JP6997648B2

JP6997648B2 - 圧縮機システム

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Publication number: JP6997648B2
Application number: JP2018021581A
Authority: JP
Inventors: 征和長谷; 善彦佐川; 崇中島; 彰伊与泉; 英晴田中
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: JP2019138200A

Description

本発明は、圧縮機本体の吐出側圧力に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換える複数台の一定速圧縮機を備えた圧縮機システムに関する。

気体を圧縮する複数の圧縮機からなる圧縮機システムでは、各圧縮機の運転方法にはロード運転、アンロード運転及び発停制御があり、ロード運転では一定速圧縮機の全速ロードと可変速圧縮機の回転数制御があり、アンロード運転では吸込絞り弁を微調整する吸込絞り制御と圧縮機内圧力を大気開放するパージ制御がある。そして、前記圧縮機の運転は圧縮機ユニットに内蔵の圧力検出手段で制御を行うことが一般的で、これらの制御は、基本的に各圧縮機と、吐出気体系統の上流で検出された吐出圧力とに基づいて行われ、動力の低減（省エネ）が図られている。

圧縮機の気体吐出口から先の気体配管系統では、末端に近くなるほど圧力損失が大きくなるが、圧縮機の吐出気体量と、末端で使用する圧縮気体量との変化で圧力損失も変化する。かかる圧力損失に対しては、気体配管系統の末端では圧力を一定以上に保つ為に、気体配管系統の最大圧力損失を見込んで、圧縮機の吐出圧力の設定値を高く固定的に設定することで、気体配管系統の末端圧力を一定以上に保つこともできるが、使用圧縮気体量が少ない場合は、余分に高く設定された吐出圧力は余分な動力（例えば、電力）を消費することになる無駄となる。

特許文献１及び特許文献２は、吐出配管系統の末端圧力が所定の設定範囲となるように、圧縮機本体の全負荷運転又は無負荷運転を切り換え、吐出配管系統の末端圧力及び圧力損失の演算基礎となる使用圧縮空気量を吐出側圧力の変化率から連続的に演算する制御装置を備える圧縮空気製造装置を開示する。

また、省エネ効果を得つつ供給圧力の安定を図るために、特許文献３は、圧縮機の吐出側に接続された吐出空気系統の上流側位置で圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサと、吐出空気系統の圧力損失を電動機の回転数に応じて演算し、これに基づき吐出空気系統の下流側位置での末端圧力が所定範囲となるように吐出空気系統の上流側位置での圧縮機の吐出圧力の制御範囲を変更し、圧力センサで検出した圧縮機の吐出圧力がその変更した制御範囲となるように、電動機の回転数をインバータを介して可変速制御する制御装置とを備える圧縮空気製造装置を開示する。

また、特許文献４は、圧縮機に設置された空気の吐出空気系統と、圧縮機側に近い上流の第１の圧力検知手段と、圧縮機側から離れた末端側の第２の圧力検知手段と、制御装置を備え、制御装置は、圧力検知手段で検出した圧力値を元にＰＩまたはＰＩＤ演算を行い圧縮機の回転数を可変する機能と、第１及び第２の圧力検知手段で検出した各圧力値の圧力差を演算する機能と、第１の圧力値から圧力差を減算した値を演算するための機能と、ＰＩまたはＰＩＤ演算値または圧縮機回転数に応じた第２の圧力値を一定以内にするための目標圧力設定値の関係を設定、記憶する機能を備える圧縮機製造装置を開示する。

特許第４４２５７６８号公報特許第４７５６０８１号公報特許第４７８６４４３号公報特許第５０９１７８７号公報

ここで、特許文献１と２では一定速圧縮機１台による全負荷運転又は無負荷運転の切り替えにより、吐出配管系統の末端圧力及び圧力損失の演算基礎となる使用空気量を吐出側圧力の変化率から連続的に演算することが可能となっている。
また、特許文献３と４では２台又は３台以上の可変速圧縮機による電動機の回転数に応じて吐出配管系統の末端圧力を連続的に演算することが可能となっている。

しかしながら、一定速圧縮機２台以上による組合せにおいて、吐出配管系統の末端圧力を連続的に演算する簡単かつ詳細な手段について開示はない。
複数台の一定速制御圧縮機からなる圧縮機システムにおいて、各吐出気体系統の圧力を検出し、圧縮機の出口から各末端までの圧力差の変動分を考慮して、最小限の圧力設定や吐出空気量で運転を可能にする技術が望まれる。

上記目的を達成するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち、気体を圧縮する少なくとも２台の圧縮機ユニットと、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの吐出側と接続する吐出配管、気体槽及び末端配管からなる吐出配管系統と、少なくとも前記気体槽から上流側に配置して前記吐出配管系統の吐出圧力を検出する圧力検出装置と、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットを一定速運転制御すると共に所定の切替圧力に基づいて全負荷運転又は無負荷運転に切り替え制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記少なくとも２台の圧縮機ユニット各々の運転状態と、各々の最大吐出気体量とから合計吐出気体量を演算し、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットのうち１台が全負荷運転若しくは停止のとき、他の１台のみを全負荷運転と無負荷運転で切り換えた前後の前記吐出圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧縮機ユニットから前記気体槽までの第１圧力損失として各圧縮機ユニット毎に求め、前記圧力検出装置で検出した前記吐出圧力の変化率を連続的に演算し、該変化率、前記吐出配管系統の容量及び前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの運転状態に基づき使用気体量を経時的に演算し、前記使用気体量に基づいて該使用気体量に対する前記気体槽から末端までの第２圧力損失を演算し、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第２圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値に基づいて制御するものである。

本発明によれば、複数台の一定速圧縮機からなる圧縮機システムにおいて、各吐出気体系統の圧力を検出し、圧縮機の出口から各末端までの圧力差の変動分を即座に演算で求め、最小限の圧力設定や吐出気体量で運転を可能にすることができる。

本発明を適用した実施形態による圧縮機システムの構成を模式的に示すブロック図である。比較例による吐出圧力と末端圧力の関係を模式的に示す図である。本実施形態による吐出圧力と末端圧力の関係を模式的に示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。図１に、本発明を適用した実施例による圧縮機システム１００の構成を模式的に示したブロック図である。同図中、実線の矢印は気体の流れを表し、点線の矢印は制御信号の流れを示す。本例では、圧縮気体として空気を使用するものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の気体を圧縮するシステムに適用できるものである。

圧縮機システム１００は、圧縮機ユニット１４Ａ及び１４Ｂと、吐出配管１６Ａ及び１６Ｂと、供給配管１７と、空気槽１０と、システム制御装置２０と、圧力センサ２１と、空気槽１０と、吐出空気系統１８とを主に備える。圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂから吐き出される圧縮空気は、夫々吐出配管１６Ａ・１６Ｂを介して供給配管１７に合流し、圧縮気体の貯留部である空気槽１０に流れる。空気槽１０の下流側は圧縮空気を利用する末端機器（不図示）とエアフィルタ１１を介する等して接続する。

圧縮機システム１００は、システム制御装置２０の制御によって、圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂの何れか一方又は両方を駆動させることにより圧縮空気を生成するシステムである。なお、圧縮機ユニットの数は、３以上であってもよい。なお、本実施例では、圧縮機システム１００が複数台の圧縮機ユニットから構成する例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、１パッケージ筐体に複数の圧縮機ユニットが配置する構成であってもよい。

システム制御装置２０は、圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂの運転を制御する制御装置であり、これらと有線又は無線の通信網を介して各圧縮機ユニットを制御する複数台制御の機能を有する。なお、本実施例ではシステム制御装置２０が各圧縮機ユニットの外部に配置する構成として説明するが、いずれかのユニット内に格納する構成や、後述する各ユニットの制御装置４Ａや４Ｂに機能部として配置する構成であってもよい（何れか一方或いは両方に配置する構成であってもよい。）。

以下、圧縮機システム１００を構成する各要素について詳細に説明する。
圧縮機ユニット１４Ａ及び１４Ｂは、圧縮機構として圧縮機本体１Ａ（１Ｂ）を有する圧縮機であり、本実施例ではいずれも一定速制御且つ同仕様（同定格の吐出空気量等）の圧縮機を適用するものとするが、圧縮機ユニット１４Ａと１４Ｂで異なる定格吐出空気量・吐出圧力の圧縮機を適用してもよい。

圧縮機ユニット１４Ａ（１４Ｂも同様）は、空気を吸込み圧縮する圧縮機本体１Ａと、これを駆動する駆動源である電動機２Ａと、電動機２Ａに供給する電力の通電又は非通電を切り替える電磁開閉器３Ａと、電磁開閉器３Ａの切替制御や種々の運転制御を行う制御装置４Ａと、圧縮機本体１Ａの吸込み口に配置して吸込み量を調整する吸込み絞り弁５Ａと、圧縮機本体１Ａが吐き出す圧縮空気を吐出配管１６Ａに導く内部配管上に配置する逆止弁８Ａと、逆止弁８Ａより下流側に配置して吐出配管１６Ａの圧力を検出する圧力センサ９Ａと、内部配管から分岐して吸込み絞り弁５Ａに操作用の圧縮空気を導く制御配管及び当該操作用の圧縮空気の流通を制御する電磁弁１３Ａを主に備え、これらがパッケージ筐体内に格納された構成を有する。

圧縮機本体１Ａは、例えば、圧縮機構として複数ロータの歯溝の噛み合いによって圧縮室を構成するスクリュー圧縮機である。なお、本発明は、容積型やターボ型いった種々の形式の圧縮機構を適用でき又圧縮室に水や油といった液体を供給する給液式又は無給液式のいずれの仕様を適用することもできる。

吸込み絞り弁５Ａは、圧縮機本体１Ａの吸込み口の開閉を行う弁体であり、制御装置４Ａの制御指令に応じて動作するピストン形式の弁体である。圧縮機本体１Ａが吐き出す圧縮空気の流通を電磁弁１３Ａによって制御することで開閉するようになっている。具体的には、圧力センサ９Ａの検出値に基づいて、制御装置４Ａが電磁弁１３Ａの開閉指令を出力し、吸込み絞り弁５Ａの開閉を実現するようになっている。吸込絞り弁５Ａを閉弁することで圧縮負荷が軽減され、後述する無負荷運転を実現するようになっている。なお、吸込み絞り弁５Ａの駆動力として、圧縮空気に換えて電磁式の弁体を用いてもい。

電磁開閉器３Ａは、電動機２Ａに供給する電力を切り替えるスイッチである。電磁開閉器３Ａは、制御装置４Ａからの指令に応じて電動機２Ａにコイル通電又はコイル非通電を行うことで、圧縮機本体１Ａを全速運転又は停止させるようになっている。なお、本発明は電磁開閉器３Ａに限定されるものではなく、一定速での電力供給を行うのであれば、電磁開閉弁３Ａに代えて電力変換装置（インバータ）といった可変速装置によって全速運転・停止を実現する構成であってもよい。この場合、制御装置４Ａが、当該可変速装置に運転及び停止指令、最高回転数にするための回転数指令を出力し、可変速装置は前記運転及び停止指令、最高回転数指令に従い電動機２Ａを最高回転数で回転させる。

制御装置４Ａは、プログラムと演算装置の協働によって実現される機能部である。吐出圧力の設定値など種々の制御情報を記憶する記憶装置を備え、種々の制御を行うようになっている。例えば、圧力センサ９Ａからの検出圧力の入力を受け、吐出圧力設定値と比較して電磁開閉器３Ａの切り替え指令を出力する。また、検出圧力に応じて無負荷運転制御を実行するようになっている。なお、アナログ回路構成によって、制御装置４Ａを構成してもよい。

ここで、無負荷運転について説明する。無負荷運転とは圧縮機の動力低減を図る運転制御である。圧縮空気の使用量が減少すれば、その分、圧縮機の運転動力は無駄となる。そこで、圧縮機ユニット１Ａは、圧力センサ９Ａの検出吐出圧力が所定圧力に達すると、吸込み絞り弁５Ａの閉弁によって圧縮機本体にかかる圧力を低下させ、消費動力の低減を図るようになっている。この所定圧力（上限圧力）は、目標圧力である吐出設定圧力よりも高い圧力が好ましい。また、無負荷運転中に圧縮空気の使用量が増加し、上限圧力が所定の下限圧力まで降圧すると、制御装置４Ａは、吸込み絞り弁５Ａを開弁させることによって、再度通常の圧縮動作を行う。下限圧力は、上限圧力より低く目標圧力以上の範囲にあるのが好ましいが、目標圧力よりも僅かに低圧であってもよい。

なお、本実施例では、吸込み絞り弁５Ａを用いて無負荷運転を実行する構成であるが、これと共に或いはこれに代えて放気弁を用いる方式（パージ方式）を適用するようにしてもよい。パージ方式は、例えば、圧縮機本体１Ａよりも下流で、逆止弁８Ａよりも上流の内部配管上に開閉可能な電磁式（或いは機械式）の放気弁を配置し、制御装置４Ａが吐出圧力として上限圧力を検出したときに、放気弁を開弁して内部配管圧力を降圧させることで、圧縮機本体１Ａにかかる圧力が低減し、動力低減を図る方式である。

空気槽１０は、圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂから吐き出された圧縮空気を、吐出配管１６Ａ・１６Ｂ及び供給配管１７を介して貯留する機能を有する。この空気槽１０の下流側には、圧縮空気中の粉塵等を取り除くエアフィルタ１１が配置する。そして、これら吐出配管１６Ａ・１６Ｂ、供給配管１７、空気槽１０及び末端側への配管系統が吐出空気系統１８を構成する。なお、エアフィルタ１１は、本発明の必須構成要素ではない。

吐出空気系統１８は、圧縮機ユニット１４Ａの圧力センサ９Ａの検出位置１９ａ（上流側位置）から下流側位置１９ｃまでの圧力損失と、圧縮機ユニット１４Ｂの圧力センサ９Ｂの検出位置１９ｂ（上流側位置）から下流側位置１９ｃまでの圧力損失とがほぼ等しい。以下、これらの圧力損失を総称して吐出空気系統１８の圧力損失ΔＰとする。

圧力センサ２１は、空気槽１０に配置し、吐出空気系統１８の圧力を検出してシステム制御装置２０に出力するようになっている。システム制御装置２０は、圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂ各々に配置する圧力センサ９Ａ・９Ｂの検出値が制御装置４を介して入力可能であると共に空気槽１０に配置する圧力センサ２１から圧力値を入力するようになっている。なお、システム制御装置２０の圧力検出手段は圧力センサ９か圧力センサ２１どちらかのみで構成しても構わない。

システム制御装置２０は、圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂのいずれか１台の圧縮機ユニットを全負荷運転、無負荷運転又は停止状態に運転させる制御指令を出力する。例えば、システム制御装置２０は、一方の圧縮機ユニットをベースユニット、他方を容量調節ユニットとした場合、ベースユニットの吐出空気量だけで補えない場合に容量調整ユニットを全負荷運転に切り換え、ベースユニットの吐出空気量だけで補える場合は容量調整ユニットを無負荷運転又は停止状態に切り換えて運転させるようになっている。

また、システム制御装置２０は、容量調整ユニットとベースユニットを、所定の周期毎に交替させるように制御している。その結果、例えば容量調整ユニットが頻繁に運転されるような場合でも、圧縮機ユニット１４Ａ，１４Ｂの運転時間が平準化されるようになっている。また、例えば何らかの理由で圧縮機ユニット１４Ａ，１４Ｂのうちいずれかが故障した場合、故障した圧縮機ユニットを故障停止と見なし集中制御から切り離し、残りの圧縮機ユニットで集中制御を続けるようになっている。

システム制御装置２０及び制御装置４Ａ（４Ｂ）は、吐出配管１６Ａ、１６Ｂ、１７、１８、空気槽及びエアフィルタの全ての容量を含む圧縮機ユニットの逆止弁８から下流側位置１９ｃまでの全配管容量Ｃを記憶する。なお、全配管容量Ｃが、明らかである場合には、予め記憶装置に記憶するが、前記全配管容量Ｃが明らかでない場合には、複数の圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂの台数制御を開始する前に、これを算出する制御モードを実行する。

制御モードによる全配管容量Ｃの算出例としては、圧縮機ユニット１４Ｂが停止状態の場合に、圧縮機ユニット１４Ａが全負荷運転又は無負荷運転を実行する際の種々の値から求める。具体的には、予め設定記憶された圧縮機ユニット１４Ａの最大吐出空気量と、全負荷運転時間と無負荷運転時間の比率による負荷率即ち使用空気量比と、使用空気量比が１００％時即ち圧縮機ユニット１４Ａが全負荷運転時における圧力センサ９Ａと下流側位置１９ｃの最大圧力差とで全配管容量Ｃを算出し記憶する。

ここで算出した全配管容量Ｃは、圧縮機ユニット１４Ａが停止状態で圧縮機ユニット１４Ｂが全負荷運転又は無負荷運転をするときに、同様の方法で算出した全配管容量Ｃを圧縮機ユニット１４Ｂの制御装置４Ｂ又はシステム制御装置２０或いは両方に記憶しても構わない。いずれかの圧縮機ユニットで算出した全配管容量Ｃでも、両方の場合で算出した全配管容量Ｃを平均化したものでも、いずれを使用しても構わない。

また、システム制御装置２０は、全ての圧縮機ユニットの各最大吐出空気量ＱｓＮ及びその合計Ｑｓと、全配管容量Ｃと、単位時間Δｔ（例えば、０．１秒）当たりの圧力センサ９または圧力センサ２１または両方の圧力変化量（変化率）ΔＰｔと、全負荷運転中の圧縮機ユニットの合計吐出空気量ＱｓＡＬＬとにより、使用空気量Ｑｓ´を算出し記憶する。

また、システム制御装置２０は、使用空気量Ｑｓ´を算出する過程で、１台の圧縮機ユニットが全負荷運転から無負荷運転に切り替わった時、圧力センサ９の検出値と空気槽１０（即ち圧力センサ２１の検出値）の圧力差ΔＰ１を算出し記憶する。このΔＰ１は、吐出配管系統１８における圧縮機ユニットと空気槽の間の一次圧損の例である。
なお、１台の圧縮機ユニットが全負荷運転から無負荷運転に切り替わった時は、差があった圧力センサ９の圧力値と空気槽１０（圧力センサ２１の検出値）の圧力がほぼ同じとなるため、圧力センサ９或いは圧力センサ２１が検出した値のいずれかを圧力差ΔＰ１とみなして記憶してもよい。

次いで、システム制御装置２０は、予め設定記憶した圧力センサ９Ａ（９Ｂ）と下流側位置１９ｃとの最大圧力損失ΔＰＭＡＸと、上記圧力差ΔＰ１と、上記使用空気量Ｑｓ´と、全ての圧縮機ユニットの合計吐出空気量Ｑｓとにより、空気槽１０と下流側位置１９ｃとの圧力差ΔＰ２を算出し記憶する。このΔＰ２は、吐出配管系統１８における空気槽と下流側位置１９ｃの間の二次圧損の例である。

圧力センサ９や圧力センサ２１の圧力を基準として、全負荷運転と無負荷運転を切り替える仕様において、無負荷運転に切り替える設定圧力をＨ、全負荷運転に切り替える設定圧力をＬとしたとき、下流側位置１９ｃの圧力を一定範囲以内に保つことを前提とした切換え設定圧力Ｈ´及びＬ´は以下のように求める。即ち全負荷運転に切り替える設定圧力Ｌ´は、設定圧力Ｌと圧力差ΔＰ２から得られ、無負荷運転に切り替える設定圧力Ｈ´は、設定圧力Ｌ´、設定圧力Ｈ及び設定圧力Ｌから得ることができる。

システム制御装置２０は、Ｌ´及びＨ´を算出・記憶し、これらを使用して全ての圧縮機ユニット１４Ａ・１４Ｂについて、全負荷運転、無負荷運転及び停止状態を切り替えて制御することで、下流側位置１９ｃの圧力を一定以内に且つ設定圧力Ｌから最大圧力損失ΔＰＭＡＸを引算した最低圧力ＰＭＩＮ以上を保つことができ、必要最低限の動力調整すなわち省エネルギ化を実現することができる。

図２及び図３を用いて、本実施例の制御を使用する場合の効果について比較例を用いて説明する。先ず図２は、本実施例の制御を仕様しない場合による圧力センサ９Ａの検出圧力値（圧縮機本体の吐出圧力に相当）と、下流側地点１９ｃにおける圧力値（末端圧力）との関係を示す。具体的には、図２は、下流側地点１９ｃではなく、圧力センサ９又は圧力センサ２１といった、圧縮機ユニット１４Ａ（１４Ｂ）の出口圧力の検出値を基準として全負荷運転と無負荷運転を実行する場合の圧力関係を示す。同図において、縦軸は圧力値（ＭＰａ）であり、横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、実線は圧力センサ９等の圧力値、点線は下流地点１９ｃの圧力値（末端圧力）を示す。

時間Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、圧縮機ユニット１４Ａは、圧力センサ９の値が一定（０．６９Ｍｐａ）となるように圧縮機本体１Ａが駆動する。
時間Ａにおいて、使用空気量が１００％のとき、圧力センサ９の圧力は０．６９Ｍｐａ、下流位置１９ｃの圧力は０．４９Ｍｐａ、差圧Ｘ１は、０．２０Ｍｐａである。
時間Ｂにおいて、使用空気量が５０％のとき、圧力センサ９の圧力は０．６９Ｍｐａ、下流位置１９ｃの圧力は０．６４Ｍｐａ、差圧Ｘ２は０．０５ＭＰａである。差圧Ｘ２は、差圧Ｘ１と比して４分の１となる。
時間Ｃにおいて、使用空気量が０％のとき、圧力センサ９及び下流側位置１９ｃは共に０．６９ＭＰａとなる。

図３は、本実施例による制御を適用する場合である。同図の軸及び線は図２と同義である。
時間Ａにおいて、使用空気量が１００％のとき、圧力センサ９の圧力は０．６９Ｍｐａ、下流側位置１９ｃの圧力は０．４９Ｍｐａ、差圧Ｙ１は０．２Ｍｐａである。
時間Ｂにおいて、使用空気量が５０％のとき、圧力センサ９の圧力は約０.４９Ｍｐａを保持しつつ圧力センサ９の圧力は約０．５４Ｍｐａとなり、時間Ａの差圧Ｙ１に比して差圧Ｙ２は４分の１となる。
時間Ｃにおいて、使用空気量が０％のとき、圧力センサ９及び下流側位置１９ｃはともに０．４９Ｍｐａとなる。

図２と図３の比較からわかるように、本実施例の制御を使用する場合には、下流側位置１９ｃの圧力（末端圧力）を保持しつつ、圧縮機システム１００の動力を削減することができる。

以上、本発明を実施する形態について説明したが、本発明は上記種々の構成や制御に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の置換や変更が可能である。

１Ａ・１Ｂ…圧縮機、２Ａ・２Ｂ…電動機、３Ａ・３Ｂ…電磁開閉器、４Ａ・４Ｂ…制御装置、５Ａ・５Ｂ…吸込み絞り弁、６Ａ・６Ｂ…吸込みフィルタ、８Ａ・８Ｂ…逆止弁、９Ａ・９Ｂ…圧力センサ、１０…空気槽、１１…エアフィルタ、１３Ａ・１３Ｂ…電磁弁、１４Ａ・１４Ｂ…圧縮機ユニット、１６Ａ・１６Ｂ…吐出配管、１７…供給配管、１８…吐出空気系統、１９ａ・１９ｂ…上流側位置、１９ｃ…下流側位置、２０…システム制御装置、２１…圧力センサ、ΔＰ…最大圧力損失、ΔＰ１…第１圧力損失、ΔＰ２…第２圧力損失

Claims

気体を圧縮する少なくとも２台の圧縮機ユニットと、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの吐出側と接続する吐出配管、気体槽及び末端配管からなる吐出配管系統と、少なくとも前記気体槽から上流側に配置して前記吐出配管系統の吐出圧力を検出する圧力検出装置と、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットを一定速運転制御すると共に所定の切替圧力に基づいて全負荷運転又は無負荷運転に切り替え制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、
前記少なくとも２台の圧縮機ユニット各々の運転状態と、各々の最大吐出気体量とから合計吐出気体量を演算し、
前記少なくとも２台の圧縮機ユニットのうち１台が全負荷運転若しくは停止のとき、他の１台のみを全負荷運転と無負荷運転で切り換えた前後の前記吐出圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧縮機ユニットから前記気体槽までの第１圧力損失として各圧縮機ユニット毎に求め、
前記圧力検出装置で検出した前記吐出圧力の変化率を連続的に演算し、該変化率、前記吐出配管系統の容量及び前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの運転状態に基づき使用気体量を経時的に演算し、
前記使用気体量に基づいて該使用気体量に対する前記気体槽から末端までの第２圧力損失を演算し、
前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第２圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値に基づいて制御するものである圧縮機システム。
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの無負荷運転と全負荷運転を切り替える際、前記第２圧力損失を前記所定の切替圧力に加算した圧力値を下限圧力として無負荷運転から前負荷運転に切り替え又前記第２圧力損失に所定の圧力幅を加算した圧力値を上限圧力として全負荷運転から無負荷運転に切り替え制御するものである圧縮機システム。
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの前記合計吐出気体量を１台の圧縮機ユニットの最大吐出気体量を圧縮機ユニット台数分乗じて演算するものである圧縮機システム。
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記気体が、空気であり、
前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの圧縮機構が容積型又はターボ型の圧縮機本体からなるものである圧縮機システム。
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記少なくとも２台の圧縮機ユニットの一部又は全部が、１つのパッケージ筐体内に配置するものである圧縮機システム。