JP5221080B2 - Operation method of motor driven compressor - Google Patents
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Description
本発明は、化学プラント等における大型モータ駆動式圧縮機の運転方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a large motor-driven compressor in a chemical plant or the like.
この種圧縮機の運転方法として、圧縮機の吸入口に吸入されるガス流路に介装され、圧縮機の吸込圧力に応じて開度制御されるインレットガイドベーンと、前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁とを備え、アンチサージ弁による流量制御によりサージング現象の発生を防止すると共に、インレットガイドベーンによる吸込圧力制御によりオーバートルクの発生を防止しトリップを回避して運転することは良く知られている(特許文献1)。 As an operation method of this type of compressor, an inlet guide vane that is interposed in a gas flow path sucked into a suction port of the compressor and whose opening degree is controlled according to the suction pressure of the compressor, and a discharge port of the compressor An anti-surge valve that is disposed in a gas flow path that is discharged from the compressor and communicates with the suction port of the compressor, and whose opening degree is controlled according to the suction gas flow rate of the compressor. It is well known to operate while avoiding tripping by preventing the occurrence of over-torque and preventing the occurrence of over-torque by suction pressure control by an inlet guide vane (Patent Document 1).
また、この種圧縮機は、モータ設備容量に基づき駆動されるため、圧縮機が運転上想定される最大容量をモータ設備が保有する必要がある。この最大容量は、圧縮機の場合、立上時に発生することが多く、専ら立上時用にモータが定格以上に運転できるようになっている特性を用いてその最大駆動力と定格容量を加味してモータ容量が決定されている。 In addition, since this type of compressor is driven based on the motor equipment capacity, the motor equipment needs to have the maximum capacity assumed for the operation of the compressor. In the case of a compressor, this maximum capacity often occurs at the time of start-up, and the maximum driving force and rated capacity are taken into account using the characteristics that allow the motor to operate more than rated for start-up. Thus, the motor capacity is determined.
ところが、この際のモータ容量は、立上時の駆動力を確保するために、定格以上に大きなモータを準備することが多い。 However, in this case, a motor having a motor capacity larger than the rated value is often prepared in order to secure a driving force at the time of startup.
また、立上時のモータ駆動力を低減するために、圧縮機の入側に流量制御弁を配置していることがあるが、流量制御弁と圧縮機との間における容積が応答性を鈍らせるために余裕を持った制御が要求されており、結局、圧縮機駆動用モータにおいて設備費の低減と最適設計による高効率操業が不十分であった。 In order to reduce the motor driving force at startup, a flow control valve may be arranged on the inlet side of the compressor, but the volume between the flow control valve and the compressor slows down the responsiveness. In order to achieve this, control with a margin is required, and as a result, in the compressor drive motor, the equipment cost reduction and the high-efficiency operation by the optimum design are insufficient.
そこで、本発明の目的は、圧縮機駆動用モータにおいて設備費の低減と最適設計が十分に図れるモータ駆動式圧縮機の運転方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for operating a motor-driven compressor that can sufficiently reduce the equipment cost and optimize the design of a compressor driving motor.
上記の課題を解決するための本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法は、
化学プラントにおける高電圧・高電力モータで駆動される遠心圧縮機と、
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装されるインレットガイドベーンと、
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁と、
を備え、
前記圧縮機の吐出圧力が吐出圧力制御ラインになるように前記高電圧・高電力モータの回転数を制御するようにしたモータ駆動式圧縮機の運転方法において、
前記圧縮機の性能曲線におけるサージラインと平行でかつアンチサージ制御ラインより運転側に立上用制御ラインを設定し、
前記圧縮機の立上時には、前記インレットガイドベーンの開度を圧縮機の吸込圧力及び吐出圧力に応じて制御し、前記立上用制御ラインに沿って圧縮機を立ち上げていくこと、
を特徴とする。
In order to solve the above problems, the operation method of the motor-driven compressor according to the present invention is as follows:
A centrifugal compressor driven by a high voltage / high power motor in a chemical plant;
An inlet guide vane that is disposed in a gas flow path that is discharged from a discharge port of the compressor and communicates with a suction port of the compressor;
An anti-surge valve that is disposed in a gas flow path that is discharged from a discharge port of the compressor and communicates with a suction port of the compressor, and whose opening degree is controlled according to a suction gas flow rate of the compressor;
With
In the operation method of the motor-driven compressor , wherein the rotational speed of the high-voltage / high-power motor is controlled so that the discharge pressure of the compressor becomes a discharge pressure control line ,
Set the startup control line parallel to the surge line in the performance curve of the compressor and on the operation side from the anti-surge control line,
When starting up the compressor , the opening of the inlet guide vane is controlled according to the suction pressure and discharge pressure of the compressor, and the compressor is started up along the startup control line,
It is characterized by.
また、前記立上用制御ラインは、サージラインに対してガス流量が30%以内に設定されることを特徴とする。 The startup control line is characterized in that the gas flow rate is set within 30% with respect to the surge line.
本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法によれば、インレットガイドベーンによる吸込圧力制御により、最適な制御性を有するモータ駆動による立上時の駆動力制限を実現し、低容量モータによる圧縮機の立上を実現することができる。 According to the operation method of the motor-driven compressor according to the present invention, the suction pressure control by the inlet guide vane realizes the driving force limitation at the start-up by the motor drive having the optimum controllability, and the compression by the low capacity motor The start-up of the machine can be realized.
以下、本発明に係るモータ駆動式圧縮機の運転方法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the operation method of the motor drive type compressor concerning the present invention is explained in detail using an example using a drawing.
図1は本発明の一実施例を示すモータ駆動式圧縮機の立上時の制御ブロック図、図2はモータ駆動式圧縮機の性能曲線を示すグラフ、図3はモータ駆動式圧縮機の全運転時の制御ブロック図である。 FIG. 1 is a control block diagram at the time of start-up of a motor-driven compressor showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing a performance curve of the motor-driven compressor, and FIG. It is a control block diagram at the time of driving | operation.
図3に示すように、化学プラントにおける遠心式圧縮機10のロータ軸は、クラッチ11及びギア12を介して高電圧・高電力の電動モータ13の出力軸に連結されている。
As shown in FIG. 3, the rotor shaft of the
圧縮機10の吸入口10aには吸入配管(ガス流路)14が接続され、この吸入配管14が入口側配管(ガス流路)15を介して入口ヘッダ16に接続されている。一方、圧縮機10の吐出口10bには吐出配管(ガス流路)17が接続され、この吐出配管17が出口側配管(ガス流路)18を介して出口ヘッダ19に接続されている。また、吸入配管14と入口側配管15の分岐管部と、吐出配管17と出口側配管18の分岐管部とが連通管(ガス流路)20で接続される。
A suction pipe (gas flow path) 14 is connected to the
前記吸入配管14には、圧縮機吸込圧力Psを検出する吸入側圧力計21と圧縮機吸込流量Fsを検出する吸入側流量計22とインレットガイドベーン(以下、IGVと称す)23とが介装される。また、入口側配管15には、逆止弁24が介装される。一方、吐出配管17には、圧縮機吐出圧力Pdを検出する吐出側圧力計25が介装される。また、出口側配管18には、逆止弁26が介装される。そして、連通管20には、アンチサージ弁27が介装される。
The
前記吸入側圧力計21の検出信号は、圧縮機制御装置30のIGV制御器(IGVC)33と立上用制御器(SC)34に入力される。また、吸入側流量計22の検出信号は、アンチサージ弁制御器(ASVC)32に入力される。また、吐出側圧力計25の検出信号はモータ制御器(MC)31と立上用制御器(SC)34に入力される。
The detection signal of the suction
前記モータ制御器(MC)31は、吐出側圧力計25の検出信号に応じて、所定の吐出圧力(図2の吐出圧力制御ラインLd参照)になるようにモータ13の回転数を制御する。また、アンチサージ弁制御器(ASVC)32は、吸入側流量計22の検出信号に応じて、圧縮機10がサージング現象を生起しないようにアンチサージ弁27の開度を制御する。また、IGV制御器(IGVC)33は、吸入側圧力計21の検出信号に応じて、所定の吸入圧力になるようにIGV23の開度を制御する。
The motor controller (MC) 31 controls the rotation speed of the
そして、前記立上用制御器(SC)34は、図1にも示すように、圧縮機10の立上時には、吸入側圧力計21と吐出側圧力計25の検出信号に応じて、基本的には、IGV駆動装置35により、IGV23の開度を制御するようになっている。
As shown in FIG. 1, the start-up controller (SC) 34 is basically configured according to detection signals from the suction
この際、立上用制御器(SC)34は、図2に示す性能曲線におけるサージラインLaと略平行でかつアンチサージ制御ラインLbより運転側(内側)に仮想の立上用制御ラインLcを設定し、前記IGV23の開度を徐々に増大させて、前記立上用制御ラインLcに沿って圧縮機10を立ち上げていくようになっている。即ち、立上時の運転点を、立上用制御ラインLc上を移動させるのである。
At this time, the startup controller (SC) 34 provides a virtual startup control line Lc that is substantially parallel to the surge line La in the performance curve shown in FIG. 2 and closer to the operation side (inside) than the anti-surge control line Lb. The
前記立上用制御ラインLcは、制御の応答性等を考慮して、サージラインLaに対してガス流量が略30%以内(図2の例では略20%以内)に設定される。尚、アンチサージ制御ラインLbは、一般的に、サージラインLaに対してガス流量が略10%以内に設定される。また、図2に示す性能曲線は、横軸に体積流量Q、縦軸に吐出圧力Pdをとり、これらの関係を、IGV開度をパラメータとして示したもので、図中Ldは前述した(目標)吐出圧力制御ラインである。 The startup control line Lc is set to have a gas flow rate of approximately 30% or less (approximately 20% or less in the example of FIG. 2) with respect to the surge line La in consideration of control responsiveness and the like. The anti-surge control line Lb is generally set to have a gas flow rate within about 10% with respect to the surge line La. The performance curve shown in FIG. 2 shows the relationship between the volume flow rate Q on the horizontal axis and the discharge pressure Pd on the vertical axis, with the IGV opening as a parameter. ) Discharge pressure control line.
このように構成されるため、圧縮機10の定常運転時には、アンチサージ弁制御器(ASVC)32によるアンチサージ弁27の流量制御によりサージング現象の発生を防止すると共に、IGV制御器(IGVC)33によるIGV23の圧縮機吸込圧力(Ps)制御によりオーバートルクの発生を防止し電動モータ13のトリップを回避して運転される。
With this configuration, during steady operation of the
一方、圧縮機10の立上(起動)時には、立上用制御器(SC)34により、基本的には、IGV23の開度を徐々に増大させて、圧縮機10の性能曲線におけるサージラインLaと略平行でかつサージラインLaに対してガス流量が略20%以内に設定された立上用制御ラインLcに沿って圧縮機10が立ち上げられる。
On the other hand, when the
これにより、アンチサージ弁制御器(ASVC)32によるアンチサージ制御を生かしつつ、IGV23による圧縮機吸込圧力(Ps)制御により、オーバートルクの発生を防止して圧縮機10を効果的に立ち上げられる。即ち、最適な制御性を有するモータ駆動による立上時の駆動力制限を実現し、低容量モータによる圧縮機10の立上を実現することができるのである。
As a result, the
10 遠心式圧縮機
11 クラッチ
12 ギア
13 電動モータ
14 吸入配管(ガス流路)
15 入口側配管(ガス流路)
16 入口ヘッダ
17 吐出配管(ガス流路)
18 出口側配管(ガス流路)
19 出口ヘッダ
20 連通管(ガス流路)
21 吸入側圧力計
22 吸入側流量計
23 インレットガイドベーン(IGV)
24 逆止弁
25 吐出側圧力計
26 逆止弁
27 アンチサージ弁
30 圧縮機制御装置
31 モータ制御器(MC)
32 アンチサージ弁制御器(ASVC)
33 IGV制御器(IGVC)
34 立上用制御器(SC)
35 IGV駆動装置
DESCRIPTION OF
15 Inlet side piping (gas flow path)
16
18 Outlet piping (gas flow path)
19
21 Suction
24
32 Anti-surge valve controller (ASVC)
33 IGV Controller (IGVC)
34 Controller for startup (SC)
35 IGV drive
Claims (2)
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装されるインレットガイドベーンと、
前記圧縮機の吐出口から吐出されて前記圧縮機の吸入口に通じるガス流路に介装され、圧縮機の吸入ガス流量に応じて開度制御されるアンチサージ弁と、
を備え、
前記圧縮機の吐出圧力が吐出圧力制御ラインになるように前記高電圧・高電力モータの回転数を制御するようにしたモータ駆動式圧縮機の運転方法において、
前記圧縮機の性能曲線におけるサージラインと平行でかつアンチサージ制御ラインより運転側に立上用制御ラインを設定し、
前記圧縮機の立上時には、前記インレットガイドベーンの開度を圧縮機の吸込圧力及び吐出圧力に応じて制御し、前記立上用制御ラインに沿って圧縮機を立ち上げていくこと、
を特徴とするモータ駆動式圧縮機の運転方法。 A centrifugal compressor driven by a high voltage / high power motor in a chemical plant;
An inlet guide vane that is disposed in a gas flow path that is discharged from a discharge port of the compressor and communicates with a suction port of the compressor;
An anti-surge valve that is disposed in a gas flow path that is discharged from a discharge port of the compressor and communicates with a suction port of the compressor, and whose opening degree is controlled according to a suction gas flow rate of the compressor;
With
In the operation method of the motor-driven compressor , wherein the rotational speed of the high-voltage / high-power motor is controlled so that the discharge pressure of the compressor becomes a discharge pressure control line ,
Set the startup control line parallel to the surge line in the performance curve of the compressor and on the operation side from the anti-surge control line,
When starting up the compressor , the opening of the inlet guide vane is controlled according to the suction pressure and discharge pressure of the compressor, and the compressor is started up along the startup control line,
A method for operating a motor driven compressor.
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