JP5203754B2 - インバータ圧縮機の制御方法及びインバータ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明はインバータ圧縮機のインバータトリップ発生時のリトライ制御（再起動制御）に関するものである。

インバータ圧縮機の一例としてインバータ油冷式スクリュー圧縮機がある。油冷式スクリュー圧縮機は、圧縮機のスクリュー部に潤滑油を供給するが、圧縮機が停止時した際に圧縮機本体内部に微少な潤滑油が残留する。そのため、例えば仕様温度下限以下での低温時の起動においては、圧縮機本体内部に残留した油の粘度が高くなるため起動直後に液圧縮による過大トルクが発生し、これによりインバータで過電流が発生しトリップすることがある。またオイルフリー圧縮機においても圧縮機本体起動時には軸受部に残留した潤滑油の粘度が上昇しており、これが原因で起動時に過大トルクが発生しインバータの過電流トリップが発生することがある。特に駆動モータとして高効率の同期モータは、起動トルクが小さいのでこの傾向が強いものである。こうしたインバータトリップ発生時のリトライ制御の従来技術については、例えば特許第３２５５２１３号「パッケージ形スクリュー圧縮機の制御方法および制御装置」がある。

特許第３２５５２１３号公報

前記従来の技術では、インバータトリップ発生時に、セパレータ６の内圧（圧縮機本体の吐出し側の圧力）を圧縮機本体の再起動可能な圧力（起動トルクが十分に小さくなる圧力）まで低下させた後にリトライ制御（再起動制御）を行う。

また、油冷式スクリュー圧縮機では、トリップ発生で圧縮機が停止した際に、セパレータ内の潤滑油中に混入していた空気が、セパレータ内圧の低下に伴い膨張しながらセパレータ内部の潤滑油上面に上昇し、泡立つ現象が発生する。この泡立ち現象が過度に発生した場合、泡立ちで油を消費し起動時に油不足となる等の不具合が発生するため、セパレータ内圧を概略大気圧力まで減圧する時間として概略１０〜３０秒の長い時間を必要としている。これによりリトライ待機時間も同程度の時間が必要となる。前述の従来技術でも一例として待ち時間を２０秒としている。

一方、インバータの起動直後にトリップが発生した場合は、圧縮機本体の吐出し側の圧力は、殆ど起動前の待機圧力から上昇しておらず、圧縮機吐出し側の圧力を低下させる必要が無いため、直ちに圧縮機の再起動が可能である。しかしながら、前述のとおりセパレータ内部での泡立ちを抑制する観点からリトライ待機時間を一律に１０〜３０秒に設定しているため、起動直後のインバータトリップにおいても長い時間リトライ待機する必要があり、圧縮機で必要な圧力を迅速に確保できないという問題があった。

本発明は、インバータの起動直後のトリップにおいては、短時間にリトライできるインバータ圧縮機の制御方法及びインバータ圧縮機を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、インバータトリップ発生の際、圧縮機本体吐出し側の圧力を圧縮機本体が再起動可能な圧力まで低下させるための予め設定されたリトライ待機時間の後に、再起動されるインバータ圧縮機の制御方法において、インバータトリップ発生時の条件を検知し、検知した条件に応じて異なるリトライ待機時間で再起動がなされることを特徴とする。

また、上記条件として、インバータの起動からトリップ発生までの運転経過時間を検知し、この検知された運転経過時間に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、上記条件として、インバータのトリップ発生直前のモータ回転数を検知し、この検知されたモータ回転数に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、上記条件として、インバータのトリップ発生時の圧縮機本体の吐出し側の圧力を検知し、この検知された圧力に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、異なるリトライ待機時間を少なくとも２種類設定し、インバータの起動直後のトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ２、インバータの通常運転でのトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ１とした場合、ｔ２＜ｔ１に設定されたことを特徴とする。

さらに本発明は、インバータトリップ発生時に圧縮機本体吐出し側の圧力を圧縮機本体が再起動可能な圧力まで低下させるための予め設定されたリトライ待機時間の後に、再起動されるインバータ圧縮機において、インバータトリップ発生時の条件を検知し、検知した条件に応じて異なるリトライ待機時間で再起動指令を出す制御手段を有することを特徴とする。

また、前記制御手段はインバータの起動からトリップ発生までの運転経過時間を検知する検知部を有し、この検知された運転経過時間に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、前記制御手段はインバータのトリップ発生直前のモータ回転数を検知する検知部を有し、この検知されたモータ回転数に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、前記制御手段はインバータのトリップ発生の際、圧縮機本体の吐出し側の圧力を検知する検知部を有し、この検知された圧力に応じてリトライ待機時間を決定することを特徴とする。

また、前記制御手段は異なるリトライ待機時間を少なくとも２種類記憶するメモリを有し、インバータの起動直後のトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ２、インバータの通常運転でのトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ１とした場合、ｔ２＜ｔ１に設定されたことを特徴とする。

本発明によれば、通常運転時のインバータトリップでは必要なリトライ待機時間を確保すると共に、起動直後のインバータトリップではリトライ待機時間をより短くできるので、短時間での再起動が可能となり、必要な圧力を迅速に確保できる。

以下本発明の実施例１について説明する。

図１は油冷式スクリュー圧縮機のフローを示す図である。１は油冷式圧縮機スクリュー圧縮機の本体で、例えば同期電動機２により回転駆動される。回転駆動された圧縮機本体１は、大気中の空気をフィルタ３と吸込み逆止弁４を経由して吸込み、所定の圧力に圧縮する。圧縮機本体１内の圧縮空気は潤滑油を含むので、オイルセパレータ５で潤滑油を概略分離された後、逆止弁６と圧縮空気熱交換器７を経由してパッケージ８の外部負荷に吐出される。一方、オイルセパレータ５で圧縮空気から分離された潤滑油は、潤滑油温度調整弁９と潤滑油熱交換器１０を経て、潤滑油温度を自動調整した後に圧縮機本体１へ再び給油される。

制御手段１２は、インバータ１３に運転指令を出して電動機２を運転し、圧力検出手段１１で検知された外部負荷へ吐出される圧力に応じて回転数を制御する。１４は、制御手段１２によって開閉制御されて圧縮機の吐出側を放圧する放気弁で、インバータトリップと同時に開放され、インバータリトライ待機時間の経過と同時に閉じる。

制御手段１２は、インバータ１３の起動時からトリップ発生時までの運転経過時間を検知する検知部１２ａと、インバータリトライ待機時間のｔ１とｔ２をそれぞれ記憶するメモリ１２ｂと１２ｃを有している。両待機時間は、ｔ１＞ｔ２の関係にある。また、制御手段１２には図２の動作論理が組み込まれている。図２において、ｔｍはインバータ１３の起動時からトリップ発生時までの運転経過時間、ｔ３は予め設定されている標準経過時間で、インバータ１３の起動時からその直後を過ぎるまでの経過時間（例えば約１秒前後）、ｔｒはリトライ待機時間を示す。

次に、インバータがトリップを起こした後のリトライ制御（再起動制御）動作について説明する。動作中のインバータがトリップを起こすと、図２のステップ（Ｓ）１０１で制御手段１２の検知部１２ａによりトリップ発生時までの運転経過時間ｔｍを検知する。この時間ｔｍは、インバータの起動時からトリップ発生時までの経過時間として検出される。これと同時に制御手段１２の指令により放気弁１４を開放し、オイルセパレータ５の圧力が低下を始める。

次いで、Ｓ１０２で運転経過時間ｔｍと標準経過時間ｔ３とが比較される。比較の結果ｔｍ≧ｔ３の場合、Ｓ１０３でリトライ待機時間ｔｒとしてメモリ１２ｂ内の時間ｔ１が選択され、トリップ発生後インバータの停止状態でｔ１の時間待機する。そしてｔ１時間経過後、Ｓ１０５で放気弁１４を閉じると共に、インバータをリトライ制御する。このときの時間ｔｍは、インバータ１３の起動の直後（標準経過時間）を過ぎており、圧縮機は定格運転か、または定格運転へ向けて立上がった状態のレベルで運転されているので、吐出し側の内部圧力が高まっている。

ここで時間ｔ１は、リトライ待機時間内にオイルセパレータ５の内部圧力を再起動可能な圧力まで低下するように放気弁１４により放圧する時間（例えば１０〜３０秒）に決められている。従って、時間ｔ１が経過後にインバータをリトライ制御すれば、電動機は確実に起動され圧縮機が駆動される。

上記Ｓ１０２でｔｍ＜ｔ３の場合は、Ｓ１０４でリトライ待機時間ｔｒとしてメモリ１２ｃ内の時間ｔ２が選択され、トリップ発生後インバータの停止状態でｔ２の時間待機する。そしてｔ１時間経過後、Ｓ１０５でインバータをリトライ制御する。このときの時間ｔｍは、インバータ１３の起動直後に該当しているので、圧縮機は殆ど動作しておらず、圧縮機本体の吐出し側の圧力（オイルセパレータ５の圧力）が起動前の圧力から殆ど上昇していない。ここで時間ｔ２は、オイルセパレータ５の圧力を低下させる必要がないため十分小さな待機時間（例えば５秒）に設定されている。従って、トリップ発生後、短時間でインバータをリトライ制御しても、電動機は確実に起動することが出来る。

図３は、インバータ１３の定常状態の運転中に、出力電流値が急激に増大し、ｔｍ≧ｔ３の状態でトリップが発生した場合の、リトライ動作を示すタイムチャートである。インバータの起動時（運転指令発生時）からトリップ発生時までの運転経過時間ｔｍが標準経過時間ｔ３を超えているため、図２のフロチャートのＳ１０２、Ｓ１０３に従い、リトライ待機時間ｔｒとしてｔ１が選択される。トリップ発生時はオイルセパレータ圧力は定格圧力ＰＳまで達しており、このままでは圧力ＰＳによる再起動時のトルク（負荷）が大き過ぎるので、リトライ制御しても電動機を再起動することが出来ない。

トリップ発生後はインバータ１３からの運転指令は停止され、圧縮機が時間ｔ１の間停止の状態で待機し、放気弁１４が開放される。ｔ１の時間の放気弁１４の開放で、同期電動機２の再起動可能な圧力までオイルセパレータの圧力が低下し、図３ではほぼゼロの圧力となっている。この状態では、同期電動機２は磁石の引込み動作により相が合った状態で停止している。トリップから時間ｔ１経過後（起動からｔｍ＋ｔ１経過後）、放気弁１４が閉じられると共に、制御手段１２よりリトライの制御指令が出され、インバータ１３は再運転の指令が出される。同期電動機は失敗することなく再起動して圧縮機を駆動し、これに伴ってオイルセパレータ５の圧力が再度上昇する。

図４は、インバータ１３の起動直後に出力電流値が急激に増大し、ｔｍ＜ｔ３の状態で過電流トリップが発生した場合の、リトライ動作を示すタイムチャートである。インバータの起動時からトリップ発生時までの運転経過時間ｔｍが標準経過時間ｔ３を超えないため、図２のフロチャートのＳ１０２、Ｓ１０３に従い、リトライ待機時間としてｔ２が選択される。このときの時間ｔｍは、インバータ１３の起動直後に該当するので、オイルセパレータ５の圧力が起動前の待機圧力からほとんど上昇していないので、再起動時のトルクは極めて小さい。トリップ発生後は、選択された短いリトライ待機時間ｔ２の経過後に制御手段１２よりリトライの制御指令が出され、インバータ１３から再運転の指令が出される。電動機２は失敗することなく再起動して圧縮機を駆動し、これに伴ってオイルセパレータ５の圧力が再度上昇する。

本実施例では、リトライ待機時間ｔｒの設定値をｔ１とｔ２の２種類とし、このｔ１とｔ２に、標準経過時間ｔ３の前後に運転経過時間ｔｍの大小２種類を対応させているが、リトライ待機時間の設定値を２種類以上に増加しても良い。この場合、リトライ待機時間の各設定値に対応させて標準経過時間ｔ３の種類数を増加させれば良い。このようにリトライ待機時間の設定値の種類数を増加させれば、よりきめ細かいリトライ待機時間の経過後にリトライ制御ができるので、種々のタイミングで発生するトリップの後の再起動が一層短時間で出来ることになる。

また本実施例１では、運転指令が出て（インバータ起動）からインバータトリップが発生するまでの運転経過時間ｔｍを基準にしてリトライ待機時間ｔｒを選択しているが、運転経過時間ｔｍは、トリップ直前の電動機の回転数や、オイルセパレータ５内の圧力に比例しているので、この回転数（ｎｍ）や、オイルセパレータ５内の圧力（ｐｍ）を基準にしてリトライ待機時間ｔｒを選択しても良い。

実施例２として電動機の回転数ｎｍを基準とする場合、実施例１の標準経過時間ｔ３に相当する標準回転数ｎ３を設定しておく。電動機の起動後トリップが発生すると、図２のＳ１０１でインバータトリップ検知と共に電動機の回転数ｎｍを検知し、次の１０２において上記で検知された電動機の回転数ｎｍと標準回転数ｎ３とを比較する。比較の結果、ｎｍ≧ｎ３の場合はＳ１０３においてリトライ待機時間ｔｒとしてｔ１を選択し、ｎｍ＜ｎ３の場合はＳ１０３においてリトライ待機時間ｔｒとしてｔ２を選択する。この後の動作ステップは実施例１と同じである。

本実施例では、電動機の回転数ｎｍがインバータ１３から電動機２に出される指令周波数を制御手段１２に取り込んで検知部１２ａで検知されるので、電動機に回転センサ等が不要である。また本実施例では、電動機の回転数ｎｍが判断基準となっているが、再起動可否の圧縮機のトルクと電動機の回転数が予め分るので、標準回転数ｎ３を設定するだけで試行することなく実行できる。

実施例３としてオイルセパレータ５内の圧力ｐｍを基準とする場合、実施例１の標準経過時間ｔ３に相当する標準圧力ｐ３を設定しておく。電動機の起動後トリップが発生すると、図２のＳ１０１でインバータトリップ検知と共にオイルセパレータ５内の圧力ｐｍを検知し、次の１０２において上記で検知された圧力ｐｍと標準圧力ｐ３とを比較する。比較の結果、ｐｍ≧ｐ３の場合はＳ１０３においてリトライ待機時間ｔｒとしてｔ１を選択し、ｐｍ＜ｐ３の場合はＳ１０３においてリトライ待機時間ｔｒとしてｔ２を選択する。この後の動作ステップは実施例１と同じである。

本実施例では、オイルセパレータ５内の圧力ｐｍが内部設置の圧力センサ５ａから出力され、制御手段１２に取り込んで検知部１２ａで検知される。また本実施例では、オイルセパレータ５内の圧力ｐｍが判断基準となっているが、再起動可能な圧縮機の吐出側圧力が予め分るので、その圧力を標準圧力ｐ３として設定するだけで試行することなく実行できる。更に、リトライ待機時間の代わりにオイルセパレータ５内の圧力が、再起動可能な圧力になるまで待機してリトライ制御するようにすれば、実態に則したリトライ制御ができるので、無駄な待機時間をなくした制御が可能となる。

本発明の実施例１のリトライ制御フロー図である。 同じく実施例１の動作フローチャートである。 同じく実施例１の定常運転でトリップした場合のタイムチャートである。 同じく実施例１の起動直後にトリップした場合のタイムチャートである。

符号の説明

１…圧縮機本体、２…電動機、３…吸込みフィルタ、４…吸込み逆止弁、５…オイルセパレータ、５ａ…圧力センサ、６…逆止弁、７…圧縮空気熱交換器、８…パッケージ、９…潤滑油温度調整弁、１０…潤滑油熱交換器、１１…圧力検出手段、１２…制御手段、１２ａ…検知部、１２ｂ１２ｃ…メモリ、１３…インバータ、１４…放気弁、ｔ１、ｔ２、ｔｒ…リトライ待機時間、ｔ３…標準経過時間、ｔｍ…運転経過時間、ｎｍ…電動機の回転数、ｎ３…標準回転数、ｐｍ…圧縮機本体の吐出し側の圧力（オイルセパレータの圧力）、ｐ３…標準圧力。

Claims (8)

1. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記圧縮機本体の吐出し側を放圧する放気弁とを有するインバータ圧縮機の制御方法であって、
   インバータトリップ発生の際、
   前記インバータの起動からインバータトリップ発生までの運転経過時間ｔｍが予め設定されている標準経過時間ｔ３より短い場合には、前記インバータの起動からインバータトリップ発生までの運転経過時間ｔｍが予め設定されている標準経過時間ｔ３より長い場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機の制御方法。
2. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記圧縮機本体の吐出し側を放圧する放気弁とを有するインバータ圧縮機の制御方法であって、
   インバータトリップ発生の際、
   前記電動機の回転数ｎｍが予め設定されている標準回転数ｎ３より少ない場合には、前記電動機の回転数ｎｍが予め設定されている標準回転数ｎ３より多い場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機の制御方法。
3. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記圧縮機本体の吐出し側を放圧する放気弁とを有するインバータ圧縮機の制御方法であって、
   インバータトリップ発生の際、
   前記オイルセパレータ内の圧力ｐｍが予め設定されている標準圧力ｐ３より小さい場合には、前記オイルセパレータ内の圧力ｐｍが予め設定されている標準圧力ｐ３より大きい場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機の制御方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のインバータ圧縮機の制御方法において、異なるリトライ待機時間を少なくとも２種類設定し、前記短い時間のリトライ待機時間をｔ２、インバータの通常運転でのトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ１とした場合、ｔ２＜ｔ１に設定されたことを特徴とするインバータ圧縮機の制御方法。
5. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記インバータを制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   インバータトリップ発生の際、
   前記インバータの起動からインバータトリップ発生までの運転経過時間ｔｍが予め設定されている標準経過時間ｔ３より短い場合には、前記インバータの起動からインバータトリップ発生までの運転経過時間ｔｍが予め設定されている標準経過時間ｔ３より長い場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機。
6. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記インバータを制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   インバータトリップ発生の際、
   前記電動機の回転数ｎｍが予め設定されている標準回転数ｎ３より少ない場合には、前記電動機の回転数ｎｍが予め設定されている標準回転数ｎ３より多い場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機。
7. インバータによって駆動される電動機と、この電動機で回転駆動される圧縮機本体と、前記圧縮機本体からの圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータと、前記インバータを制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   インバータトリップ発生の際、
   前記オイルセパレータ内の圧力ｐｍが予め設定されている標準圧力ｐ３より小さい場合には、前記オイルセパレータ内の圧力ｐｍが予め設定されている標準圧力ｐ３より大きい場合の待機時間よりも短い時間待機し、
   待機時間経過後、前記インバータをリトライ制御することを特徴とするインバータ圧縮機。
8. 請求項５から７のいずれかに記載のインバータ圧縮機において、前記制御手段は異なるリトライ待機時間を少なくとも２種類記憶するメモリを有し、前記短い時間のリトライ待機時間をｔ２、インバータの通常運転時でのトリップ発生時のリトライ待機時間をｔ１とした場合、ｔ２＜ｔ１に設定されたことを特徴とするインバータ圧縮機。

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