JP4191563B2 - 圧縮機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスを圧縮する圧縮機の制御装置に関するものである。

燃料ガス用圧縮機の吐出圧力を設定範囲内に保つようにガスタービンへの燃料ガス供給量を調節する制御手段を備えたガスタービン用燃料ガス供給装置が提案されている。
このガスタービン用燃料ガス供給装置では、圧縮機の吸込流路と吐出流路との間にバイパス弁を設け、上記吐出圧力を検出する圧力検出器からの信号に基づいて上記バイパス弁の開度を制御することにより吐出圧力を設定範囲内に維持させている（例えば、特許文献１）。
特許第３１３７４９８号公報

しかしながら、上記従来のガスタービン用燃料ガス供給装置では、負荷遮断時等のような急激な燃料ガス消費量の変動に適切に対応することができない。
そこで、圧縮機に設けられた入口ガイド弁（ＩＧＶ）の開度を制御することによって圧縮機の吐出圧力を設定圧力に維持させるとともに、いわゆるサージングを回避するために、負荷遮断時等に圧縮機の出口に接続されたリサイクル弁（ＲＣＶ）を急開させて、該圧縮機から吐出される燃料ガスの一部を該圧縮機の入口側に戻すという技術も従来提案されている。

しかし、この技術は、リサイクル弁の急開時の開度や、急開後における開度減少変化率の適正な設定が容易でなく、このため、リサイクル弁の操作後、入口ガイド弁による吐出圧力制御に円滑に移行できないことがあり、また、入口ガイド弁による吐出圧制御とリサイクル弁によるアンチサージ制御が相互に干渉し合うこともあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、負荷遮断等を含む全ての運転状態において良好な制御性が得られる圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、圧縮機に対する燃料ガスの流入量を調整する流入量調整手段と、前記圧縮機から吐出される燃料ガスを前記圧縮機の入口側に戻すためのリサイクル弁と、前記圧縮機を所定の運転点で運転させるための制御操作値を設定し、その制御操作値に基づいて前記流入量調整手段およびリサイクル弁を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記制御操作値が所定値以上であるときに、その操作値の増大に伴って増加する信号を前記流入量調整手段の制御信号として発生する第１の制御信号発生手段と、前記制御操作値が前記所定値未満であるときに、その操作値の増大に伴って減少する信号を前記リサイクル弁の制御信号として発生する第２の制御信号発生手段と、を有することを特徴としている。

前記流入量調整手段としては、前記圧縮機の入口に設けられる入口ガイド弁や、前記圧縮機を回転させる駆動源が使用可能である。
前記第１の制御信号発生手段は、前記制御操作値が前記所定値未満であるときに、前記入口ガイド弁の開度を所定の最小開度にさせるための最小開度信号を発生するように構成することができる。

前記最小開度信号の値は、前記圧縮機に流入する燃料ガスの圧力に応じて変更することが望ましい。
前記制御操作値として、フィードバック制御用操作値にフィードフォワード用操作値を加算したものを使用することができる。

前記フィードバック制御用操作値は、前記圧縮機から吐出される燃料ガスの圧力偏差に基づいて形成され、前記フィードフォワード制御用操作値は、前記圧縮機の負荷の大きさに基づいて形成することができる。

前記圧縮機から吐出される燃料ガスがヘッダタンクを介して負荷機器に供給される場合において、前記フィードバック制御用操作値は、前記燃料ガスの圧力偏差に対応する吐出流量設定値と前記ヘッダタンクへの燃料ガスの流入量との偏差に基づいて設定してよい。
前記燃料ガスの圧力偏差に対応する吐出流量設定値に、前記ヘッダタンクからの前記燃料ガスの流出量を含ませて、流量制御の応答性を向上することも可能である。

前記弁制御手段は、負荷遮断時に前記フィードバック制御用操作値を所定値にトラッキングして、前記リサイクル弁を急開させるように構成することができる。
前記弁制御手段は、アンチサージ信号の発生手段と、このアンチサージ信号と前記リサイクル弁の制御信号とを比較して、これらの信号のうちの高位の信号を前記リサイクル弁に選択的に出力する高位選択手段をさらに備えてよい。
前記圧縮機が複数台同時に運転される場合には、任意の1台の圧縮機についての前記制御操作値としてフィードバック制御用操作値にフィードフォワード用操作値を加算したものが用いられ、他の圧縮機についての前記制御操作値としてフィードフォワード用操作値が用いられる。

本発明によれば、入口ガイド弁だけでなく、リサイクル弁も圧縮機の吐出圧制御に活用されるので、全ての運転状態（負荷遮断時、圧縮機およびガスタービンのトリップ時、通常運転時等）において良好な制御結果を得ることができる。しかも、入口ガイド弁とリサイクル弁がスプリットレンジで作動されるので、これらの弁による制御の干渉が回避される。
また、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せによって即応性の高い圧力制御が可能となる。さらに、リサイクル弁には、吐出圧力制御とアンチサージ制御のうちの高位の制御が選択的に適用されるので、これらの制御相互間での干渉も回避される。

以下、図面を参照して、本発明に係る圧縮機の制御装置の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。この図１において、圧縮機１の入口と燃料ガス供給ライン３との間には、入口ガイド弁（以下、ＩＧＶという）５が介在され、また、圧縮機１の出口と燃料ガスの供給ライン３との間には、リサイクル弁（以下、ＲＣＶという）７が介在されている。なお、ＩＧＶ５に比してＲＣＶ７は応答性に優れた構造を有する。

圧縮機１は、ガス供給ライン３からＩＧＶ５を介して供給される燃料ガス（この例では、定圧の燃料ガス）を圧縮する。圧縮機１によって圧縮された燃料ガスは、逆止弁９、開閉弁１１およびヘッダタンク１３を介してガスタービン１５に供給され、ここで燃焼される。

図２の曲線ａ、ｂおよびｃは、それぞれＩＧＶ５の開度が２０％，５０％および１００％の場合における圧縮機１の吐出流量と吐出圧力の関係を例示したものである。この関係によれば、例えば、設定圧力ＳＶ₁がＰ₁、ガスタービン１５側から要求される流量がＦ₁である場合、ＩＧＶ５の開度を５０％に設定することにより、圧縮機１が運転点Ａ₁で運転されることになる。

ガスタービン１１の要求負荷が低下した場合には、ＩＧＶ５の開度を減少させて、燃料ガスの流量を上記要求負荷に見合った量まで低下させれば良い。しかし、ＩＧＶ５は、その構造に起因して、ある開度以下での制御精度が低くなる。このため、この実施の形態においては、後述するように、ＩＧＶ５の最小開度（この例では、開度２０％）を設定して、ＩＧＶ５の開度がこの最小開度よりも小さくならないようにしている。

上記最小開度を設定すると、ＩＧＶ５がこの最小開度まで到達した後に、上記吐出流量が減少されなくなるという不都合を生じる。そこで、後述するように、ＩＧＶ５が最小開度まで到達した場合には、その開度を保持させるとともに、圧縮機１から吐出される燃料ガスの一部をＲＣＶ７を介して燃料供給ライン３側に戻すようにしている。

すなわち、燃料ガスの要求流量が例えば図２に示すＦ₂であるとすると、ＩＧＶ５によっては開度２０％に基づく吐出流量Ｆ₃（＞Ｆ₂）までしか吐出流量を減少させることができないので、ＲＣＶ７を開いてＦ₃−Ｆ₂に対応する量の燃料ガスを燃料供給ライン３側に戻すように、つまり、リサイクルするようにしている。これによって、上記要求流量Ｆ₂の燃料ガスがタービン１５側に供給されることになる。この場合、圧縮器１の運転点は、Ａ₂ではなくＡ₃となる。

ガスタービン１５の運転時には、負荷指令部１７が関数発生器１９に出力指令を与える。この出力指令は、ガスタービン１５の最大負荷を１００％とした場合の負荷率として与えられる。関数発生器１９は、図３に例示したような関数に基づいて、上記出力指令を操作値ＭＶ₀に変換し、この操作値ＭＶ₀対応する信号を出力する。関数発生器１９の出力信号は、フィードフォワード制御のための操作信号として加算器２１に入力される。なお、操作値ＭＶ₀の詳細については後述する

一方、圧力調節器２３には、設定圧力ＳＶ₁を示す信号と、圧力計２５によって検出される実際の吐出圧力ＰＶ₁を示す信号とが入力される。圧力調節器２３は、設定圧力ＳＶ₁と実吐出圧力ＰＶ₁の偏差にＰＩ（比例、積分）処理を施した操作値ＭＶ₁を演算し、この操作値ＭＶ₁に対応する信号をフィードバック制御用の操作信号として加算器２１に入力する。加算器２１は、上記操作値ＭＶ₀とＭＶ₁を加算する演算を実行して操作値ＭＶ₂を求め、この操作値ＭＶ₂に対応する信号を関数発生器２７および２９に加える。

ここで、前記フィードフォワード制御用の操作値ＭＶ₀について説明する。加算器２１によって得られる操作値ＭＶ₂は、圧縮機１の定常運転中においてほぼフィードフォワード制御用の操作値ＭＶ₀に近似することができる。ガスタービン１５の負荷に対応したＩＧＶ５およびＲＣＶ７の必要開度は、図２に示した関係から予測することができる。上記操作値ＭＶ₀を示す信号は、ＩＧＶ５およびＲＣＶ７の予測必要開度を規定するものであり、関数発生器２７および２９の双方に入力される。

上記関数発生器２７は、図４に例示する関数に基づいて、例えば操作値ＭＶ₀が５０％になるまではＩＧＶ開度を２０％（前記最小開度に対応）に保持させ、操作値ＭＶ₀が５０％から増大するに伴って、ＩＧＶ開度を２０％から１００％まで直線的に増加させる弁制御信号を形成し、この弁制御信号をＩＧＶ５に出力する。
一方、上記関数発生器２９は、例えば操作値ＭＶ₀が５０％になるまではＲＣＶ開度を１００％から０％まで直線的に減少させ、操作値ＭＶ₀が５０％以上の時にＲＣＶ開度を０％に保持させる操作値ＭＶ₃を設定し、この操作値ＭＶ₃に対応する信号を高位選択部３１に出力する。

次に、関数発生器３３について説明する。
図２には、圧縮機１についてのサージラインｄと、アンチサージのためのマージンを確保して設定されたサージコントロールラインｅとが示されている。このサージラインｄおよびサージコントロールラインｅは、いずれもＩＧＶ５の開度の関数である。

関数発生器３３は、上記サージコントロールラインｅを示す関数と、上記関数発生器２７から与えられるＩＧＶ５の開度情報とに基づいて、アンチサージのための吐出流量設定値ＳＶ₂を演算し、それに対応する信号を流量調節器３５に出力する。流量調節器３５は、設定流量ＳＶ₂と流量計３７で検出される実吐出流量ＰＶ₂との偏差に対応する操作値ＭＶ₄を演算し、この操作値ＭＶ₄に対応する信号を上記高位選択部３１に出力する。
高位選択部３１は、関数発生器２９から出力される操作値ＭＶ₃を示す信号と、関数発生器３３から出力される操作値ＭＶ₄を示す信号とを比較し、それらの内の大きい方の信号を弁制御信号としてＲＣＶ７に出力する。

以下、この第１の実施の形態に係る燃料ガス圧縮機の制御装置の動作を説明する。
例えば、設定圧力ＳＶ₁がＰ₁であって、かつ、図２の吐出流量Ｆ₁を要求する出力指令が負荷指令部１７から出力された場合、操作値ＭＶ₂（ＭＶ₀）に基づく関数発生器２７の出力によってＩＧＶ５の開度が５０％に設定され、また、操作値ＭＶ₂（ＭＶ₀）に基づく関数発生器２９の出力によってＲＣＶ７の開度が０％に設定されることになる。上記ＩＧＶ５およびＲＣＶ７の開度設定は、フィードフォワード制御によって実行されるので、圧縮機１の吐出圧力が速やかに設定値Ｐ₁に近付けられる。そして、最終的には、操作値ＭＶ₂（ＭＶ₁）に基づくフィードバック制御によって上記吐出圧力が設定値Ｐ₁に精度良く制定され、その結果、圧縮機１の運転点が図２に示すＡ₁点になる。

次に、例えば、図２の吐出流量Ｆ₂を要求する出力指令が負荷指令部１７から出力されると、この場合、ＩＧＶ５の開度が前記最小開度である２０％に設定され、また、流量Ｆ₃−Ｆ₂の燃料ガスが燃料供給ライン３側にリサイクルされるようにＲＣＶ７の開度が設定される。つまり、ＲＣＶ７が開かれて、ＩＧＶ５を通る過剰な燃料分が該ＲＣＶ７を介して燃料供給ライン３側に戻される。この結果、圧縮機１の吐出流量は実質的にＦ₃になる。
この場合も、フィードフォワード制御によるＩＧＶ５およびＲＣＶ７の開度設定によって圧縮機１の吐出圧力が速やかに目標値Ｐ₁に近付けられ、また、フィードバック制御によって上記吐出圧力が目標値Ｐ₁に精度良く制定される。その結果、圧縮機１の運転点はＡ₃点になる。

次に、負荷遮断信号や、圧縮機１またはガスタービン１５がトリップしたことを示す信号が負荷指令部１７に入力された場合について説明する。なお、ここでは、設定圧力ＳＶ₁が図２に示すＰ₂であるとする。
負荷遮断時や、圧縮機１等のトリップ時には、たとえば、図２の吐出流量Ｆ₄（ガスタービン１５における燃料の燃焼が維持できる最小流量）を要求する出力指令が該負荷指令部１７から出力される。

この場合、ＩＧＶ５の開度が前記最小開度である２０％に設定されると、圧縮機１が前記サージラインｄを越えたサージ域で運転されることになる。しかし、この実施の形態においては、前記したように、流量調節器３５からアンチサージ制御のための操作値ＭＶ₄を示す信号が出力されるので、圧縮機１のサージ運転が回避される。

すなわち、サージ域に入るまで吐出流量が減少すると、操作値ＭＶ₄が関数発生器２９から出力される操作値ＭＶ₃よりも大きくなるので、高位選択部３１が操作値ＭＶ₄に対応する信号をＲＣＶ７に対する弁制御信号として選択し、その結果、サージコントロールラインｅでの運転が実行される。このとき、吐出圧力は目標値Ｐ₂になるようにＩＧＶ５によって制御されることになるので、圧縮機１の最終的な運転点はＡ₅になる。この運転点の設定により、圧縮機１はサージングを回避した状態で運転される。なお、上記運転点Ａ₅では、ＩＧＶ５の開度が前記最少開度（２０％）よりも大きくなり、また、流量Ｆ₅−Ｆ₄の燃料ガスがＲＣＶ７を介してリサイクルされる。

上述したように、上記第１の実施形態に係る圧縮機の制御装置によれば、ＩＧＶ５だけでなく、ＲＣＶ７も吐出圧力の制御に活用されるので、全ての運転状態（負荷遮断時、圧縮機１およびガスタービン１５のトリップ時、通常運転時等）において圧縮機１の吐出圧力の変動を抑制すること、つまり、吐出圧力の制御性を向上することができる。

しかも、操作値ＭＶ₂が５０％以上のときに、ＲＣＶ７の吐出圧力に対する指令信号をゼロにしてＩＧＶ５のみによって吐出圧力を制御し、操作値ＭＶ₂が５０％未満のときに、ＩＧＶ５を最小開度（２０％）に維持して、ＲＣＶ７のみによって吐出圧力を制御するので、つまり、ＩＧＶ５とＲＣＶ７がスプリットレンジで作動されるので、このＩＧＶ５とＲＣＶ７による吐出圧力制御の干渉が回避される。

また、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せによって吐出圧力が制御されるので、即応性の高い圧力制御が可能となり、そのため、ガスタービン１５に急激な負荷の要求がなされた場合でも、吐出圧力の変動を抑制することができる。
さらに、ＲＣＶ７には、吐出圧力制御とアンチサージ制御のうちの高位の制御が選択的に適用されるので、これらの制御相互間での干渉も回避される。

なお、圧縮機１の入口圧力が変化する場合には、この入口圧力に対応して前記ＩＧＶ５の最小開度を変化させることにより、より精度の高い圧力制御が可能になる。
また、上記実施の形態では、図４および図５に示すように、ＩＧＶ５とＲＣＶ７のスプリット点を５０％に設定しているが、このスプリット点は５０％に限定されない。すなわち、図４および図５に示す関数の傾きは、それぞれＩＧＶ５およびＲＣＶ７の制御ゲインをそれぞれ規定するので、これらのゲインを変えるために上記スプリット点を変更しても良い。
例えば、スプリット点を５０％よりも大きくすれば、応答性に劣るＩＧＶ５の動作時間の短縮を図れ、また、応答性の良好なＲＣＶ７の動作安定性を向上することができる。要するに、上記スプリット点は、ＩＧＶ５とＲＣＶ７の動特性等を勘案して、それらの制御性が向上するように適宜設定することができる。

第２の実施の形態
図６の曲線ａ'，ｂ'およびｃ'は、それぞれ圧縮機１の回転数を６０％，８０％および１００％に設定した場合の圧縮機１の吐出流量と吐出圧力の関係を例示したものである。この図６と図２との対比から明らかなように、ＩＧＶ５の開度操作に代えて圧縮機１の回転数を操作しても、吐出圧力の制御が可能である。

図７は、圧縮機１の回転数操作によって吐出圧力を制御するように構成された本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態は、ＩＧＶを削除した点と、図２の関数発生器２７に対応する関数発生器２７'を設け、圧縮器１を回転駆動する蒸気タービン等の駆動機３９の回転数をこの関数発生器２７'の出力によって制御するようにした点と、圧縮器１の回転数を検出する回転数検出計４１を設け、図２の関数発生器３３に対応する関数発生器３３'にこの回転数検出計４１の出力を加えるようにした点において前記第１の実施の形態と相違する。

この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態による効果と同様の効果を得ることができる。なお、この第２の実施の形態においては、回転数検出計４１で検出される圧縮機１の実回転数を関数発生器３３'に入力しているが、これに代えて、関数発生器２７'によって指令される回転数を関数発生器３３'に入力するようにしても良い。

第３の実施の形態
図８は本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態は、加算器２１と圧力調節器２３との間に流量調節器４３および加算器４５を介在させた点と、ヘッダタンク１３の入口流量と出口流量をそれぞれ検出する流量計４７および４９を設け、これらの検出計４７および４９の出力をそれぞれ流量調節器４３および加算器４５に加えるようにした点において前記第１の実施形態と相違している。

この第３の実施形態おいて、加算器４５は、吐出圧力の偏差に対応した信号（フィードバック信号）と、ヘッダタンク１３の出口流量、つまり、タービン１５の必要燃料供給量を示す信号（フィードフォワード信号）とを加算し、その加算結果を設定流量ＳＶ₃として流量調節器４３に入力する。流量調節器４３は、設定流量ＳＶ₃とヘッダタンク１３の入口流量（実際の吐出流量）との偏差を演算し、かつ、この偏差にＰＩ処理を施すことによって流量操作値ＭＶ₁’を形成する。

この第３の実施形態によれば、吐出圧力の偏差をなくすフィードバック制御に加えて、ヘッダタンク１３に対する燃料ガスの入出流量の偏差をなくす制御が実行されるので、ガスタービン１５に供給される燃料ガスの圧力が一層安定化される。
なお、この第３の実施形態の制御装置においても、圧縮機１の回転数を操作して吐出圧力を制御する図７に示した構成を適用することができる。また、第１〜第３の実施の形態においては、圧力計２５によってヘッダタンク１３の入口における燃料ガス圧力を検出しているが、該圧力計２５によってヘッダタンク１３内の燃料ガス圧力を検出するようにしても良い。

第４の実施の形態
次に、図９を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。この第４の実施の形態に係る制御装置は、２台の圧縮機１Ａ，１Ｂの吐出圧力を制御するものである。
なお、図９においては、第１図に示した要素と同等の構成および機能を有する要素に対して共通もしくは対応する符号を付してある。また、同図における圧縮機１Ａ，１Ｂ側には、図１に示したＩＧＶ５、ＲＣＶ７、関数発生器２７，２９，３３、高位選択部３１、流量調節器３５等の要素に対応する要素がそれぞれ設けられているが、同図ではこれらが省略されている。

この実施の形態においては、圧力調節器２３’と加算器２１Ａ間、および圧力調節器２３’と加算器２１Ａ間にそれぞれスイッチ素子５１Ａおよび５１Ｂを設けてある。また、圧力計２５によってヘッダタンク１３内の燃料ガスの圧力を検出するようにしている。

通常の運転時には、負荷指令部１７’から論理レベル［Ｈ］の選択信号Ｓ_２が出力される。スイッチ素子５１Ａ，５１Ｂは、論理レベル［Ｈ］の信号によって開かれるように構成されているので、図示のように、選択信号Ｓ₁が直接入力されるスイッチ素子５１Ａは開かれ、該信号Ｓ₂がインバータ５３を介して入力されるスイッチ素子５１Ｂは閉じられる。

この状態においては、圧縮機１Ａに係るＩＧＶおよびＲＣＶ（図示せず）を制御する操作値ＭＶ_2AがＭＶ_2A＝ＭＶ_0Aになり、圧縮機１Ｂに係るＩＧＶおよびＲＣＶ（図示せず）を制御する操作値ＭＶ_2BがＭＶ_2B＝ＭＶ₁＋ＭＶ_0Bになる。つまり、圧縮機１Ａに係るＩＧＶおよびＲＣＶに対しては、フィードフォワード制御のみが実行され、また、圧縮機１Ｂに係るＩＧＶおよびＲＣＶ対しては、フィードフォワード制御とフィードバック制御の双方が実行される。

この場合、双方の圧縮機１Ａ，１Ｂは、フィードフォワード制御によって例えば図２に示した運転点Ａ₁を与えられる。そして、フィードフォワード制御の関数の見積もり違いによる吐出圧力の誤差分は、圧縮機１Ｂ側におけるフィードバック制御によって吸収される。この結果、圧縮機１Ａは運転点Ａ₁で、また、圧縮器Ｂは運転点Ａ₁から上記誤差の修正分だけずれた点でそれぞれ運転されることになる。

ここで、圧縮機１Ｂもしくはタービン１５Ｂがトリップした場合について説明する。この場合、負荷指令部１７’は、図示していない上位の制御装置からのトリップ発生信号に基づいて論理レベル［Ｌ］の選択信号Ｓ₂を出力し、その結果、スイッチ素子５１Ａが閉じられるとともに、スイッチ素子５１Ａが開かれる。これにより、圧力フィードバック制御が圧縮機Ｂ側の制御系から圧縮機Ａ側の制御系に移行されるので、ヘッダタンク１３内の燃料ガスの圧力は圧縮機１Ｂがトリップする前の値を維持するように制御されることになる。
上記のように、この実施の形態では、圧縮機Ａ側の制御系と圧縮機Ｂ側の制御系のいずれか一方のみで圧力フィードバック制御を実行させるようにしているが、これは双方の制御系で圧力フィードバック制御を実行した場合に、それらの制御が相互に干渉する虞があるからである。

一方、図示していない上位の制御装置より負荷指令部１７に負荷遮断信号が入力された場合には、該負荷指令部１７が操作値切換信号Ｓ₁を圧力調節器２３’に出力する。これにより、圧力調節器２３’は、操作値ＭＶ₂をＲＣＶ７が急開操作されるような大きさに変更させるトラッキングデータを操作値ＭＶ₁として出力し、その結果、ＲＣＶ７がレスポンス良く急開操作されて、負荷遮断時における圧力変動が一層抑制される。なお、このようなトラッキング操作は、前記第１〜第３の実施の形態にも適用可能である。

本発明に係る圧縮機の制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 吐出流量と吐出圧力の関係をＩＧＶ開度をパラメータとして例示した特性図である。 弁開度操作値を規定する負荷指令の関数を例示したグラフである。 ＩＧＶ開度を規定する弁開度操作値の関数を例示したグラフである。 ＲＣＶ開度を規定する弁開度操作値の関数を例示したグラフである。 吐出流量と吐出圧力の関係を圧縮機の回転数をパラメータとして例示した特性図である。 本発明に係る圧縮機の制御装置の第２の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る圧縮機の制御装置の第３の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る圧縮機の制御装置の第４の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 圧縮機
３ 燃料ガス供給ライン
５ ＩＧＶ
７ ＲＣＶ
１３ ヘッダタンク
１５，１５Ａ，１５Ｂ ガスタービン
１７，１７’ 負荷指令部
１９，１９Ａ，１９Ｂ 関数発生器
２１ 加算器
２３，２３’ 圧力調節器
２５ 圧力計
２７，２７’ 関数発生器
２９ 関数発生器
３１ 高位選択部
３３，３３’ 関数発生器
３５ 流量調節器
３７ 流量計
３９ 駆動機
４１ 回転数検出計４１
４３ 流量調節器
４５ 加算器
４７ 流量計
４９ 流量計
５１Ａ，５１Ｂ スイッチ素子

Claims (9)

1. 燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する圧縮機の制御装置であって、
   前記圧縮機に対する前記燃料ガスの流入量を調整する流入量調整手段と、
   前記圧縮機から吐出される燃料ガスを前記圧縮機の入口側に戻すためのリサイクル弁と、
   前記圧縮機の吐出圧力を設定圧力に維持させるための制御操作値ＭＶ ₂ を形成し、その制御操作値ＭＶ ₂ に基づいて前記流入量調整手段およびリサイクル弁を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   指令される前記圧縮機の負荷を変数とする関数に基づいてフィードフォワード用操作値ＭＶ ₀ を形成して出力する関数発生器と、
   前記制御操作値ＭＶ_２が所定値以上であるときに、その操作値ＭＶ _２ の増大に伴って前記流入量調整手段の調整量を増大させ、かつ、前記制御操作値ＭＶ_２が前記所定値未満であるときに、前記流入量調整手段の調整量を所定の最小値にさせる信号を該流入量調整手段に対する制御信号として出力する第１の制御信号発生手段と、
   前記制御操作値ＭＶ_２が前記所定値以上であるときに零の値を示し、かつ、前記制御操作値ＭＶ_２が前記所定値未満であるときに、その操作値ＭＶ_２の増大に伴って減少する信号を前記リサイクル弁に対する制御信号として出力する第２の制御信号発生手段と、を有し、
   前記制御操作値ＭＶ ₂ は、前記設定圧力と前記圧縮機の吐出圧力の偏差に対応するフィードバック制御用操作値ＭＶ _１ に前記フィードフォワード用操作値ＭＶ ₀ を加算することによって形成され、
   前記フィードフォワード用操作値ＭＶ ₀ を形成する関数は、前記第１の制御信号発生手段から出力される制御信号による前記流入量調整手段の調整量の制御と、前記第２の制御信号発生手段から出力される制御信号による前記リサイクル弁の開度の制御とによってもたらされる前記圧縮機の吐出流量が前記設定圧力を生じさせる量となるように設定されていることを特徴とする圧縮機の制御装置。
2. 前記流入量調整手段は、前記圧縮機の入口に設けられる入口ガイド弁であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
3. 前記流入量調整手段は、前記圧縮機を回転させる駆動源であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
4. 前記圧縮機から吐出される燃料ガスがヘッダタンクを介して負荷機器に供給される場合において、前記フィードバック制御用操作値ＭＶ _１ は、前記燃料ガスの圧力偏差に対応する吐出流量設定値と前記ヘッダタンクへの燃料ガスの流入量との偏差に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
5. 前記燃料ガスの圧力偏差に対応する吐出流量設定値に、前記ヘッダタンクからの前記燃料ガスの流出量を含ませたことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機の制御装置。
6. 前記制御手段は、負荷遮断時に前記フィードバック制御用操作値ＭＶ _１ を所定値にトラッキングして、前記リサイクル弁を急開させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機の制御装置。
7. 前記制御手段は、アンチサージ信号の発生手段と、このアンチサージ信号と前記リサイクル弁に対する制御信号とを比較して、これらの信号のうちの高位の信号を前記リサイクル弁に選択的に出力する高位選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
8. 前記圧縮機が複数台同時に運転される場合に、任意の１台の圧縮機についての前記制御操作値としてフィードバック制御用操作値ＭＶ _１ にフィードフォワード用操作値ＭＶ _０ を加算したもの用い、他の圧縮機についての前記制御操作値としてフィードフォワード用操作値ＭＶ _０ を用いることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
9. 前記関数発生器は、前記圧縮機の負荷が０のときにおいても前記吐出圧力を前記設定圧力にするための前記フィードフォワード用操作値ＭＶ _０ を規定するように設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。

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