JP4496886B2 - Operation method of turbo compressor system - Google Patents

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Description

本発明は、複数台のターボ圧縮機を用いたターボ圧縮機システムの運転方法に関する。   The present invention relates to a method for operating a turbo compressor system using a plurality of turbo compressors.

複数台のターボ圧縮機を用いて台数制御運転する例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載のシステムでは、圧縮機設備において圧縮空気貯蔵用のタンクを省いても圧送空気の圧力を変動させないことを目的としている。この目的を達成するために、圧縮機設備は、圧送流量を検出する流量計と圧送流量に応じて必要な圧縮機の台数を選定し、各圧縮機をロード、アンロード切り換え、あるいは起動、停止させる台数制御盤を有する。また、各圧縮機は吸い込み絞り弁を有し、この吸い込み絞り弁の開度を調節することにより、圧力一定制御が可能になっている。さらに、吸込絞り制御を利用できない容量では、圧送ガスの一部を放風運転して圧送圧力を略一定に保っている。   An example of performing unit control operation using a plurality of turbo compressors is described in Patent Document 1. The system described in this publication aims to prevent the pressure of the pumped air from fluctuating even if a tank for storing compressed air is omitted in the compressor equipment. To achieve this objective, the compressor equipment selects the flow meter that detects the pumping flow rate and the number of compressors required according to the pumping flow rate, and loads, unloads, or starts and stops each compressor. It has a unit control panel. Each compressor has a suction throttle valve, and by adjusting the opening of the suction throttle valve, constant pressure control is possible. Further, in a capacity where the suction throttle control cannot be used, a part of the pumping gas is discharged to keep the pumping pressure substantially constant.

特許文献2には、1台のターボ圧縮機と複数台の容積形圧縮機を組み合わせて台数制御し、ターボ圧縮機を定風圧制御するときにはターボ圧縮機の回転数制御圧力を容積形圧縮機の放風弁開設定圧力よりも低くし、ターボ圧縮機の放風弁開設定圧力を容積形圧縮機の放風弁開設定圧力よりも高くすることが記載されている。   In Patent Document 2, the number of turbo compressors is controlled by combining one turbo compressor and a plurality of positive displacement compressors. When the turbo compressor is controlled at a constant wind pressure, the rotational speed control pressure of the turbo compressor is controlled by the positive displacement compressor. It is described that the pressure is lower than the set pressure for opening the vent valve, and the set pressure for opening the vent valve of the turbo compressor is set higher than the set pressure for opening the vent valve of the positive displacement compressor.

特開平6-249190号公報JP-A-6-249190

特開平11-303792号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-303792

上記特許文献1に記載の圧縮機システムでは、容量の違う複数台の圧縮機と検出されたガス流量から最適な運転機を選定して運転停止させているが、流量毎に運転する圧縮機が定まっており、不測の事態で1台の圧縮機が運転できなくなったときには、システム全体を停止せざるを得ないという不具合を生じる。また、流量毎に運転する圧縮機が定まっているので、流量の増減に応じて圧縮機を頻繁に起動または停止せざるを得ない。   In the compressor system described in Patent Document 1, an optimum operating unit is selected from a plurality of compressors having different capacities and detected gas flow rates, and the operation is stopped. When one compressor cannot be operated due to unforeseen circumstances, the entire system must be stopped. In addition, since the compressor to be operated for each flow rate is determined, the compressor must be frequently started or stopped according to the increase or decrease of the flow rate.

しかしながら、ターボ圧縮機の特性として頻繁な起動、停止は故障の発生や寿命の低下の要因となる。この逆に負荷がほとんど変化しない、すなわち流量一定の場合には、特定の圧縮機だけが運転し、全く運転しな圧縮機が生じて、圧縮機相互で運転時間が変化する。これは、圧縮機システムのメインテナンス周期を著しく短くし望ましくない。   However, frequent start and stop as a characteristic of the turbo compressor causes a failure and a decrease in life. On the contrary, when the load hardly changes, that is, when the flow rate is constant, only a specific compressor operates, a compressor that does not operate at all occurs, and the operation time changes between the compressors. This is undesirable because it significantly shortens the maintenance period of the compressor system.

上記特許文献2に記載の圧縮機システムでは、ターボ型と容積形という特性の異なる圧縮機を使用している。一般にターボ型圧縮機の吐出圧力は低く、容積形の圧縮機の吐出圧力は高いから、需要元の圧力レベルに合わせて最良の組み合わせを形成するのが難しい。   The compressor system described in Patent Document 2 uses a compressor having different characteristics such as a turbo type and a volume type. In general, the discharge pressure of a turbo compressor is low, and the discharge pressure of a positive displacement compressor is high. Therefore, it is difficult to form the best combination according to the pressure level of the demand source.

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は吸込弁と放風弁を使用して複数台のターボ圧縮機を台数制御するシステムにおいて、運転するターボ圧縮機の故障や増設等に対応できる信頼性高いシステムとすることにある。また、ターボ圧縮機の起動、停止回数を低減して信頼性を向上させることにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to use a suction valve and a vent valve to control the number of turbo compressors in a system in which a malfunction occurs in the operating turbo compressor. The purpose is to provide a highly reliable system that can support expansion and the like. Another object is to improve reliability by reducing the number of times the turbo compressor is started and stopped.

上記目的を達成する本発明の特徴は、それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が最大運転モードの流量に等しいか大きくなったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、運転中の他のターボ圧縮機がミニマム運転モードであれば、このミニマム運転モードにあるターボ圧縮機を新たに流量調節機とするとともにそれまでの流量調節機を最大運転モードに設定し、運転中の他のターボ圧縮機がすべて最大運転モードであれば、停止中のターボ圧縮機を最大運転モードで起動するとともに流量調節機を部分負荷運転モードまたは吸込絞り運転モードで運転させるものである。
A feature of the present invention for achieving the above object is that a plurality of turbo compressors each having a variable flow rate suction valve on the suction side and a turbo compressor having a discharge valve capable of discharging working gas on the discharge side are connected in parallel. In an operation method of a turbo compressor system in which capacity control is performed only by a plurality of turbo compressors, each of the plurality of turbo compressors includes a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, and a partial load operation mode. And the unload operation mode are combined, and the maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is at a maximum angle or fully opened and the discharge valve is fully closed, and the suction throttle operation mode is It is an operation mode in which the valve opening of the suction valve is changed and the discharge valve is fully closed, and the minimum operation mode is a minimum angle at which the opening of the suction valve does not cause surging. And the partial load operation mode is a mode in which a new compressor is additionally operated in addition to the operating compressor, and the additional operation of the compressor is performed. It is an operation mode in which the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve of the compressor is opened, and the unload operation mode is set to a minimum angle that does not cause surging. In addition, in each of these operation modes, the suction valve and the air discharge valve are subjected to PI control or PID control so that each turbo compressor has a predetermined discharge pressure. If one of a plurality of turbo compressors is set as a flow controller, and the flow rate required for this flow controller is equal to or greater than the maximum operation mode, the number of units is controlled. If the other turbo compressor in operation is in the minimum operation mode, the turbo compressor in this minimum operation mode is newly set as a flow controller and the flow rate up to that time is checked. If the controller is set to the maximum operation mode and all other operating turbo compressors are in the maximum operation mode, the stopped turbo compressor is started in the maximum operation mode and the flow controller is set to the partial load operation mode or The operation is performed in the suction throttle operation mode.

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が放風弁を開く部分負荷運転モードの流量になったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、運転中の他のターボ圧縮機がミニマム運転モードであればミニマム運転モードにあるターボ圧縮機の全てを最大運転モードにするとともに流量調節機を部分負荷運転モードまたはアンロード運転モードとし、アンロード運転が所定時間継続したターボ圧縮機があれば運転を停止することにある。Another feature of the present invention that achieves the above object is that a plurality of turbo compressors each having a variable flow rate suction valve on the suction side and a plurality of turbo compressors having a discharge valve capable of discharging working gas on the discharge side are connected in parallel. In the operation method of the turbo compressor system in which the capacity is controlled only by the plurality of turbo compressors, each of the plurality of turbo compressors includes a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, and a partial load. The operation mode is combined with an unload operation mode, and the maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is at a maximum angle or fully opened and the discharge valve is fully closed, and the suction throttle operation mode Is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is changed and the ventilating valve is fully closed. In the minimum operation mode, the opening degree of the suction valve does not cause surging. It is an operation mode in which the air discharge valve is fully closed while the angle is set, and the partial load operation mode is a mode in which a new compressor is additionally operated in addition to an operating compressor, and the compressor is additionally operated. The suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve of the compressor is opened, and the unload operation mode is set to a minimum angle that does not cause surging. In addition, in each of these operation modes, the suction valve and the discharge valve are subjected to PI control or PID control, and a predetermined discharge pressure predetermined for each turbo compressor is set. If one of the multiple turbo compressors is set as the flow controller, and the flow required for this flow controller becomes the flow in the partial load operation mode that opens the ventilating valve, The control panel checks the operating status of the other turbo compressors, and if the other turbo compressors in operation are in the minimum operating mode, all turbo compressors in the minimum operating mode are set to the maximum operating mode and the flow controller is turned on. The partial load operation mode or the unload operation mode is set to stop the operation if there is a turbo compressor in which the unload operation has continued for a predetermined time.

上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が放風弁を全開にするアンロード運転モードの流量になったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、運転中の他のターボ圧縮機が最大運転モードまたはミニマム運転モードであればそのターボ圧縮機を流量調節機に定めそれまでの流量調節機をアンロード運転モードにし、アンロード運転が所定時間継続したターボ圧縮機があれば運転を停止することにある。Still another feature of the present invention that achieves the above object is that a plurality of turbo compressors each having a variable flow rate suction valve on the suction side and a turbo compressor having a discharge valve capable of discharging working gas on the discharge side are connected in parallel. In the operation method of the turbo compressor system in which the capacity is controlled only by the plurality of turbo compressors, each of the plurality of turbo compressors includes a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, and a part The load operation mode and the unload operation mode are combined to operate, and the maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is set to a maximum angle or fully opened, and the discharge valve is fully closed, and the suction throttle operation is performed. The mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is changed and the discharge valve is fully closed, and the minimum operation mode causes surging of the opening degree of the suction valve. The partial load operation mode is a mode in which a new compressor is additionally operated in addition to the operating compressor, and the additional operation is performed. It is an operation mode in which the suction valve of the compressor is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve of the compressor is opened, and the unload operation mode is a minimum that does not cause surging of the opening of the suction valve. It is an operation mode in which the air discharge valve is fully opened while the angle is set, and in each of these operation modes, the suction valve and the air discharge valve are PI-controlled or PID-controlled and predetermined for each turbo compressor. Control the discharge pressure so that one of the multiple turbo compressors is a flow controller, and the flow required for this flow controller is the flow in the unload operation mode where the vent valve is fully open. The unit control panel checks the operation status of the other turbo compressors. If the other turbo compressor in operation is in the maximum operation mode or the minimum operation mode, the turbo compressor is determined as the flow controller and The flow controller is set to the unload operation mode, and if there is a turbo compressor in which the unload operation has continued for a predetermined time, the operation is stopped.

本発明によれば、起動または停止させるターボ圧縮機を使用流量に対応することなく、任意に設定できるようにしたので、ターボ圧縮機の故障や増設にも容易に対応できる。また、起動、停止回数も低減できる。さらに、最大開度で運転している圧縮機の目標圧力を許容最大圧力としているので、需要元の必要流量が減少し、需要元の圧力が急激に高くなっても、最大開度で運点している圧縮機の目標圧力を低下させるだけで需要元の圧力が低下する。   According to the present invention, since the turbo compressor to be started or stopped can be arbitrarily set without corresponding to the used flow rate, it is possible to easily cope with a failure or expansion of the turbo compressor. In addition, the number of starting and stopping can be reduced. Furthermore, since the target pressure of the compressor operating at the maximum opening is the allowable maximum pressure, even if the demand source's required flow rate decreases and the demand source's pressure increases rapidly, the luck point at the maximum opening Simply reducing the target pressure of the compressor is reducing the pressure at the demand source.

以下、本発明に係る圧縮機システム100の一実施例について、図面を用いて説明する。図1は、圧縮機システム100のブロック図である。本実施例では、圧縮機システム100は同一仕様の3台のターボ圧縮機10、20、30を有している。各ターボ圧縮機本体13、23、33の吸込側には、入口ガイドベーン(以下吸込弁と称す)12、22、32が取り付けられている。ターボ圧縮機本体13、23、33の吐出配管17、27、37から分岐して放風弁14、24、34が取り付けられている。吐出配管17、27、37には逆止弁15、25、35が介在しており、逆止弁15、25、35の下流側は集合配管41に接続されている。逆止弁15、25、35の下流側であって集合配管41の上流側には、各ターボ圧縮機本体13、23、33から吐出されるガスの圧力を検出する圧力検出装置が取り付けられている。さらに、集合配管41の途中であってターボ圧縮機30の吐出配管37との連結部よりも下流側に、圧縮機システム100から吐出されるガスの全体の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器が取り付けられている。   Hereinafter, an embodiment of a compressor system 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the compressor system 100. In the present embodiment, the compressor system 100 includes three turbo compressors 10, 20, and 30 having the same specifications. On the suction side of each turbo compressor body 13, 23, 33, inlet guide vanes (hereinafter referred to as suction valves) 12, 22, 32 are attached. Branching from the discharge pipes 17, 27, and 37 of the turbo compressor bodies 13, 23, and 33, the air discharge valves 14, 24, and 34 are attached. Check valves 15, 25, and 35 are interposed in the discharge pipes 17, 27, and 37, and downstream sides of the check valves 15, 25, and 35 are connected to the collective pipe 41. On the downstream side of the check valves 15, 25, 35 and upstream of the collecting pipe 41, a pressure detection device that detects the pressure of the gas discharged from each turbo compressor body 13, 23, 33 is attached. Yes. Furthermore, a discharge pressure detector that detects the overall discharge pressure of the gas discharged from the compressor system 100 is provided in the middle of the collective pipe 41 and downstream of the connecting portion with the discharge pipe 37 of the turbo compressor 30. It is attached.

各ターボ圧縮機10、20、30には、ターボ圧縮機本体13、23、33を制御する圧縮機制御盤11、21、31が備えられている。各圧縮機制御盤11、21、31には、その圧縮機制御盤11、22、33が属するターボ圧縮機10、20、30に対応する圧力検出装置16、26、36が検出したターボ圧縮機本体13、23、33の吐出ガス圧が入力される。圧縮機制御盤11、21、31は、吸込弁12、22、32および放風弁14、24、34に開度指令を出力する。   Each turbo compressor 10, 20, 30 is provided with a compressor control panel 11, 21, 31 that controls the turbo compressor body 13, 23, 33. Each compressor control board 11, 21, 31 has a turbo compressor detected by pressure detection devices 16, 26, 36 corresponding to the turbo compressor 10, 20, 30 to which the compressor control board 11, 22, 33 belongs. The discharge gas pressure of the main bodies 13, 23, 33 is input. The compressor control panels 11, 21, 31 output opening commands to the suction valves 12, 22, 32 and the air discharge valves 14, 24, 34.

圧縮機制御盤11、21、31は、台数制御盤1に接続されており、台数制御盤1には集合配管41に設けた吐出圧力検出器2が検出した圧縮機システム100の吐出圧力が入力される。図2に示すように、圧縮機制御盤11、21、31からは放風運転中、最大開度運転中、ミニマム運転中等の各ターボ圧縮機10、20、30の運転状態が、台数制御盤1に送信される。一方、台数制御盤1から圧縮機制御盤11、21、31には、各ターボ圧縮機10、20、30の運転または停止指令、アンロード、目標圧力切り換え、ミニマム運転等の指令が送信される。   The compressor control panels 11, 21, and 31 are connected to the number control panel 1, and the discharge pressure of the compressor system 100 detected by the discharge pressure detector 2 provided in the collective piping 41 is input to the number control panel 1. Is done. As shown in FIG. 2, the operation state of each of the turbo compressors 10, 20, and 30 during the air discharge operation, the maximum opening operation, the minimum operation, etc. from the compressor control panels 11, 21, and 31 is the number control panel. 1 is transmitted. On the other hand, commands such as an operation or stop command, unloading, target pressure switching, and minimum operation of each turbo compressor 10, 20, and 30 are transmitted from the unit control panel 1 to the compressor control panels 11, 21, and 31. .

このように構成した本実施例の圧縮機システム100では、吸込弁12、22、32を経て吸込まれた作動ガスは、ターボ圧縮機本体13で圧縮されて高圧となり、逆止弁15、25、35から集合配管41を経由して需要元へと圧送される。需要元の圧力は、集合配管41の吐出圧力検出器2で検出される。吸込弁12、22、32または放風弁14、24、34の開度を、圧力検出装置16、26、36が検出したターボ圧縮機本体13、23、33の吐出圧力と詳細を後述する目標圧力の偏差からPI制御またはPID制御して、作動ガスの圧送量を調節する。   In the compressor system 100 of this embodiment configured as described above, the working gas sucked through the suction valves 12, 22, 32 is compressed by the turbo compressor body 13 to become high pressure, and the check valves 15, 25, 35 to the demand source via the collective pipe 41. The pressure of the demand source is detected by the discharge pressure detector 2 of the collecting pipe 41. The discharge pressures of the turbo compressor bodies 13, 23, and 33 detected by the pressure detection devices 16, 26, and 36, and the targets that will be described in detail later. PI control or PID control is performed from the pressure deviation to adjust the pumping amount of the working gas.

圧送ガス量が少ない場合には、吸込弁12、22、32の開度をサージングが生じない最小の開度に保持する。そして、放風弁14、24、34の開度を調節して、余剰ガスの廃棄量を調整し需要元へ圧送するガス量を制御する。需要元で消費するガス量が所定量より多くなると、放風弁16、26、36を全閉状態に保持し、吸込弁12、22、32の開度を調整して、ターボ圧縮機本体13、23、33に吸込む作動ガス量を調整する。放風弁14、24、34を開いて放風制御しているときは、需要元に送る作動ガスの圧送流量に関わらず動力は一定となる。吸込弁12、22、32をサージングが生じない最小開度から全開までの間で変化させる吸込絞り制御しているときは、需要元に送る作動ガスの圧送流量に応じた動力となる。したがって省エネルギ運転するために、放風制御の運転時間をできるだけ少なくする。   When the amount of pumping gas is small, the opening degree of the suction valves 12, 22, 32 is kept at the minimum opening degree where surging does not occur. And the opening amount of the ventilating valves 14, 24, and 34 is adjusted, the amount of surplus gas discarded is adjusted, and the gas amount pumped to the demand source is controlled. When the amount of gas consumed at the demand source exceeds a predetermined amount, the blow-off valves 16, 26, 36 are held in a fully closed state, the opening degree of the suction valves 12, 22, 32 is adjusted, and the turbo compressor body 13 , 23, 33 to adjust the amount of working gas sucked. When ventilating control is performed by opening the ventilating valves 14, 24, 34, the power is constant regardless of the pumping flow rate of the working gas sent to the demand source. When suction throttle control is performed to change the suction valves 12, 22, and 32 from a minimum opening degree where surging does not occur to a fully open position, the power is in accordance with the pumping flow rate of the working gas sent to the demand source. Therefore, in order to perform an energy saving operation, the operation time of the air discharge control is reduced as much as possible.

図3に、ターボ圧縮機10、20、30の運転モードの例を示す。横軸はターボ圧縮機システム100で消費される作動ガスの吸込み基準の流量Qcであり、縦軸はターボ圧縮機本体13、23、33から吐出される作動ガスの流量Qgである。横軸でULDで示したのは、以下に述べるアンロード運転であり、MINはサージライン上(実際は余裕を見てサージラインよりわずかに大流量側)の運転点で最小運転、MAXは最大風量運転である。ULD〜MIN間はPLDであり、MIN〜MAX間はCCである。これら各運転モードを以下に説明する。
(1)アンロード運転(ULD)
需要元の消費ガス量が少なく、ターボ圧縮機10(20、30)で発生した圧縮ガスを、放風弁14(24、34)を全開にして捨て去るモードである。ターボ圧縮機本体13(23、33)は容量型の圧縮機等に比べて起動してから安定した運転になるまで時間がかかるので、起動回数をできるだけ少なくすることが望ましい。そのため、圧縮機システム100の消費ガス量が少なくなっていても、ターボ圧縮機本体13(23、33)を運転し続ける。
In FIG. 3, the example of the operation mode of the turbo compressors 10, 20, and 30 is shown. The horizontal axis represents the reference flow rate Qc of the working gas consumed in the turbo compressor system 100, and the vertical axis represents the flow rate Qg of the working gas discharged from the turbo compressor bodies 13, 23, 33. In the horizontal axis, ULD indicates the unload operation described below. MIN is the minimum operation at the operating point on the surge line (actually slightly higher flow rate side than the surge line with a margin), and MAX is the maximum air flow. Driving. Between ULD and MIN is PLD, and between MIN and MAX is CC. Each of these operation modes will be described below.
(1) Unload operation (ULD)
In this mode, the consumption gas amount of the demand source is small, and the compressed gas generated in the turbo compressor 10 (20, 30) is thrown away with the vent valve 14 (24, 34) fully opened. Since the turbo compressor main body 13 (23, 33) takes a longer time from the start-up to a stable operation as compared with a capacity-type compressor or the like, it is desirable to reduce the number of start-ups as much as possible. For this reason, the turbo compressor main body 13 (23, 33) is continuously operated even when the amount of gas consumed by the compressor system 100 is reduced.

ただし、圧縮機本体13(23、33)をサージング限界以上の流量で運転しなければならないので、放風弁14(24、34)を閉じると圧縮機システム100の圧力が上昇し過ぎる。そこで、圧力上昇を防ぐために、放風弁14(24、34)を全開にする。このとき、吸込弁12(22、32)の開度βを、許容最小開度βminにする。アンロード運転(ULD)はターボ圧縮機10、20、30でした仕事が全部無駄になる運転であるから、できるだけ避けたい。そこで、アンロード運転(ULD)が所定時間、本実施例では10分間以上継続したら、ターボ圧縮機本体13(23、33)を停止する。
(2)部分負荷運転(PLD)
後述する容量調整運転をしているターボ圧縮機が最大容量運転となっても、なお消費ガス量が多く停止しているターボ圧縮機を起動する場合や、起動している圧縮機が1台もなく、最初の圧縮機を起動するモードである。ただし、初号機の起動時には必ずしも、本モードによる必要はない。新たに起動したターボ圧縮機10(20、30)を最大容量で運転すると、発生流量が多すぎて圧縮機システム100の圧力が異常に上昇する恐れがある場合には、追加起動したターボ圧縮機10(20、30)から吐出される圧縮ガスの一部だけを需要元に送給する。この場合、追加起動したターボ圧縮機10(20、30)の放風弁14(24、34)を適宜量だけ開け、ターボ圧縮機10(20、30)が発生する圧縮ガス量と、消費ガス量および放風量とをバランスさせる。このときの吸込弁12(22、32)の開度βはβ=βminである。
(3)ミニマム運転(MIN)
消費ガス量はそんなに多くはないが、運転中の1台のターボ圧縮機10(20、30)を停止またはアンロード運転させると、消費ガス量よりも発生ガス量が少なくなる場合のモードである。吸込弁12(22、32)の開度βをサージングが生じない最小開度βminとし、放風弁14(24、34)を全閉とする。
(4)吸込絞り運転(CC)
サージングを引き起こす運転点よりも大流量域の運転で、ターボ圧縮機本体13(23、33)の吸込側に設けた吸込弁12(22、32)の弁開度βを変化させて、消費ガス量に対応する圧縮ガスを発生する運転モードである。需要元の消費ガス量が比較的多い状態である。放風弁14(24、34)は、全閉である。
(5)最大運転(MAX)
吸込絞り運転の上限点である。吸込弁12(22、32)の弁開度βは、最大開度β=βmaxまたは全開に設定される。放風弁14(24、34)は全閉である。需要元のガス消費量が増えても、最大運転(MAX)に達した圧縮機10(20、30)からは、これ以上多くの圧縮ガスを発生することはできない。そのような場合には、他のターボ圧縮機20(30、10)の運転モードを変化させる。
However, since the compressor main body 13 (23, 33) must be operated at a flow rate that is equal to or greater than the surging limit, the pressure of the compressor system 100 increases excessively when the vent valve 14 (24, 34) is closed. Therefore, in order to prevent an increase in pressure, the vent valve 14 (24, 34) is fully opened. At this time, the opening degree β of the suction valve 12 (22, 32) is set to the allowable minimum opening degree βmin. The unload operation (ULD) is an operation in which all the work performed by the turbo compressors 10, 20, and 30 is wasted, so it is desirable to avoid it as much as possible. Therefore, when the unload operation (ULD) is continued for a predetermined time, in this embodiment, for 10 minutes or more, the turbo compressor main body 13 (23, 33) is stopped.
(2) Partial load operation (PLD)
Even if a turbo compressor that is performing capacity adjustment operation described later reaches maximum capacity operation, when starting a turbo compressor that still has a large amount of gas consumption, or when one compressor is activated There is no mode to start the first compressor. However, this mode is not necessarily required when starting the first machine. When the newly started turbo compressor 10 (20, 30) is operated at the maximum capacity, if the generated flow rate is too high and the pressure of the compressor system 100 may rise abnormally, the additionally started turbo compressor Only a part of the compressed gas discharged from 10 (20, 30) is supplied to the demand source. In this case, the blower valve 14 (24, 34) of the additionally activated turbo compressor 10 (20, 30) is opened by an appropriate amount, and the amount of compressed gas generated by the turbo compressor 10 (20, 30) and the consumption gas Balance the amount and the amount of breezes. The opening β of the suction valve 12 (22, 32) at this time is β = βmin.
(3) Minimum operation (MIN)
Although the amount of gas consumption is not so much, it is a mode in which the generated gas amount becomes smaller than the consumed gas amount when one turbo compressor 10 (20, 30) in operation is stopped or unloaded. . The opening degree β of the suction valve 12 (22, 32) is set to a minimum opening degree βmin at which surging does not occur, and the air discharge valve 14 (24, 34) is fully closed.
(4) Suction throttle operation (CC)
Gas consumption by changing the valve opening β of the suction valve 12 (22, 32) provided on the suction side of the turbo compressor main body 13 (23, 33) in operation in a larger flow rate range than the operating point causing surging. This is an operation mode for generating compressed gas corresponding to the amount. The amount of gas consumed by the demand source is relatively large. The vent valve 14 (24, 34) is fully closed.
(5) Maximum operation (MAX)
This is the upper limit of the suction throttle operation. The valve opening β of the suction valve 12 (22, 32) is set to the maximum opening β = βmax or fully open. The vent valve 14 (24, 34) is fully closed. Even if the gas consumption of the demand source increases, the compressor 10 (20, 30) that has reached the maximum operation (MAX) cannot generate more compressed gas. In such a case, the operation mode of the other turbo compressor 20 (30, 10) is changed.

本圧縮機システム100は、このような5つの運転モードと停止モードとを各ターボ圧縮機10、20、30に設定して、需要元の消費ガス量に対応している。3台のターボ圧縮機10、20、30を並列に接続した図1に示した実施例における、ターボ圧縮機10、20、30の運転モードの切り換え手順を、図4および図5を用いて説明する。図4は、圧縮機システム100の動作のフローチャートであり、図5は各ターボ圧縮機10、20、30の運転状態を示す図である。図5において、2台のターボ圧縮機が運転中のときのモード変化について説明する。主として容量調整をするターボ圧縮機がI号機、現在一定状態に維持されているターボ圧縮機をII号機、停止中の圧縮機をIII号機とする。上述したように、I号機は必ずしもターボ圧縮機10に相当するものではなく、状況に応じてターボ圧縮機10は、II号機、III号機にもなり得る。また、消費ガス量が低下したときに、次に停止させる圧縮機をII号機とする。
(ケースA)
2台のターボ圧縮機10、20(30)を運転している。いずれかのターボ圧縮機10、20(30)は吸込絞り運転をしている。この圧縮機を、I号機とする。I号機は見かけ上、容量調整(CC)機として作用する。II号機は、アンロード運転(ULD)またはミニマム運転(MIN)、最大運転(MAX)のいずれかである。III号機は停止している。この状態で、需要元のガス消費量が増加すると、容量調節機であるI号機は吸込弁12(22、32)の開度βを大きくし、ついには最大開度βmaxまで開いた最大運転(Max)になる(ステップA1)。
The compressor system 100 sets such five operation modes and stop modes in the respective turbo compressors 10, 20, and 30, and corresponds to the consumption gas amount of the demand source. A procedure for switching the operation mode of the turbo compressors 10, 20, and 30 in the embodiment shown in FIG. 1 in which three turbo compressors 10, 20, and 30 are connected in parallel will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 4 is a flowchart of the operation of the compressor system 100, and FIG. 5 is a diagram showing the operating state of each turbo compressor 10, 20, 30. In FIG. 5, the mode change when two turbo compressors are in operation will be described. The turbo compressor that mainly adjusts the capacity is No. I, the turbo compressor that is currently maintained in a constant state is No. II, and the stopped compressor is No. III. As described above, the No. I machine does not necessarily correspond to the turbo compressor 10, and the turbo compressor 10 can be a No. II machine or an No. III machine depending on the situation. Also, the compressor that is stopped next when the amount of consumed gas is reduced is called Unit II.
(Case A)
Two turbo compressors 10 and 20 (30) are operating. Any one of the turbo compressors 10 and 20 (30) is in a suction throttle operation. This compressor is referred to as Unit I. Unit I apparently acts as a capacity adjustment (CC) machine. Unit II is either unloaded (ULD), minimum (MIN), or maximum (MAX). Unit III has stopped. In this state, when the gas consumption of the demand source increases, the capacity regulator No. I increases the opening β of the suction valve 12 (22, 32), and finally reaches the maximum opening βmax (maximum operation ( Max) (step A1).

さらに、圧縮ガスの発生量を増大させることを求められているので、台数制御盤1はII号機およびIII号機の運転状態を調べる。II号機またはIII号機がミニマム運転(MIN)になっているか否かを調べ(ステップA2)、II号機がミニマム運転(MIN)であれば、I号機を最大運転(MAX)に保持し(ステップA3)、II号機を容量調節機に設定する(ステップA4)。以後のターボ圧縮機の制御においては、このII号機を新I号機として取り扱う。   Furthermore, since it is required to increase the amount of compressed gas generated, the unit control panel 1 checks the operating state of the No. II and No. III units. It is checked whether Unit II or Unit III is in minimum operation (MIN) (Step A2). If Unit II is in minimum operation (MIN), Unit I is held at maximum operation (MAX) (Step A3). ), II is set as a capacity adjuster (step A4). In the subsequent control of the turbo compressor, this II machine is treated as a new I machine.

ステップA2において、II号機がミニマム運転(MIN)していないときは、II号機が最大運転(MAX)か否かを調べる(ステップA6)。最大運転(MAX)であれば(ステップA7)、III号機の状態がアンロード運転(ULD)であるか否かを調べる(ステップA9)。III号機は停止中に設定しているので、ステップA12に飛んで、III号機を起動する。一方、II号機が最大運転(MAX)でもミニマム運転(MIN)でもなければ、II号機は起動されている前提なので、ステップA9においてアンロード運転(ULD)と判断し、圧縮ガス発生能力に余裕があるII号機を最大運転(MAX)させる。そして、I号機を容量調節機として作動させる。   In Step A2, when the No. II machine is not in the minimum operation (MIN), it is checked whether the No. II machine is in the maximum operation (MAX) (Step A6). If it is the maximum operation (MAX) (step A7), it is checked whether the state of the No. III machine is an unload operation (ULD) (step A9). Since Unit III is set to stop, it jumps to Step A12 and starts Unit III. On the other hand, if Unit II is not in maximum operation (MAX) or minimum operation (MIN), it is assumed that Unit II is activated, so in Step A9 it is determined that it is unloading (ULD), and there is a margin in compressed gas generation capacity. A certain Unit II is operated at maximum (MAX). Then, Unit I is operated as a capacity adjuster.

I、II号機の能力では圧縮ガス量が不足しているときには、III号機を起動する。III号機の起動時には、既に最大能力である最大運転(MAX)しているII号機はそのまま最大運転(MAX)を保持し、III号機も最大運転(MAX)させる。容量調節機であるI号機は吐出流量を減らして、需要元の消費ガス量に対応させる。つまり、容量調節の初期においては、I号機を部分負荷運転(PLD)させ、その後容量調節運転(CC)させる。これにより、急激な流量変化に起因する圧縮機システム100の吐出圧力検出器2が検出する吐出圧力の変動を防止する。
(ケースB)
需要元のガス消費が減少し、容量調節機として作動していたI号機の吸込弁開度βがβminに達し、ミニマム運転(MIN)になった状態である(ステップB1)。I号機をミニマム運転(MIN)機とし(ステップB2)する。台数制御盤1は、II号機が最大運転(MAX)しているか否かを調べる(ステップB3)。II号機が最大運転(MAX)していたら、II号機を吸込絞り運転(CC)する容量調節機とし、新I号機に設定する(ステップB4)。II号機が最大運転(MAX)していなければ、容量調節機として吸込絞り運転(CC)、ミニマム運転(MIN)、アンロード運転(ULD)のいずれかを設定する。その際、それまでのII号機の運転状態に応じて、設定運転モードを定める(ステップB6)。
(ケースC)
ケースBの状態で、さらに消費ガス流量が減少し、容量調節機であるI号機の流量を減少させて部分負荷運転(PLD)する場合である。I号機に要求される流量は、放風弁14(24、34)を全閉にしたミニマム運転(MIN)以下の流量であるので、吸込弁12(22、32)の開度βをβ=βminにし、放風弁14(24、34)を開けて放風運転する(ステップC1)。なお、本実施例ではサージング開始流量を、最大流量の70%としている。すなわち、需要元のガス消費量が減り、ターボ圧縮機本体13(23、33)に要求される圧縮ガス量が、ターボ圧縮機本体13(23、33)の最大圧縮ガス流量の70%を下回ったら、そのターボ圧縮機本体13(23、33)を部分負荷運転させる。
When the compressed gas amount is insufficient with the capacity of Units I and II, Unit III is started. At the start of Unit III, the Unit II that is already operating at its maximum capacity (MAX) maintains the maximum operation (MAX) and the Unit III is also operated at the maximum (MAX). Unit I, which is a capacity adjuster, reduces the discharge flow rate to correspond to the consumption gas amount of the demand source. That is, at the initial stage of capacity adjustment, the No. I machine is partially loaded (PLD), and thereafter capacity adjusted (CC). Thereby, the fluctuation | variation of the discharge pressure which the discharge pressure detector 2 of the compressor system 100 resulting from a rapid flow rate change detects is prevented.
(Case B)
The gas consumption of the demand source is reduced, and the suction valve opening β of the No. I machine that has been operating as a capacity regulator has reached βmin and is in a minimum operation (MIN) (step B1). Unit I is set to the minimum operation (MIN) machine (step B2). The number control panel 1 checks whether the No. II machine is operating at maximum (MAX) (step B3). If Unit II is operating at its maximum (MAX), set Unit II as the capacity adjuster for suction throttle operation (CC) and set it as the new Unit I (step B4). If Unit II is not operating at the maximum (MAX), the suction throttle operation (CC), the minimum operation (MIN), or the unload operation (ULD) is set as the capacity adjuster. At that time, a set operation mode is determined in accordance with the operation state of Unit II until then (step B6).
(Case C)
In the case B, the consumption gas flow rate is further reduced, and the partial load operation (PLD) is performed by reducing the flow rate of the No. I machine that is the capacity regulator. Since the flow rate required for Unit I is a flow rate below the minimum operation (MIN) with the discharge valve 14 (24, 34) fully closed, the opening β of the suction valve 12 (22, 32) is set to β = βmin, the vent valve 14 (24, 34) is opened, and the ventilating operation is performed (step C1). In this embodiment, the surging start flow rate is 70% of the maximum flow rate. That is, the gas consumption of the demand source is reduced, and the amount of compressed gas required for the turbo compressor body 13 (23, 33) is less than 70% of the maximum compressed gas flow rate of the turbo compressor body 13 (23, 33). Then, the turbo compressor main body 13 (23, 33) is partially loaded.

ところで、部分負荷運転(PLD)はターボ圧縮機本体13(23、33)で発生した圧縮ガスの一部を捨てることであり、アンロード運転(ULD)は発生した圧縮ガスの全てを捨てることであるから、できるだけ部分負荷運転(PLD)やアンロード運転(ULD)の運転時間を短縮することが望ましい。上述したようにアンロード運転(ULD)になったときは、その状態が10分間以上継続したらターボ圧縮機本体13(23、33)を停止させるから、部分負荷運転(PLD)を長時間継続するよりはアンロード運転(ULD)にできるだけ早く突入させてターボ圧縮機本体13(23、33)を停止させれば、消費動力を低減できる。   By the way, the partial load operation (PLD) is to discard a part of the compressed gas generated in the turbo compressor body 13 (23, 33), and the unload operation (ULD) is to discard all of the generated compressed gas. Therefore, it is desirable to shorten the operation time of partial load operation (PLD) and unload operation (ULD) as much as possible. As described above, when the unload operation (ULD) is started, the turbo compressor main body 13 (23, 33) is stopped if the state continues for 10 minutes or longer, so the partial load operation (PLD) is continued for a long time. If the turbo compressor body 13 (23, 33) is stopped by entering the unload operation (ULD) as soon as possible, the power consumption can be reduced.

本実施例では、運転中のII号機やIII号機のターボ圧縮機本体23(33、13)を最大容量で運転し、I号機に要求される流量をできるだけ減らして、アンロード運転(ULD)状態になるようにする。II号機が最大運転(MAX)しているか否かを台数制御盤1が調べる(ステップC2)。II号機が最大運転(MAX)しているのであれば(ステップC3)、運転中の他の圧縮機の吐出流量をこれ以上増加できない。そこで、III号機がミニマム運転(MIN)しているか否かを台数制御盤1が調べる(ステップC5)。   In this embodiment, the turbo compressor main body 23 (33, 13) of the operating No. II or III is operated at the maximum capacity, the flow rate required for the No. I unit is reduced as much as possible, and the unload operation (ULD) state is achieved. To be. The unit control panel 1 checks whether the No. II machine is operating at the maximum (MAX) (step C2). If Unit II is in maximum operation (MAX) (step C3), the discharge flow rate of the other compressors in operation cannot be increased any more. Therefore, the unit control panel 1 checks whether the No. III machine is in the minimum operation (MIN) (step C5).

ステップC2でII号機が最大運転(MAX)していないのであれば、II号機がミニマム運転しているか否かを台数制御盤1が調べる(ステップC5)。ステップC5でII号機がミニマム運転していないのであれば、II号機はアンロード運転(ULD)で停止待ちであるから、これ以上ターボ圧縮機本体13、23(33)の流量制御はできないので、流量制御を終了する。   If the No. II machine is not at the maximum operation (MAX) in Step C2, the unit control panel 1 checks whether the No. II machine is operating at the minimum (Step C5). If Unit II is not operating at the minimum in Step C5, Unit II is unloading (ULD) and is waiting to stop, so the flow control of the turbo compressor bodies 13 and 23 (33) cannot be performed any more. End the flow control.

II号機がミニマム運転(MIN)中であれば、II号機の吐出流量を増大させ、I号機の吐出流量を減少させることが可能になる。そこで、II号機を最大運転(MAX)し、I号機の放風弁14(24、34)開度を増加させ、放風量を増す(ステップC6)。なお、このケースCの運転では、II号機の流量増大と、I号機の放風量の増加は同期させて、急激な流量変化が生じるのを防止する。   If Unit II is in minimum operation (MIN), the discharge flow rate of Unit II can be increased and the discharge flow rate of Unit I can be decreased. Therefore, the maximum operation (MAX) of Unit II is performed, the opening degree of the discharge valve 14 (24, 34) of the Unit I is increased, and the amount of discharge is increased (Step C6). In this case C operation, the increase in the flow rate of Unit II and the increase in the air discharge amount of Unit I are synchronized to prevent sudden flow rate changes.

例えば、I号機に要求される流量が最大流量の30%であり、II号機がミニマム運転(MIN)しているときは、II号機の現在の流量は最大流量の70%である。したがって、II号機を最大運転(MAX)にすれば、I号機の流量は0%となりアンロード運転(ULD)に移行できる。本実施例では、容量の等しい3台のターボ圧縮機10、20、30を用いた場合を想定しているので、ケースCによりアンロード運転(ULD)や部分負荷運転(PLD)を回避できる割合が少なく、ケースCによる消費動力の低減効果は少ない。しかし、4台以上のターボ圧縮機を用いた場合には、アンロード運転(ULD)させる圧縮機の発生割合が格段に増えるので、消費動力を低減できる。
(ケースD)
需要元の消費ガス量が減少し、ケースCよりもさらに圧縮機本体13(23、33)に要求されるガス量が低減した場合である。容量調節機であるI号機は、部分負荷運転(PLD)を超えて放風弁14(24、34)を全開したアンロード運転(ULD)に移行している(ステップD1)。そこでI号機をアンロード機に設定し(ステップD2)、II号機が最大運転(MAX)しているか否かを台数制御盤1が調べる(ステップD3)。II号機が最大運転(MAX)していれば、II号機を新I号機として容量調節機に設定する(ステップD4)。II号機が最大運転(MAX)していなければ、ミニマム運転(MIN)か、停止待ちのアンロード運転(ULD)である。ミニマム運転(MIN)であれば、新I号機として容量調節機に設定する(ステップD6)。アンロード運転(ULD)であれば、そのままアンロード運転(ULD)を続け、アンロード運転(ULD)開始から10分経過したら、II号機を停止する。
(ケースE)
アンロード運転(ULD)が所定時間以上継続したら、ターボ圧縮機本体13(23、33)を停止させる場合である。容量調整機であるとないとに係らず、全てのターボ圧縮機本体13、23、33はのアンロード運転(ULD)が10分間継続した(ステップE1)ら、アンロード運転(ULD)して10分以上継続したターボ圧縮機本体13(23、33)を停止する。これにより、放風ガス量を低減するとともに、消費動力を低減する。
For example, when the flow rate required for Unit I is 30% of the maximum flow rate and Unit II is in the minimum operation (MIN), the current flow rate of Unit II is 70% of the maximum flow rate. Therefore, if the Unit II is set to the maximum operation (MAX), the flow rate of the Unit I becomes 0% and the operation can be shifted to the unload operation (ULD). In the present embodiment, since it is assumed that three turbo compressors 10, 20, and 30 having the same capacity are used, the rate at which unload operation (ULD) and partial load operation (PLD) can be avoided by case C. There is little and the reduction effect of the power consumption by case C is few. However, when four or more turbo compressors are used, the generation ratio of the compressors to be unloaded (ULD) is remarkably increased, so that power consumption can be reduced.
(Case D)
This is a case where the amount of gas consumed by the demand source is reduced and the amount of gas required for the compressor body 13 (23, 33) is further reduced than in the case C. The No. I machine, which is a capacity adjuster, has shifted to the unload operation (ULD) in which the discharge valve 14 (24, 34) is fully opened beyond the partial load operation (PLD) (step D1). Therefore, the No. I machine is set as an unloading machine (step D2), and the unit control panel 1 checks whether the No. II machine is operating at the maximum (MAX) (step D3). If Unit II is in maximum operation (MAX), Unit II is set as a new Unit I as a capacity adjuster (step D4). If Unit II is not operating at the maximum (MAX), it is a minimum operation (MIN) or an unload operation (ULD) waiting for a stop. If it is the minimum operation (MIN), the capacity controller is set as the new I machine (step D6). If it is an unload operation (ULD), the unload operation (ULD) is continued as it is, and when the unload operation (ULD) is started for 10 minutes, the No. II machine is stopped.
(Case E)
When the unload operation (ULD) continues for a predetermined time or longer, the turbo compressor body 13 (23, 33) is stopped. Regardless of whether or not it is a capacity adjuster, when the unload operation (ULD) of all the turbo compressor bodies 13, 23, 33 continues for 10 minutes (step E1), the unload operation (ULD) is performed. The turbo compressor main body 13 (23, 33) that has continued for 10 minutes or more is stopped. Thereby, while reducing the amount of discharged gas, power consumption is reduced.

以上、等容量のターボ圧縮機を3台並列に接続して台数制御する場合について、各ターボ圧縮機の運転モードを組み合わせて運転させることにより、放風量を低減し、消費動力を低減させることについて述べた。本発明は各ターボ圧縮機の容量が等しい場合のみならず、異なる容量のターボ圧縮機の組み合わせについても適用できることは言うまでもない。その際、需要元の圧縮ガス使用パターンに応じて各圧縮機の起動/停止が同程度になるように各運転モードを組み合わせることができ、各圧縮機のメンテナンス時期を調整できる。その結果、メンテナンスを各圧縮機とも同じ周期で行える。   As described above, when three units of equal capacity turbo compressors are connected in parallel to control the number of units, by operating in combination with the operation mode of each turbo compressor, reducing the amount of discharged air and reducing power consumption Stated. It goes without saying that the present invention can be applied not only to the case where the capacities of the respective turbo compressors are equal, but also to combinations of turbo compressors having different capacities. In that case, according to the compressed gas usage pattern of a demand source, each operation mode can be combined so that starting / stopping of each compressor becomes comparable, and the maintenance time of each compressor can be adjusted. As a result, maintenance can be performed in the same cycle for each compressor.

また、ターボ圧縮機の台数を4台以上または2台しか有しない圧縮機システムでも、本発明を適用できる。上述したように、圧縮機の台数が多ければ多いほど、ケースCの運転モード設定による利点を発揮でき、消費動力を低減できる。さらに、アンロード運転継続時間の限界を10分にしているが、この時間も需要元の圧縮ガスの使用パターンに応じて適宜定めるのが望ましい。いずれにしても、ターボ圧縮機は頻繁な起動/停止には不適であるので、起動/停止をできるだけ抑えた運転パターンになるように設定すればよい。   The present invention can also be applied to a compressor system having four or more turbo compressors or only two turbo compressors. As described above, the larger the number of compressors, the more advantageous the case C operation mode setting can be, and the power consumption can be reduced. Furthermore, although the limit of the unload operation duration is set to 10 minutes, it is desirable to determine this time as appropriate according to the usage pattern of the compressed gas at the demand source. In any case, since the turbo compressor is unsuitable for frequent start / stop, the operation pattern may be set so as to suppress start / stop as much as possible.

本発明に係るターボ圧縮機システムの一実施例のブロック図。1 is a block diagram of an embodiment of a turbo compressor system according to the present invention. 制御系の信号伝達を説明する図。The figure explaining the signal transmission of a control system. ターボ圧縮機の運転モードを説明する図。The figure explaining the operation mode of a turbo compressor. 図1に示したターボ圧縮機システムの動作フローチャート。The operation | movement flowchart of the turbo compressor system shown in FIG. 各ターボ圧縮機の運転モード状態を説明する図。The figure explaining the operation mode state of each turbo compressor.

符号の説明Explanation of symbols

1…台数制御盤、2…吐出圧力検出器、10…ターボ圧縮機、11…圧縮機制御盤、12…吸込弁、13…圧縮機本体、14…放風弁、15…逆止弁、16…圧力検出装置、20…ターボ圧縮機、21…圧縮機制御盤、22…吸込弁、23…圧縮機本体、24…放風弁、25…逆止弁、26…圧力検出装置、30…ターボ圧縮機、31…圧縮機制御盤、32…吸込弁、33…圧縮機本体、34…放風弁、35…逆止弁、36…圧力検出装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Number control panel, 2 ... Discharge pressure detector, 10 ... Turbo compressor, 11 ... Compressor control panel, 12 ... Suction valve, 13 ... Compressor main body, 14 ... Air discharge valve, 15 ... Check valve, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Pressure detection device, 20 ... Turbo compressor, 21 ... Compressor control panel, 22 ... Suction valve, 23 ... Compressor body, 24 ... Air discharge valve, 25 ... Check valve, 26 ... Pressure detection device, 30 ... Turbo Compressor, 31 ... compressor control panel, 32 ... suction valve, 33 ... compressor body, 34 ... venting valve, 35 ... check valve, 36 ... pressure detection device.

Claims (3)

それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、
前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、
前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、
前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、
前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、
前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、
前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、
これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、
複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が最大運転モードの流量に等しいか大きくなったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、
運転中の他のターボ圧縮機がミニマム運転モードであれば、このミニマム運転モードにあるターボ圧縮機を新たに流量調節機とするとともにそれまでの流量調節機を最大運転モードに設定し、
運転中の他のターボ圧縮機がすべて最大運転モードであれば、停止中のターボ圧縮機を最大運転モードで起動するとともに流量調節機を部分負荷運転モードまたは吸込絞り運転モードで運転させることを特徴とするターボ圧縮機システムの運転方法。
Turbos that each have a plurality of turbo compressors connected in parallel, each with a suction valve with variable flow rate on the suction side and a discharge valve that can discharge the working gas on the discharge side. In the operation method of the compressor system,
Each of the plurality of turbo compressors is operated by combining a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, a partial load operation mode, and an unload operation mode ,
The maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is at a maximum angle or fully opened, and the discharge valve is fully closed,
The suction throttle operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is changed and the discharge valve is fully closed,
The minimum operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully closed,
The partial load operation mode is a mode in which a compressor is additionally operated in addition to the operating compressor, and the suction valve of the compressor to be additionally operated is set to a minimum angle that does not cause surging and the compressor is operated. An operation mode for opening the vent valve,
The unload operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully opened.
In each of these operation modes, PI control or PID control is performed on the suction valve and the discharge valve to control each turbo compressor so as to have a predetermined discharge pressure ,
If one of the multiple turbo compressors is set as a flow controller, and the flow rate required for this flow controller is equal to or greater than the flow in the maximum operation mode, the unit control panel will operate the other turbo compressors. Check
If the other turbo compressor in operation is in the minimum operation mode, the turbo compressor in this minimum operation mode is newly set as a flow controller, and the previous flow controller is set to the maximum operation mode.
When all other turbo compressors in operation are in the maximum operation mode, the stopped turbo compressor is started in the maximum operation mode and the flow controller is operated in the partial load operation mode or the suction throttle operation mode. The operation method of the turbo compressor system.
それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、Turbos that each have a plurality of turbo compressors connected in parallel, each with a suction valve with variable flow rate on the suction side and a discharge valve that can discharge the working gas on the discharge side. In the operation method of the compressor system,
前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、  Each of the plurality of turbo compressors is operated by combining a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, a partial load operation mode, and an unload operation mode,
前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is at a maximum angle or fully opened, and the discharge valve is fully closed,
前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The suction throttle operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is changed and the discharge valve is fully closed,
前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The minimum operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully closed,
前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、  The partial load operation mode is a mode in which a compressor is additionally operated in addition to the operating compressor, and the suction valve of the compressor to be additionally operated is set to a minimum angle that does not cause surging and the compressor is operated. An operation mode for opening the vent valve,
前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、  The unload operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully opened.
これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、  In each of these operation modes, PI control or PID control is performed on the suction valve and the discharge valve to control each turbo compressor so as to have a predetermined discharge pressure,
複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が放風弁を開く部分負荷運転モードの流量になったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、  One of the multiple turbo compressors is set as a flow controller, and when the flow rate required for this flow controller reaches the flow rate of the partial load operation mode that opens the vent valve, the unit control panel is set to another turbo compressor. Check the driving status of
運転中の他のターボ圧縮機がミニマム運転モードであればミニマム運転モードにあるターボ圧縮機の全てを最大運転モードにするとともに流量調節機を部分負荷運転モードまたはアンロード運転モードとし、  If other turbo compressors in operation are in the minimum operation mode, all turbo compressors in the minimum operation mode are set to the maximum operation mode and the flow controller is set to the partial load operation mode or the unload operation mode.
アンロード運転が所定時間継続したターボ圧縮機があれば運転を停止することを特徴とするターボ圧縮機システムの運転方法。  An operation method of a turbo compressor system, characterized in that the operation is stopped if there is a turbo compressor that has been unloaded for a predetermined time.
それぞれが吸込側に流量可変の吸込弁を、吐出側に作動ガスを放風可能な放風弁を有するターボ圧縮機を複数台並列に接続し、この複数のターボ圧縮機だけで容量制御するターボ圧縮機システムの運転方法において、Turbos that each have a plurality of turbo compressors connected in parallel, each with a suction valve with variable flow rate on the suction side and a discharge valve that can discharge the working gas on the discharge side. In the operation method of the compressor system,
前記複数台のターボ圧縮機のそれぞれを、最大運転モードと、吸込絞り運転モードと、ミニマム運転モードと、部分負荷運転モードと、アンロード運転モードとを組み合わせて運転し、  Each of the plurality of turbo compressors is operated by combining a maximum operation mode, a suction throttle operation mode, a minimum operation mode, a partial load operation mode, and an unload operation mode,
前記最大運転モードは、前記吸込弁を最大角度または全開にし、前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The maximum operation mode is an operation mode in which the suction valve is at a maximum angle or fully opened, and the discharge valve is fully closed,
前記吸込絞り運転モードは、前記吸込弁の弁開度を変化させるとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The suction throttle operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is changed and the discharge valve is fully closed,
前記ミニマム運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全閉にする運転モードであり、  The minimum operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully closed,
前記部分負荷運転モードは、作動中の圧縮機の他に新たに圧縮機を追加運転するモードであり、追加運転する圧縮機の前記吸込弁をサージングを生じない最小角度とするとともにその圧縮機の前記放風弁を開く運転モードであり、  The partial load operation mode is a mode in which a compressor is additionally operated in addition to the operating compressor, and the suction valve of the compressor to be additionally operated is set to a minimum angle that does not cause surging and the compressor is operated. An operation mode for opening the vent valve,
前記アンロード運転モードは、前記吸込弁の開度をサージングを生じない最小角度とするとともに前記放風弁を全開にする運転モードであり、  The unload operation mode is an operation mode in which the opening degree of the suction valve is set to a minimum angle that does not cause surging and the discharge valve is fully opened.
これら各運転モードでは、前記吸込弁と前記放風弁をPI制御またはPID制御してそれぞれのターボ圧縮機に予め定められた所定吐出圧力になるよう制御し、  In each of these operation modes, PI control or PID control is performed on the suction valve and the discharge valve to control each turbo compressor so as to have a predetermined discharge pressure,
複数のターボ圧縮機の中の1台を流量調節機に定め、この流量調節機に要求される流量が放風弁を全開にするアンロード運転モードの流量になったら台数制御盤が他のターボ圧縮機の運転状態を調べ、  If one of the multiple turbo compressors is set as a flow controller, and the flow required for this flow controller becomes the flow in the unload operation mode that fully opens the vent valve, the unit control panel will switch to another turbo Check the operating condition of the compressor,
運転中の他のターボ圧縮機が最大運転モードまたはミニマム運転モードであればそのターボ圧縮機を流量調節機に定めそれまでの流量調節機をアンロード運転モードにし、  If the other turbo compressor in operation is in the maximum operation mode or the minimum operation mode, the turbo compressor is set as the flow controller and the previous flow controller is set in the unload operation mode.
アンロード運転が所定時間継続したターボ圧縮機があれば運転を停止することを特徴とするターボ圧縮機システムの運転方法。  An operation method of a turbo compressor system, characterized in that the operation is stopped if there is a turbo compressor that has been unloaded for a predetermined time.
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