JP7221619B2 - 速度ベースのサブシステムを有する圧縮機用制御システム、合成プラント、および制御方法 - Google Patents

速度ベースのサブシステムを有する圧縮機用制御システム、合成プラント、および制御方法 Download PDF

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Description

本明細書に開示する主題の実施形態は、回転エンジンによって駆動される回転圧縮機のための制御システム、合成プラント、および制御方法に相当する。
エンジンによって駆動される圧縮機を備える系列は、特に「オイル＆ガス」の分野では極めて一般的である。
添付の図１に示すシステム１００など、このような系列に対する典型的な制御システムは、圧縮機の（検出された）吸入圧力１０１に基づいて負荷要求１０３を決定し（ブロック１０２）、次いで、先に決定された負荷要求１０３に基づいて速度設定点１０５を決定し（ブロック１０４）、最後に、先に決定された速度設定点１０５および圧縮機の（検出された）回転速度１０７に基づいて制御信号１０８を決定する（ブロック１０６）。このようにして決定された制御信号１０８はエンジンの制御入力に与えられる。このタイプの制御システムは、例えば、米国特許第３，９７９，６５５号に開示されている。
このような典型的な制御システムは、圧縮機の速度および／または制御される性能変数への圧縮機の上流または下流の装置からの外乱の影響、または圧縮機と前記装置との間の相互作用の影響が変化しなければうまく働く。例えば、圧縮機の入口におけるガス混合物の組成が絶対的に一定のままである、または、少なくとも極めて一定である場合には、このことがあてはまる。
上記の系列は、例えば、アンモニア製造用の合成プラントに使用される。アンモニア製造の公知のプロセスの例として、以下で「ＫＢＲプロセス」と呼ぶＫＢＲからライセンスを受けることができるプロセスがある。
合成プラントでは、例えば、圧縮機によって処理されるようにガス混合物（しばしば、水素および／または窒素および／または一酸化炭素を含む）を用意する装置が圧縮機の上流に配置される。プラントは、ガス混合物の組成を一定に保つように設計されているが、これらの装置のうちの１つまたは複数は、特定の作動条件では組成に悪影響を及ぼす。例えば、「ＫＢＲプロセス」を実施するアンモニアプラントでは、圧縮機システム（２つの圧縮機を含む）の上流に、ガス混合物の組成に変化を与えることがある、いわゆる「清浄器」（凝縮改質器を含む）がある。
このような合成プラントでは、典型的な制御システムは、ガス混合物の組成の（実質的な）変化、およびその結果生じる圧縮機の回転速度の（実質的な）変化により、逆方向の制御動作をしてその外乱を除く。このため、制御システムは、擾乱を増幅して不安定な状態になるのを避けるために、「自動モード」または「自動制御」から「手動モード」または「手動制御」に切り替えなければならない。しばらくしてから、制御システムは、「自動モード」または「自動制御」に戻すように切り替えられる。これは、この制御システムが半自動であることを意味する。
圧縮機の回転速度を調節して圧縮機の入口におけるガス混合物の組成の変化を補償する全自動制御システムを有することが望ましい。
本明細書で開示する本主題の第１の実施形態は、回転エンジンによって駆動される回転圧縮機のための制御システムに関する。
このような第１の実施形態によれば、回転エンジンによって駆動される回転圧縮機のための制御システムは、第１の制御サブシステムと、第２の制御サブシステムと、選択器とを備える。第１の制御サブシステムは、前記回転圧縮機の性能を示す第１の測定信号を受け取るように構成された性能入力と、前記第１の測定信号の関数として第１の制御信号を与えるように構成された第１の制御出力とを備える。第２の制御サブシステムは、前記回転圧縮機または前記回転エンジンの回転速度を示す第２の測定信号を受け取るように構成された速度入力と、前記第２の測定信号の関数として第２の制御信号を与えるように構成された第２の制御出力とを備える。選択器は、前記第１の制御出力に電気的に接続された第１の入力と、前記第２の制御出力に電気的に接続された第２の入力と、前記回転エンジンの動力制御入力に第３の制御信号を与えるように構成された第３の制御出力とを備える。前記選択器は、前記第３の制御信号として前記第１の制御信号または前記第２の制御信号を選択して前記第３の制御出力で与えるように構成される。
本明細書で開示する本主題の第２の実施形態は、合成プラントに関する。
このような第２の実施形態によれば、合成プラントは、入口および出口を備え、前記入口がガス混合物を受け入れるように構成された、回転圧縮機と、前記回転圧縮機を駆動する回転エンジンと、上記の制御システムとを備える。
本明細書で開示する本主題の第３の実施形態は、回転エンジンによって駆動される回転圧縮機を制御する方法に関する。
このような第３の実施形態によれば、本方法は、前記回転圧縮機のパラメータを測定するステップであって、前記パラメータが前記回転圧縮機の性能を示す、ステップと、前記パラメータの関数として第１の制御信号を発生させるステップと、前記回転圧縮機または前記回転エンジンの回転速度を測定するステップと、前記回転速度の関数として第２の制御信号を発生させるステップと、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との間で選択することによって第３の制御信号を発生させるステップと、前記第３の制御信号を前記回転エンジンの制御入力端子に与えるステップとを含む。
本明細書に組み入れられ、本明細書と一体の部分を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、発明を実施するための形態とともにこれらの実施形態を説明する。
従来技術による制御システムのブロック図である。 制御システムのいくつかの実施形態に適用可能な全体的なブロック図である。 合成プラントのいくつかの実施形態に適用可能な全体的なブロック図である。 制御システムの実施形態に適した選択器のブロック図である。 制御システムの実施形態の詳細なブロック図である。 制御方法の実施形態のフロー図である。
以下の例示的な実施形態の説明は添付の図面を参照する。
以下の説明は、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
本明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」として言及することは、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、開示する主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所で「一実施形態では」または「実施形態では」という表現が現れるが、これらは、必ずしも同じ実施形態について言及している訳ではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な様態で組み合わせることができる。
以下では、本明細書で開示される主題の実施形態は、「制御理論」の分野の慣行のように、出入りする線によって接続されるブロックよりなるブロック図を通して説明される。
このようなブロック図は、いくつかのハードウェアおよびいくつかのソフトウェアとの様々な可能な組合せによって多くの異なる方法で実行することができることに留意されたい。
したがって、本明細書（すなわち、明細書本文、特許請求の範囲、および要約）および図面を通じて、「ブロック」はいくつかのハードウェアまたは（いくつかのハードウェア上を走る）いくつかのソフトウェアを指すことがあり、「入力」または「出力」は電気端子または（例えば、ＰＬＣ内部の場合がある）コンピュータのメモリに記憶された一片のデータを指すことがあり、「信号を受け取る」という表現は、「電気信号を電気端子に流す」、あるいは「メモリから一片のデータを読む」ことを意味することがあり、「出力する」という表現は、「電気信号を電気端子から流す」または「メモリに一片のデータを書き込む」ことを意味することがあり、（例えば、ブロックを参照するとき）「電気接続された」という表現は、あるブロックの電気端子と別のブロックの電気端子との間に電線を有する、またはメモリに一片のデータを書き込むブロックと同じメモリから同じ一片のデータを読む別のブロックとを有することに相当することがある。
典型的な実施形態によれば、新しくて独創的な全自動制御システムが、例えば、単一のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と１つまたは複数のソフトウェアによって具現化することができる。この場合、詳細には、ブロックはソフトウェア、すなわち、ソフトウェアプログラムまたはソフトウェアサブルーチンに相当することがある。
図２、３、４、および５は、例えば、限定するものではないが、圧縮機の入口におけるガス混合物の組成の変化などの外乱に応じて圧縮機の回転速度を調節する新しくて独創的な全自動制御システムの実施形態を示す。ガス混合物は、しばしば、水素および／または窒素および／または一酸化炭素を含むいわゆる「合成ガス」を含むことがある。制御システムは、ガス混合物からアンモニアを合成するために、回転圧縮機およびエンジンを含む制御される系列とともにプラント内で使用することができる。回転圧縮機はエンジンによって駆動することができる。
新しい全自動制御システムは、１つではなく少なくとも２つの制御サブシステムを含むという点で従来の制御システムとは異なる。第１の制御サブシステムは、好ましくは、圧縮機の性能パラメータ、具体的には吸入圧力のみに基づいて制御を実行する。第２の制御サブシステムは、好ましくは、エンジンまたは圧縮機の回転速度のみに基づいて制御を実行する。第１の制御サブシステムは、回転速度が設計値に相当する値を有する（または、それからそれほど離れていない）ときに使用される。これは、例えば、圧縮機の入口におけるガス混合物の組成が予想通りである（またはそれからそれほど離れていない）ことを意味する。第２の制御サブシステムは、回転速度が高すぎる、または低すぎるときに使用される。これは、例えば、圧縮機の入口におけるガス混合物の組成が予想されるものからかけ離れていることを意味する。したがって、人の介在は必要なくなる。
図２を参照すると、新しい制御システム２００が、回転エンジンによって駆動される回転圧縮機を制御するために構成されている。
制御システム２００は、第１の制御サブシステム２１０と、第２の制御サブシステム２２０と、選択器２４０とを含むことができる。
制御サブシステムは、いくつかのハードウェアといくつかのソフトウェアとの様々な可能な組合せを通じて多くの異なる方法で具現化することができることに留意されたい。例えば、制御システムが単一のＰＬＣによって具現化される場合、制御サブシステムのそれぞれまたはいずれかは、ＰＬＣを走る、いわゆる「ソフトウェアモジュール」、すなわち、特定の目的のために協働する一組のソフトウェアプログラムまたはソフトウェアサブルーチンを通じて具現化することができる。
制御システム２００は、第１の入力２０１と、第２の入力２０２と、出力２０４とを有する。
第１の制御サブシステム２１０は、回転圧縮機の性能を示す第１の測定信号２１を受け取るように構成された性能入力２１１と、信号２１の関数として第１の制御信号２６を与えるように構成された第１の制御出力２１２とを備える。典型的には、第１の測定信号２１は、回転圧縮機の吸入圧力を示す、あるいは、例えば、圧縮機の吐出圧力、または圧縮機によって処理される正味ガス（質量または体積）流量などの圧縮機の別の性能変数を示す。典型的には、制御信号２６は動力制御信号である、具体的には、速度制御信号（速度とエンジンによって発生させられる動力とが直接関係する場合）である。典型的には、第１の制御信号２６は、信号２１のみの関数である（が、他のパラメータおよび定数の関数でもある）。
第２の制御サブシステム２２０は、回転圧縮機または回転エンジンの回転速度（通常、これらの２つの回転速度は等しいか、または固定された比である）を示す第２の測定信号２２を受け取るように構成された速度入力２２１と、信号２２の関数として第２の制御信号２７を与えるように構成された第２の制御出力２２２とを備える。典型的には、制御信号２７は動力制御信号である、具合的には、速度制御信号（速度とエンジンによって発生させられる動力とが直接関係する場合）である。典型的には、第２の制御信号２７は、信号２２のみの関数である（が、他のパラメータおよび定数の関数でもある）。
以下では、圧縮機の吸入圧力は、前記の一般事項を限定することなく圧縮機の性能変数であるとみなされる。
選択器２４０は、第１の制御出力２１２に電気的に接続された第１の入力２４１と、第２の制御出力２２２に電気的に接続された第２の入力２４２と、第３の制御信号２４を回転エンジンの制御入力に与えるように構成された第３の制御出力２４４とを備える。
典型的には、制御信号２４は動力制御信号である、具体的には、速度制御信号（速度とエンジンによって発生させられる動力とが直接関係する場合）である。例えば、エンジンが蒸気タービンの場合、制御信号２４は蒸気弁の開度を示す信号とすることができる、より具体的には、それはこの弁の開度率である。
選択器２４０は、制御出力２４４において与えるべき制御信号２４として、制御信号２６または制御信号２７を選択するように構成される。
入力２１１は、制御システム２００の入力２０１に電気的に接続され、入力２２１は、制御システム２００の入力２０２に電気的に接続され、出力２４４は、制御システム２００の出力２０４に電気的に接続される。
選択器２４０は、１つまたは複数の所定の選択基準に従って入力信号の選択を実行することができる。例えば、選択器２４０は、圧縮機の回転が速すぎる、または遅すぎる傾向にある場合、信号２６の代わりに信号２７を選択することができる。
選択器２４０は、次の２つの条件
Ａ）制御信号２７が制御信号２６よりも高い
Ｂ）制御信号２７が制御信号２６よりも低い
のうちの１つまたは複数の条件で、信号２６の代わりに信号２７を選択するように構成されることが好都合である。
上記の２つの条件は、制御サブシステム２１０および２２０によってそれぞれ繰り返し（詳細には、周期的に）決定されるので、制御信号２６および２７のその時の値に依存することに留意されたい。条件Ａは、圧縮機の回転が遅すぎる傾向にあるときに当てはまり、条件Ｂは、圧縮機の回転が速すぎる傾向にあるときに当てはまる。とにかく、上記の２つの条件のどちらも、圧縮機のその時の回転速度での試験と同等ではない。
第２の制御サブシステム２２０は、単にＰＩＤ制御器に相当することができ、Ｐ項およびＩ項のみを使用することが好ましく、この場合は、制御器はＰＩ制御器と定義することができる。
制御サブシステム２２０は、２つの部分に分割することができ、これらの部分のそれぞれは制御信号を与え、特定のときに、これらの２つの制御信号のうちの一方だけが有効となる。例えば、圧縮機の回転が速すぎる傾向にある場合に一方が有効で、圧縮機の回転が遅すぎる傾向にある場合に一方が有効である。
この場合、選択器は、例えば、図４に示した選択器４４０のようなものとすることができる。選択器４４０は、第１の制御サブシステム（例えば、サブシステム２１０）から制御信号４６を受け取るための第１の入力４４１と、第２の制御サブシステム（例えば、サブシステム２２０）の第１の部分から制御信号４７Ａを受け取るための第２の入力４４２Ａと、第２の制御サブシステム（例えば、サブシステム２２０）の第２の部分から制御信号４７Ｂを受け取るための第３の入力４４２Ｂと、信号４６、４７Ａ、および４７Ｂの間で選択された制御信号４４を与えるための出力４４４とを有する。
次に、図５の実施形態、すなわち制御システム５００を検討する。
制御システム５００は、第１の制御サブシステムと、第２の制御サブシステムと、選択器とを備える。第１の制御サブシステムはブロック５１２、５１４、および５１６に相当する。第２の制御サブシステムはブロック５２２、５２４、５２６、および５２８に相当する。選択器は選択器５４０Ａおよび５４０Ｂに相当する。
図５の実施形態の第１の制御サブシステムは、吸入圧力誤差信号５３を吸入圧力設定点５１と吸入圧力測定信号５２との間の差として計算するように構成される。
図５の実施形態の第１の制御サブシステムは、吸入圧力誤差信号５３に基づいて負荷要求５４を決定するように構成された負荷制御器５１４を備える。制御器５１４はＰＩＤ制御器であることが好都合である。
図５の実施形態の第１の制御サブシステムは、負荷要求５４に基づいて第１の動力制御信号５５－１を決定するように構成された変換器５１６を備える。
変換器５１６は、具体的には、スプリット変換器であり、第１の動力制御信号５５－１およびアンチサージ制御信号９３を二者択一的に与えるように構成される。
図５の実施形態の第２の制御サブシステムは、ＰＩＤタイプの第１の速度制御器５２２（Ｐ項およびＩ項のみを使用することが好ましく、この場合は、制御器５２２はＰＩ制御器と定義することができる）を備える。第１の速度制御器５２２は、下限速度５７と第２の回転速度測定信号５６との間の差（例えば、減算器５２４によって得られる）に基づいて第２の動力制御信号５５－２Ａを決定して、出力でそれを与えるように構成される。
図５の実施形態の第２の制御サブシステムは、ＰＩＤタイプの第２の速度制御器５２６（Ｐ項およびＩ項のみを使用することが好ましく、この場合は、制御器５２６はＰＩ制御器と定義することができる）を備える。第２の速度制御器５２６は、上限速度５８と第２の回転速度測定信号５６との間の差（例えば、減算器５２８によって得られる）に基づいて第３の動力制御信号５５－２Ｂを決定して、出力でそれを与えるように構成される。
図５の実施形態の第２の制御サブシステムは、制御信号５５－２Ａを処理するための第１の選択器５４０Ａと、制御信号５５－２Ｂを処理するための第２の選択器５４０Ｂとを備える。
具体的には、選択器５４０Ａは、回転速度測定信号５６が低い値のとき、すなわち、圧縮機の回転速度が非常に低いとき、制御信号５５－２Ａを選択して、出力５９Ａでそれを与え、そうでない場合には、出力５９Ａで信号５５－１を与えるように構成される。
具体的には、選択器５４０Ｂは、回転速度測定信号５６が高い値のとき、すなわち、圧縮機の回転速度が非常に高いとき、制御信号５５－２Ｂを選択して、出力５９Ｂでそれを与え、そうでない場合には、出力５９Ｂで信号５９Ａを与えるように構成される。
選択器５４０Ａおよび５４０Ｂは、それらの入力での信号の間の比較に基づいて選択することが好ましい、言い換えれば、選択器５４０Ａも選択器５４０Ｂも、圧縮機のそのときの回転速度での直接の試験に基づいて選択するのではないことが好ましいことに留意されたい。
図５の実施形態５００は、アンチサージ制御サブシステムを備える。
アンチサージ制御サブシステムは、制御器９０２と選択器９０４とを備える。
制御器９０２は、一組のパラメータ９１に基づいてアンチサージ制御信号９２を決定する。このパラメータの組は、具体的には、圧縮機の入口における圧力および温度と、圧縮機の出口における圧力および温度と、圧縮機によって処理される体積流量とを含む。このような制御器は、公知の方法でアンチサージ制御信号を決定することができる。
選択器９０４は、アンチサージ制御信号９２および別のアンチサージ制御信号９３を受け取り、そのうちの一方をアンチサージ制御信号９４として選択して、圧縮機のアンチサージ弁に与えられるように構成される。制御信号９４は、アンチサージ弁の開度、より具体的には、開度率を示す信号とすることができる。選択器９０４は、例えば、より高い値を有するアンチサージ制御信号を選択することができる。
アンチサージ制御信号９３はスプリット変換器５１６によって与えられる。
図３は、改善された合成プラントのいくつかの実施形態、具合的には、改善されたアンモニア合成プラントに適用可能な全体的なブロック図を示す。
プラント１０００は、回転圧縮機３５０と、回転圧縮機３５０を駆動する回転エンジン３６０と、制御システム３００とを備える。
制御システム３００は、例えば、図２に示したような、第１の制御サブシステムおよび第２の制御サブシステムを備えるタイプのシステムである。
図３の実施形態では、回転エンジン３６０のシャフト３６１は、回転圧縮機３５０のシャフト３５１に直接機械的に接続されている。
圧縮機３５０は、圧縮されていないガス混合物流れ３８を受け入れるための入口３５２と、圧縮されたガス混合物流れ３９を供給するための出口３５３とを有する。
制御システム３００は、吸入圧力測定信号３１を受け取るための第１の入力３０１と、回転速度測定信号３２を受け取るための第２の入力３０２と、動力制御信号３４を与えるための出力３０４とを有する。
出力３０４は、エンジン３６０の動力制御入力である入力３６２に電気的に接続される。典型的には、動力を変えることによって、回転速度も変わり、したがって、エンジン３６０は可変速度回転エンジンである。
圧縮されていないガス混合物流れ３８を監視するように配置および構成され、入力３０１に電気的に接続された圧力センサ３８１がある。
シャフト３５１を監視するように配置および構成され、入力３０２に電気的に接続された回転速度センサ３８２がある。
エンジン３６０は蒸気タービンが好都合である。あるいは、例えば、ガスタービン、または電動機などの（可変速）モータであってもよい。蒸気タービンの使用は、合成プラントでは熱を発生するので好都合であり、蒸気タービンによって、この発生した熱のいくらかを有用な目的に再生利用することができる、すなわち圧縮機を回転させることができる。
合成プラント１０００は１つまたは複数のさらなる圧縮機を備えることがある。例えば、２つの圧縮機が直列に流体接続されて、同じ制御信号を通じて、または同じ測定信号を通じて同じ制御システム３００によって制御することができる。
圧縮機３５０の上流には、装置３７０、例えば、改質器（具体的には、凝縮改質器）がある。図３の実施形態では、装置３７０の出口３７１は、圧縮機３５０の入口３５２に流体接続されている。
装置３７０の存在によって、ガス混合物３８はときどきその組成を変えることがあることに留意されたい。これは、装置３７０が凝縮改質器の場合には特にあてはまる。
合成プラント１０００は、アンモニア製造のためのプラントが好都合である。合成プラント１０００がランセンスを受けてＫＢＲアンモニアプロセスを実施する場合、凝縮改質器を含む清浄器装置は、典型的には、合成ガス圧縮機装置の上流に配置される。清浄器装置は、出力のガス混合物の組成を一定に保つように構成されるが、本明細書で説明され、示され、かつ特許請求される新しい２サブシステム制御システムの実施形態を含むように合成プラント１０００が作られていなければ、またはそのように改良されていなければ、このことはある程度そうであるに過ぎず、プラントのいかなる作動条件に対しても常にそうなるとは限らない。
いわゆる「合成ガス」の圧縮は、いくつかの合成プロセスにおいて、例えば、アンモニア、メタノールなどを合成するために使用することができることに留意されたい。
図６は、例えば、図３の蒸気タービン３６０などの回転エンジンによって駆動される、例えば、図３の圧縮機３５０などの回転圧縮機を制御する方法の実施形態のフロー図６００を示す。
ブロック６０１は、制御プロセスの開始に相当する。
ブロック６０８は、制御プロセスの終了に相当する。
６０２から６０７までのブロックに相当する動作は周期的に繰り返される。
ブロック６０２は、回転圧縮機の性能を示す回転圧縮機のパラメータを測定するステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、センサ３８１が圧縮機３５０の吸入圧力を測定する。
ブロック６０３は、このパラメータの関数として第１の制御信号を発生させるステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、この動作は、制御システム３００によって内部的に実行される（例えば、図２参照のこと）。
ブロック６０４は、回転圧縮機または回転エンジンの回転速度を測定するステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、センサ３８２が、蒸気タービン３６０のシャフト３６１および圧縮機３５０のシャフト３５１の両方である単一のシャフトの回転速度を測定する。
ブロック６０５は、回転速度の関数として第２の制御信号を発生させるステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、この動作は、制御システム３００によって内部的に実行される（例えば、図２参照のこと）。
ブロック６０６は、第１の制御信号と第２の制御信号との間で選択することによって第３の制御信号を発生させるステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、この動作は、制御システム３００によって内部的に実行される（例えば、図２参照のこと）。
ブロック６０７は、第３の制御信号を回転エンジンの制御入力端子に与えるステップに相当し、例えば、図３の実施形態では、この動作は、制御システム３００の出力端子３０４を蒸気タービン３６０の制御端子３６２に電気的に接続するステップに相当する。
前述したように、第２の制御信号は、少なくとも次の条件
－ 第２の制御信号が第１の制御信号より高い
－ 第２の制御信号が第１の制御信号より低い
のうちの１つまたは複数の条件で第１の制御信号の代わりに選択することができる。
新奇で独創的な制御方法の他の好都合な機能は、新奇で独創的な制御システムの好都合な構成部品に対応する。
２１ 第１の測定信号
２２ 第２の測定信号
２４ 第３の制御信号
２６ 第１の制御信号
２７ 第２の制御信号
３１ 吸入圧力測定信号
３２ 回転速度測定信号
３４ 動力制御信号
３８ 圧縮されていないガス混合物
３９ 圧縮されたガス混合物
４４ 制御信号
４６ 制御信号
４７Ａ 制御信号
４７Ｂ 制御信号
５１ 性能設定点
５２ 第１の測定信号
５３ 性能誤差信号
５４ 負荷要求
５５－１ 制御信号
５５－２Ａ 制御信号
５５－２Ｂ 制御信号
５６ 第２の測定信号
５７ 下限速度
５８ 上限速度
５９Ａ 出力
５９Ｂ 出力
９１ 一組のパラメータ
９２ アンチサージ制御信号
９３ アンチサージ制御信号
９４ アンチサージ制御信号
１００ システム
１０１ 吸入圧力
１０２ ブロック
１０３ 負荷要求
１０４ ブロック
１０５ 速度設定点
１０６ ブロック
１０７ 回転速度
１０８ 制御信号
２００ 制御システム
２０１ 第１の入力
２０２ 第２の入力
２０４ 出力
２１０ 第１の制御サブシステム
２１１ 性能入力
２１２ 第１の制御出力
２２０ 第２の制御サブシステム
２２１ 速度入力
２２２ 第２の制御出力
２３０ 選択器
２４０ 選択器
２４１ 第１の入力
２４２ 第２の入力
２４４ 第３の制御出力
３００ 制御システム
３０１ 第１の入力
３０２ 第２の入力
３０４ 出力
３５０ 回転圧縮機
３５１ シャフト
３５２ 入口
３５３ 出口
３６０ 回転エンジン
３６１ シャフト
３６２ 入力
３７０ 改質器
３７１ 出口
３８１ 圧力センサ
３８２ 回転速度センサ
４４０ 選択器
４４１ 第１の入力
４４２Ａ 第２の入力
４４２Ｂ 第３の入力
４４４ 出力
５００ 制御システム
５１２ ブロック
５１４ 負荷制御器
５１６ 変換器
５２２ 第１の速度制御器
５２４ 減算器
５２６ 第２の速度制御器
５２８ 減算器
５４０Ａ 第１の選択器
５４０Ｂ 第２の選択器
６００ 方法
６０１ 開始
６０２ ステップ
６０３ ステップ
６０４ ステップ
６０５ ステップ
６０６ ステップ
６０７ ステップ
６０８ 終了
９０２ 制御器
９０４ 選択器
１０００ 合成プラント

Claims (13)

  1. 回転エンジンによって駆動される回転圧縮機のための制御システムであって、
    Ａ）第１の制御サブシステムであって、
    前記回転圧縮機の吸入圧力を示す第１の測定信号を受け取るように構成された性能入力と、
    前記第１の測定信号の関数として第１の制御信号を与えるように構成された第１の制御出力と
    を備える第１の制御サブシステムと、
    Ｂ）第２の制御サブシステムであって、
    前記回転圧縮機または前記回転エンジンの回転速度を示す第２の測定信号を受け取るように構成された速度入力と、
    前記第２の測定信号の関数として第２の制御信号を与えるように構成された第２の制御出力と
    を備える第２の制御サブシステムと、
    Ｃ）選択器であって、
    前記第１の制御出力に電気的に接続された第１の入力と、
    前記第２の制御出力に電気的に接続された第２の入力と、
    前記回転エンジンの動力制御入力に第３の制御信号を与えるように構成された第３の制御出力と
    を備える選択器とを備え、
    前記選択器は、前記回転速度が所望の範囲内である場合に前記第１の制御信号を選択し、前記回転速度が所望の範囲にない場合に前記第２の制御信号を選択して、選択された当該制御信号が前記第３の制御信号として前記第３の制御出力に与えられるように構成されている、制御システム。
  2. 前記第２の制御サブシステムが、前記第２の測定信号（５６）および前記回転速度の下限速度（５７）に基づいて制御信号（５５－２Ａ）を決定して出力するように構成されたＰＩＤまたはＰＩタイプの第１の速度制御器（５２２）と、前記第２の測定信号（５６）および前記回転速度の上限速度（５８）に基づいて制御信号（５５－２Ｂ）を決定して出力するように構成されたＰＩＤまたはＰＩタイプの第２の速度制御器（５２６）と、を備え、
    前記選択器が、前記第１の制御信号と、前記第１の速度制御器（５２２）及び第２の速度制御器（５２６）の一方から出力された前記制御信号を受け取るように構成された第１の選択器（５４０Ａ）と、前記第１の選択器（５４０Ａ）からの出力信号と前記第１の速度制御器（５２２）及び第２の速度制御器（５２６）の他方から出力された前記制御信号を受け取るように構成された第２の選択器（５４０Ｂ）とを備え、前記第２の選択器（５４０Ｂ）が、前記第１の選択器（５４０Ａ）の前記出力信号と前記第１及び第２の速度制御器（５２２）の前記他方の前記制御信号に基づいて、前記回転速度が所望の範囲内である場合に前記第１の制御信号に対応する信号を出力し、前記回転速度が所望の範囲にない場合に前記第１の速度制御器（５２２）及び第２の速度制御器（５２６）のいずれかから出力された制御信号に対応する信号を選択して出力するように構成されている、請求項１記載の制御システム。
  3. 前記第１の速度制御器（５２２）が、前記第２の測定信号（５６）と前記下限速度（５７）の差を出力する、請求項２記載の制御システム。
  4. 前記第２の速度制御器（５２６）が、前記第２の測定信号（５６）と前記上限速度（５８）の差を出力する、請求項２または３記載の制御システム。
  5. 前記第１の制御サブシステムが、性能設定点（５１）と前記第１の測定信号（５２）との間の差として性能誤差信号（５３）を計算するように構成された、請求項１乃至４のいずれか１項記載の制御システム。
  6. 前記第１の制御サブシステムが、前記性能誤差信号（５３）に基づいて負荷要求（５４）を決定するように構成された負荷制御器（５１４）を備える、請求項５記載の制御システム。
  7. 前記第１の制御サブシステムが、前記負荷要求（５４）に基づいて制御信号（５５－１）を決定するように構成された変換器（５１６）を備える、請求項６記載の制御システム。
  8. 前記変換器（５１６）がスプリット変換器であり、制御信号（５５－１）およびアンチサージ制御信号（９３）を二者択一的に与えるように構成された、請求項７記載の制御システム。
  9. 前記第３の制御出力が蒸気タービンの蒸気弁の開度を示す、請求項１乃至８のいずれか１項記載の制御システム。
  10. 入口（３５２）および出口（３５３）を備え、前記入口（３５２）がガス混合物（３８）を受け入れるように構成された、回転圧縮機（３５０）と、
    前記回転圧縮機（３５０）を駆動する回転エンジン（３６０）と、
    請求項１乃至９のいずれか１項記載の制御システム（３００）と
    を備える合成プラント（１０００）。
  11. 前記回転エンジン（３６０）が蒸気タービンである、請求項１０記載の合成プラント（１０００）。
  12. 前記回転圧縮機（３５０）の上流に改質器（３７０）を備え、前記改質器（３７０）が、前記回転圧縮機（３５０）の前記入口（３５２）に流体接続された出口（３７１）を備える、請求項１０または１１記載の合成プラント（１０００）。
  13. 回転エンジンによって駆動される回転圧縮機を制御する方法（６００）であって、
    Ａ）前記回転圧縮機のパラメータを測定するステップ（６０２）であって、前記パラメータが前記回転圧縮機の吸入圧力を示す、ステップ（６０２）と、
    Ｂ）前記パラメータの関数として第１の制御信号を発生させるステップ（６０３）と、
    Ｃ）前記回転圧縮機または前記回転エンジンの回転速度を測定するステップ（６０４）と、
    Ｄ）前記回転速度の関数として第２の制御信号を発生させるステップ（６０５）と、
    Ｅ）前記回転速度が所望の範囲にない場合に前記第２の制御信号を選択し、前記回転速度が所望の範囲内である場合に前記第１の制御信号を選択することによって第３の制御信号を発生させるステップ（６０６）と、
    Ｆ）前記第３の制御信号を前記回転エンジンの制御入力端子に与えるステップ（６０７）と
    を含む方法（６００）。
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