However, in this embodiment, the automatic stop function of the compressor unit 16 that is a variable speed compressor is released, and a stop signal is input to the control unit 6 of the variable speed compressor by manual or external operation signal input, As long as a failure does not occur, it will not stop.
[0094]
The control time charts of FIGS. 4 and 5 show that the maximum discharge air amount of each of the compressor units 15 and 16 having an output of 37 kW is 100%, and the ratio of the used air amount when the two units are 200% (the used air amount is The parameters shown on the basis of the maximum discharge air volume of 200%) change as shown in the figure (Figure 4), the air tank pressure and the variable speed compressor The change (FIG. 5) of the power consumption ratio of the compressor units 15 and 16 which are is shown.
[0095]
Hereinafter, the change in the compressor operating condition accompanying the change in the used air amount ratio and time will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Further, in the present embodiment, since the operation time of the two variable speed compressors is leveled, the control unit 5 is provided with an operation timer. When the integration of the operation timer is up, Each variable speed compressor has a function to replace the base load machine and the backup machine. The compressor unit 15 is set as a base load machine, the compressor unit 16 is set as a backup machine, and the operation timer of the control unit 5 starts from 0.
[0096]
First, in the block on the first day of FIG. 4, the operation timer of the control unit 5 starts integration at the same time when the compressor unit 15 which is a variable speed compressor is operated, and the used air amount ratio is 100% or less per day. Therefore, the compressor unit 15 performs capacity control, and the compressor unit 16 maintains the stopped state.
[0097]
In the block on the second day in FIG. 4, since the integration of the operation timer of the control unit 5 is timed up, and the ratio of the used air amount at that time is 100% or less, the compressor unit 15 of the base load machine that was operating is Simultaneously with the automatic stop, the compressor unit 16 of the backup machine that has been stopped receives an operation signal from the control unit 5 to the control unit 6 and starts operation.
[0098]
At this time, the base load machine and the backup machine are switched, and the operation timer is initialized to 0, and integration is started again. As it is, the compressor unit 16 performs capacity control, and the compressor unit 15 maintains the automatic stop state.
[0099]
In the block on the third day in FIG. 4, the integration of the operation timer of the control unit 5 is timed up, and the compressor unit 15 of the backup machine that has been automatically stopped because the use air amount ratio at that time is 100% or less. At the same time as the operation is started, the compressor unit 16 of the base load machine that has been operating is stopped when a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6.
[0100]
At this time, the base load machine and the backup machine are switched, and the operation timer is initialized and becomes 0, the integration is started again, the compressor unit 15 performs capacity control, and the compressor unit 16 maintains the stopped state.
[0101]
In the block on the third day, the operating air ratio is 100% or more twice in one day, so the compressor unit 16 as a backup machine receives an operation signal from the control unit 5 to the control unit 6. And start driving. Details of this will be described later with reference to FIG. 5 during time X1 in FIG.
[0102]
In the block on the fourth day in FIG. 4, the integration of the operation timer of the control unit 5 is timed up, and the operating air amount ratio at that time is 100% or less. Simultaneously with the automatic stop, the compressor unit 16 of the backup machine that has been stopped receives an operation signal from the control unit 5 to the control unit 6 and starts operation.
[0103]
At this time, the base load machine and the backup machine are switched, and the operation timer is initialized to 0, and integration is started again. Further, the compressor unit 16 performs capacity control, and the compressor unit 15 maintains the automatic stop state. In this one day, the compressor unit 15 that is a backup machine starts operation because the used air amount ratio is 100% or more during the time X2. Details of this will be described later with reference to FIG.
[0104]
In the block on the fifth day in FIG. 4, the integration of the operation timer of the control unit 5 is timed up, and the compressor unit 15 of the backup machine that has been automatically stopped because the ratio of the amount of air used at that time is 100% or less. Simultaneously with the start of the operation, the compressor unit 16 of the base load machine that has been operating is stopped when a stop signal is input from the control unit 5 to the control unit 6.
[0105]
At this time, the base load machine and the backup machine are switched, and the operation timer is initialized and becomes 0, the integration is started again, the compressor unit 15 performs capacity control, and the compressor unit 16 maintains the stopped state.
[0106]
Next, the time X1 in FIG. 4 will be described with reference to FIG. The time X1 in FIG. 4 and the time X1 in FIG. 5 are the same. At the point in time X1 when the used air amount ratio exceeds 100%, the rotational speed of the compressor unit 15 becomes the maximum rotational speed, and the power consumption ratio becomes 100%.
[0107]
The pressure in the air tank 1 decreases from 0.67 MPa which is the control pressure setting of the compressor units 15 and 16 to 0.65 MPa which is the return pressure setting. At this time, the control unit 5 sends an operation signal to the control unit 6. The compressor unit 16 starts operation, and at this time, the control unit 5 performs control to fix the rotational speed of the compressor unit 15 to the maximum rotational speed, and the compressor unit 16 performs capacity control. The compressor unit 16 changes the rotational speed to keep the pressure in the air tank 1 constant with the change in the used air amount ratio.
[0108]
When the air usage ratio decreases to 100%, the rotation speed of the compressor unit 16 decreases to the minimum rotation speed. When the used air amount ratio becomes 100% or less, the pressure in the air tank 1 rises and reaches 0.69 MPa, which is the I-type unload start pressure of the compressor units 15 and 16, and at that time, the compressor unit 16 Before the pressure in the air tank 1 drops to 0.67 MPa, the control unit 5 inputs a stop signal to the control unit 6 to stop the compressor unit 16 and the compressor unit. 15 is switched to rotation speed control.
[0109]
Next, the time X2 in FIG. 4 will be described with reference to FIG. The time X2 in FIG. 4 and the time X2 in FIG. 5 are the same. At the point in time X1 when the used air amount ratio exceeds 100%, the rotational speed of the compressor unit 16 becomes the maximum rotational speed and the power consumption ratio becomes 100%.
[0110]
The pressure in the air tank 1 decreases from 0.67 MPa which is the control pressure setting of the compressor units 15 and 16 to 0.65 MPa which is the return pressure setting. At this time, the control unit 5 inputs a rotation speed fixing signal to the control unit 6. Then, the rotation speed of the compressor unit 16 is fixed to the maximum rotation speed and control is performed. At this time, the control unit 5 operates the compressor unit 15 and the compressor unit 15 performs capacity control. The compressor unit 15 changes the number of rotations to change the pressure of the air tank 1 with a change in the used air amount ratio.
[0111]
When the air usage ratio decreases to 100%, the rotation speed of the compressor unit 15 decreases to the minimum rotation speed. When the used air amount ratio becomes 100% or less, the pressure in the air tank 1 rises and reaches 0.69 MPa which is the I-type unload start pressure of the compressor units 15 and 16, and at that time, the compressor unit 15 Before the pressure in the air tank 1 drops to 0.67 MPa, the control unit 5 inputs a rotation speed fixing signal to the control unit 6 and controls the compressor unit 16 for rotation speed control. The compressor unit 15 is automatically stopped while switching.
[0112]
In the present embodiment, the operation timer of the control unit 5 is set at one-day intervals, but has a function of adjusting the time to be integrated. In addition, the base load machine is stopped and the backup machine is operated and switched at the same time, but when the base load machine and the backup machine overlap, the simultaneous operation and the case where they do not overlap are adjusted by the parallel operation timer. The control unit 5 has functions that can be performed.
[0113]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the base load machine is provided with a control unit that externally operates operations such as starting, stopping, and rotating the backup machine and receiving a failure status of the backup machine, By adding or changing at least one such base load machine, most recent compressors are equipped with a control unit that can be operated externally. In addition to achieving equivalent power saving and leveling of operation time, maximum power saving can be achieved by combining multiple compressors.
[0114]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to omit a conventional number control device by adding or changing at least one variable speed compressor that externally operates another constant speed or variable speed compressor, and the compressed air production system is applied. Cost and installation space can be minimized, system pressure control width can be minimized, power consumption can be minimized, and operation time can be leveled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a compressed air production system of the present invention.
FIG. 2 is a control time chart showing an operation state in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control time chart showing an operation state in the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control time chart showing an operation schedule in the third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control time chart showing an operation state in the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Air tank
2, 3, 4 Pressure sensor
5, 6 Control unit
7, 8 Compressor
9, 10 Check valve
11, 12, 13, 14 Discharge air pipe
15, 16 Compressor unit
17 Run / stop signal
18 Driving answer / failure signal

Claims

One variable speed compressor, at least one fixed speed compressor, an air tank connected to the discharge of the variable speed compressor and the fixed speed compressor, and depending on the discharge pressure of the air tank, A variable speed compressor and control means for controlling the operation of the fixed speed compressor, the control means controlling the operation stop of the fixed speed compressor, and the rotational speed and operation stop of the variable speed compressor. A compressed air production system that supplies compressed air to a user of air through the air tank while controlling the discharge pressure at a set pressure,
The control means includes a first control for controlling a rotation speed of the variable speed compressor so that the discharge pressure is maintained at the set pressure when the fixed speed compressor is in operation, and the control means at the time of the first control. When the rotational speed of the variable speed compressor is reduced to a preset minimum rotational speed, the second control for maintaining the rotational speed of the variable speed compressor at the minimum rotational speed, and the discharge pressure during the second control. A third control for unloading the variable speed compressor when a predetermined first upper limit pressure is reached, and a second control in which the discharge pressure is higher than a predetermined first upper limit pressure during the third control. When the upper limit pressure is reached, the fixed compressor is stopped, the variable speed compressor is returned from unloading, and the compressed air that performs the fourth control for controlling the number of revolutions so as to maintain the discharge pressure at the set pressure. Manufacturing system.

The compressed air manufacturing system according to claim 1,
The control means includes a fifth control for unloading the variable speed compressor when the discharge pressure reaches a predetermined first upper limit pressure during the fourth control, and the discharge pressure during the fifth control. Is a compressed air production system that performs a sixth control to stop the variable speed compressor when a predetermined first upper limit pressure or more continues for a set time or longer.

A first variable speed compressor; a second variable speed compressor; an air tank connected to the discharge of the first and second variable speed compressors; and the first variable speed compressor according to a discharge pressure of the air tank. Control means for controlling the operation of the first and second variable speed compressors, the control means controlling the rotational speed and operation stop of the first and second variable speed compressors to control the discharge pressure. A compressed air production system that maintains a set pressure and supplies compressed air to a user of air through the air tank,
The control means includes the first variable speed compressor so as to hold the discharge pressure at the set pressure when the first variable speed compressor is in operation and the second variable speed compressor is stopped. The first control for controlling the rotational speed of the compressor, and the rotational speed of the first variable speed compressor reaches a preset maximum rotational speed during the first control, and the discharge pressure is reduced to a predetermined lower limit pressure. When this occurs, the rotational speed of the first variable speed compressor is maintained at the maximum rotational speed, and the second variable speed compressor being stopped is operated to maintain the discharge pressure at the set pressure. A second control for controlling the second variable speed compressor, a third control for unloading the second variable speed compressor when the discharge pressure reaches a predetermined upper limit pressure during the second control, and a third control. The time during which the discharge pressure is equal to or higher than the set pressure continues for a set time or longer. Wherein the second variable speed compressor stops, the first fourth compressed air production system that performs control for controlling the rotational speed of the variable speed compressor so as to hold the discharge pressure to the set pressure when.

The compressed air production system according to claim 3 ,
The control means measures an operation time of the first variable speed compressor, and controls the first variable speed compressor and the second variable speed compressor when the operation time has elapsed for a fixed time. A compressed air production system characterized by switching.