JP6066047B2 - 圧縮空気供給システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムおよびその制御方法に関し、特には、送気余裕を適正化して運転台数のさらなる適正化および省電力化を図った圧縮空気供給システムおよびその制御方法に関するものである。

例えば製鉄所では通常、銑鋼プロセス、圧延プロセス、連鋳プロセス等の複数のプロセスにそれぞれ圧縮空気を供給するために、工場内にそれらのプロセスに亘る共通の圧縮空気配管を敷設し、その共通の圧縮空気配管に、それぞれのプロセスに１または複数台ずつ並列接続で設けた同一送気能力または異なる送気能力の複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気するようにして、圧縮空気供給システムを構成している。

そしてこの圧縮空気供給システムでは、運転しているコンプレッサの送気能力の合計値から実際の送気量の合計値を引くことで送気余裕を求めてそれを表示し、その表示された送気余裕が前記複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合に、作業者がその１または複数台のコンプレッサの運転を停止させる制御を手動操作で行って、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化を図っている。

ところで、空気温度が上昇すると空気密度が低下して実質的に空気流量が減少するため、同じ条件で運転していると空燃費や点火時期が不適切になることから、運転中のエンジンの吸入空気温度を推定してそのエンジンの運転制御に用いる技術が知られている（特許文献１参照）。

特開平０６−０３３８１９号公報

しかしながら、上記従来の圧縮空気供給システムでは吸入する空気の実際の温度に係らず、あらかじめ求めた運転しているコンプレッサの仕様上の送気能力の合計値から実際の送気量の合計値を引いて概算で送気余裕を求めているため、送気量が不足することがないように、運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要があり、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化のために未だ改良の余地があった。

それゆえ本発明は、前記従来技術の課題を有利に解決した圧縮空気供給システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成する本発明の圧縮空気供給システムは、工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムにおいて、前記圧縮空気配管への前記各コンプレッサの実際の送気量を測定する送気量測定手段と、前記各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度を測定する吸込み温度測定手段と、前記測定した各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度に基づき前記各コンプレッサの送気能力を補正する送気能力補正手段と、前記複数台のコンプレッサの前記補正した送気能力の合計値と前記測定した実際の送気量の合計値との差から送気余裕を求めて出力する送気余裕出力手段と、前記出力した送気余裕と前記各コンプレッサの送気能力とに基づき選択された、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを停止させるコンプレッサ運転停止手段と、を具えることを特徴とするものである。

なお、本発明の圧縮空気供給システムにおいては、前記コンプレッサ運転停止手段は自動的に、前記出力した送気余裕と前記各コンプレッサの送気能力とに基づき、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択して、そのコンプレッサの運転を停止させるものであると望ましい。

また、前記目的を達成する本発明の圧縮空気供給システムの制御方法は、工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムにおいて、運転しているコンプレッサの送気能力の合計値から実際の送気量の合計値を引くことで送気余裕を求め、その送気余裕が前記複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合に、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択し、その選択した１台または複数台のコンプレッサをコンプレッサ運転停止手段により停止させるに際し、前記各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度を測定し、前記測定した各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度に基づき前記各コンプレッサの送気能力を補正して、前記運転しているコンプレッサの送気能力の合計値を求めることを特徴とするものである。

なお、本発明の制御方法においては、前記求めた送気余裕が前記複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合に、前記コンプレッサ運転停止手段が自動的に、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択して停止させる制御を行うこととすると望ましい。

本発明の圧縮空気供給システムにあっては、工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムにおいて、送気量測定手段が、前記圧縮空気配管への前記各コンプレッサの実際の送気量を測定し、吸込み温度測定手段が、前記各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度を測定し、送気能力補正手段が、前記測定した各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度に基づき前記各コンプレッサの送気能力を補正し、そして送気余裕出力手段が、前記複数台のコンプレッサの前記補正した送気能力の合計値と前記測定した実際の送気量の合計値との差から送気余裕を求めて出力し、前記出力した送気余裕と前記各コンプレッサの送気能力とに基づき選択された、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを、コンプレッサ運転停止手段が自動的にまたは手動操作により停止させる。

従って本発明の圧縮空気供給システムによれば、各コンプレッサが吸い込む空気の実際に測定した温度に基づき補正した各コンプレッサの送気能力を用いて送気余裕を求めて出力することから、送気余裕の精度を高めることができ、この高精度の送気余裕を用いることで、従来のように運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要がなくなるので、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化をさらに図ることができる。

また、本発明の圧縮空気供給システムの制御方法によれば、各コンプレッサが吸い込む空気の実際に測定した温度に基づき補正した各コンプレッサの送気能力を用いて送気余裕を高精度に求め、この高精度の送気余裕を用いてコンプレッサの運転停止制御を行うことから、運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要がなくなるので、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化をさらに図ることができる。

本発明の圧縮空気供給システムの制御方法の一実施例を適用した、本発明の圧縮空気供給システムの一実施例の構成を示す略線図である。 上記実施例の圧縮空気供給システムにおける、上記実施例の制御方法の手順を示すブロック線図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の圧縮空気供給システムの制御方法の一実施例を適用した、本発明の圧縮空気供給システムの一実施例の構成を示す略線図であり、図中符号Ｐは工場内に設けられた、例えば製鉄所における銑鋼プロセス、圧延プロセス、連鋳プロセス等のプロセス（製造工程）、１はその工場内に敷設されてプロセスＰに圧縮空気を送気する圧縮空気配管を示す。

この実施例の圧縮空気供給システムは、プロセスＰへの圧縮空気配管１にそれぞれ接続された２つの圧縮空気供給回路２，３を具え、圧縮空気供給回路２は、その入口側（図では左側）から出口側（図では右側）に向かって順次に、吸込み弁４と、コンプレッサ５と、放風弁６と、吐出弁７と、流量計８とを有し、またもう一つの圧縮空気供給回路３は、その入口側（図では左側）から出口側（図では右側）に向かって順次に、吸込み弁９と、モータ駆動のコンプレッサ１０と、放風弁１１と、吐出弁１２と、流量計１３とを有している。

ここで、各圧縮空気供給回路２，３において、吸込み弁４，９は、吸気量を調節することで該当する圧縮空気供給回路２，３の送気量を調節し、コンプレッサ５，１０は、モータで駆動されて吸込み弁４，９から吸い込んだ空気を圧縮して圧縮空気を創生し、放風弁６，１１は、その圧縮空気の圧力が所定圧を越えると放圧して圧縮空気の圧力を所定圧以下に維持し、吐出弁７，１２はコンプレッサ５，１０の運転中は開放されてその圧縮空気を圧縮空気配管１へ送気し、コンプレッサ５，１０の停止中は閉止されて圧縮空気配管１からの圧縮空気の逆流を阻止し、そして流量計８，１３は、該当する圧縮空気供給回路２，３から圧縮空気配管１への実際の送気量を測定する。

プロセスコンピュータ１６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリおよびハードディスクドライブ装置等の記憶手段、キーボードおよびディスプレイ装置等の入出力装置並びに、それらの入出力装置とＣＰＵとを繋ぐ入出力インターフェースを有する通常のものであり、基本的には、あらかじめ与えられたプログラムに基づき作動して、プロセスＰの各種制御を行う他、プロセスＰでの圧縮空気の必要量に応じてあらかじめ定められた運転予定に従いコンプレッサ５，１０を運転させて、圧縮空気配管１にプロセスＰで必要とされる量の圧縮空気を送気する。

かかる圧縮空気供給システムにおいて従来は、運転しているコンプレッサの仕様上の送気能力の合計値をあらかじめ求めておき、その送気能力の合計値から実際の送気量の合計値を引いて概算で送気余裕を求めているため、送気量が不足することがないように、運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要があって、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化が充分に行えなかった。

そこで、この実施例の圧縮空気供給システムでは、プロセスコンピュータ１６に、流量計８，１３がそれぞれ測定した、該当する圧縮空気供給回路２，３から圧縮空気配管１への圧縮空気の実際の送気量Ｘ，Ｙを示す信号を入力する。従って、流量計８，１３は、送気量測定手段に相当する。また、この実施例の圧縮空気供給システムでは、吸込み弁４，９付近に、各コンプレッサ５，１０が吸い込む空気の実際の温度を測定する温度計１４，１５を設置し、それらの温度計１４，１５がそれぞれ測定した実際の吸込み温度Ａ，Ｂを示す信号を、プロセスコンピュータ１６に入力する。従って温度計１４，１５は、吸込み温度測定手段に相当する。

そしてこの実施例の圧縮空気供給システムでは、図２にブロック線図で示す上記実施例の制御方法の手順に従って、コンプレッサ５，１０の運転制御を行う。すなわちこの実施例の制御方法では、先ずステップＳ１で、温度計１４，１５にて実際の吸込み温度Ａ，Ｂを測定し、次いでステップＳ２で、プロセスコンピュータ１６により以下のようにして送気能力の補正を行う。

プロセスコンピュータ１６は、あらかじめ計測された、吸込み温度Ｃ（℃）かつ吸込み弁４の開度最大でのコンプレッサ５の送気量Ｓ（Ｎｍ^３／ｈ）を入力されて記憶していて、それら吸込み温度Ｃ（℃）およびコンプレッサ５の送気量Ｓ（Ｎｍ^３／ｈ）と、入力された実際の吸込み温度Ａとから、次式(1)により、実際の吸込み温度で補正したコンプレッサ５ひいては圧縮空気供給回路２の送気能力Ｕを演算で求める。

またプロセスコンピュータ１６は、あらかじめ計測された、吸込み温度Ｄ（℃）かつ吸込み弁９の開度最大でのコンプレッサ１０の送気量Ｔ（Ｎｍ^３／ｈ）を記憶していて、それら吸込み温度Ｄ（℃）およびコンプレッサ１０の送気量Ｔ（Ｎｍ^３／ｈ）と、入力された実際の吸込み温度Ｂとから、次式(2)により、実際の吸込み温度で補正したコンプレッサ１０ひいては圧縮空気供給回路３の送気能力Ｖを演算で求める。従ってプロセスコンピュータ１６は、送気能力補正手段に相当する。

しかしてこの実施例の制御方法では、ステップＳ３で、プロセスコンピュータ１６により以下のようにして送気余裕を計算し、表示する。すなわち、プロセスコンピュータ１６は、次式(3)により、送気余裕Ａを演算で求め、この送気余裕Ａの値を、実際の吸込み温度で補正した各圧縮空気供給回路２，３の送気能力Ｕ，Ｖの値とともにディスプレイ装置の画面上に表示する。従ってプロセスコンピュータ１６は、送気余裕出力手段に相当する。

その後、この実施例の制御方法では、作業者が、その表示された送気余裕Ａの値と実際の吸込み温度で補正した各圧縮空気供給回路２，３の送気能力Ｕ，Ｖの値とを見比べて、圧縮空気供給回路２，３の何れかの運転を停止させても送気余裕が所定量Ｍ以上あるか否かを判断し、送気余裕Ａの値から圧縮空気供給回路２の送気能力Ｕの値を引いた残りが所定量Ｍ以上あり、かつ、送気余裕Ａの値から圧縮空気供給回路３の送気能力Ｖの値を引いた残りが所定量Ｍ以上ある場合には、それらの圧縮空気供給回路２，３の何れかの運転を停止させるように、プロセスコンピュータ１６に指示を入力する。

なお、コンプレッサ５，１０の何れの運転を停止させるかの選択は、例えば送気余裕の残りが所定量Ｍ以上でより少なくなる方を停止させたり、定期点検から現在までの運転時間の長い方を停止させたりする等を基準にすることができる。

従って、本実施例の制御方法を実施する本実施例の圧縮空気供給システムによれば、各コンプレッサ５，１０が吸い込む空気の実際に測定した吸込み温度Ａ，Ｂに基づき補正した各コンプレッサ５，１０の送気能力Ｕ，Ｖを用いて送気余裕Ａを求めて出力することから、送気余裕の精度を高めることができ、この高精度の送気余裕を用いることで、従来のように運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要がなくなるので、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化をさらに図ることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、所要に応じて特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、本発明の圧縮空気供給システムにおいては、コンプレッサ運転停止手段として機能するプロセスコンピュータ１６に、作業者が運転停止指令を与える代わりにあらかじめプログラムを与えて、プロセスコンピュータ１６を、出力した送気余裕と各コンプレッサの送気能力とに基づき、その出力した送気余裕が複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合にそれらのうちの１または複数台のコンプレッサの運転を自動的に停止させるように機能させても良い。また、プロセスや圧縮空気供給回路の数も、所要に応じて適宜変更することができる。

かくして本発明の圧縮空気供給システムによれば、各コンプレッサが吸い込む空気の実際に測定した温度に基づき補正した各コンプレッサの送気能力を用いて送気余裕を求めて出力することから、送気余裕の精度を高めることができ、この高精度の送気余裕を用いることで、従来のように運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要がなくなるので、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化をさらに図ることができる。

また本発明の圧縮空気供給システムの制御方法によれば、各コンプレッサが吸い込む空気の実際に測定した温度に基づき補正した各コンプレッサの送気能力を用いて送気余裕を高精度に求め、この高精度の送気余裕を用いてコンプレッサの運転停止制御を行うことから、運転停止させるコンプレッサの合計送気能力や台数を少なめにする必要がなくなるので、コンプレッサの運転台数の適正化および省電力化をさらに図ることができる。

１ 圧縮空気配管
２，３ 圧縮空気供給回路
４，９ 吸込み弁
５，１０ コンプレッサ
６，１１ 放風弁
７，１２ 吐出弁
８，１３ 流量計
１４，１５ 温度計
１６ プロセスコンピュータ
Ｐ プロセス

Claims (4)

1. 工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムにおいて、
   前記圧縮空気配管への前記各コンプレッサの実際の送気量を測定する送気量測定手段と、
   前記各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度を測定する吸込み温度測定手段と、
   前記測定した各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度に基づき前記各コンプレッサの送気能力を補正する送気能力補正手段と、
   前記複数台のコンプレッサの前記補正した送気能力の総和と前記測定した実際の送気量の総和との差から送気余裕を求めて出力する送気余裕出力手段と、
   前記出力した送気余裕と前記各コンプレッサの送気能力とに基づき選択された、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを停止させるコンプレッサ運転停止手段と、
   を具えることを特徴とする圧縮空気供給システム。
2. 前記コンプレッサ運転停止手段は自動的に、前記出力した送気余裕と前記各コンプレッサの送気能力とに基づき、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択して、そのコンプレッサの運転を停止させることを特徴とする、請求項１記載の圧縮空気供給システム。
3. 工場内に敷設されている圧縮空気配管に複数台のコンプレッサで圧縮空気を送気する圧縮空気供給システムにおいて、運転しているコンプレッサの送気能力の合計値から実際の送気量の合計値を引くことで送気余裕を求め、その送気余裕が前記複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合に、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択し、その選択した１台または複数台のコンプレッサをコンプレッサ運転停止手段により停止させるに際し、
   前記各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度を測定し、前記測定した各コンプレッサが吸い込む空気の実際の温度に基づき前記各コンプレッサの送気能力を補正して、前記運転しているコンプレッサの送気能力の合計値を求めることを特徴とする圧縮空気供給システムの制御方法。
4. 前記求めた送気余裕が前記複数台のコンプレッサのうち何れかの１または複数台のコンプレッサの送気能力以上の場合に、前記コンプレッサ運転停止手段が自動的に、前記複数台のコンプレッサのうち運転停止しても所定送気余裕が残る１台または複数台のコンプレッサを選択して停止させる制御を行うことを特徴とする請求項３記載の圧縮空気供給システムの制御方法。

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