JP7244596B2 - 可変速度及び案内翼位置の両方を有する圧縮機の制御のための方法及びシステム - Google Patents

Description

可変速度及び可変案内翼位置を有する圧縮機は、圧縮機メーカーによって設計され、エンド・ユーザによって動作されることがある。いくつかの機械のために、圧縮機の相手先商標製品の製造会社（ＯＥＭ：Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ）は、２つの制御要素の両方に作用することによって、圧縮機の性能の変化を可能にする。２つの制御要素の存在は、機械性能の多次元制御を可能にし、最適制御アルゴリズムの設計のための挑戦及び機会を示す。

本明細書において記載されているシステム及び方法が実施されうる例示的なシステムの概略図である。 入口案内翼（ＩＧＶ：Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ）によって制御される主制御変数により、独立の同時制御ループを実施する図１のシステムの概略図である。 シャフト速度によって制御される主制御変数により、独立制御ループを実施する図１のシステムの概略図である。 流量ベースのプロセス変数設定点を有する異なる案内翼開口のための圧縮機の性能曲線を示す性能曲線図である。 圧力ベースのプロセス変数設定点を有する異なる案内翼開口のための圧縮機の性能曲線を示す性能曲線図である。 異なる圧縮機速度で異なる案内翼開口の性能曲線を示す代表的な圧縮機マップである。 異なる圧縮機速度で異なる案内翼開口の性能曲線を示す代表的な圧縮機マップである。 ＩＧＶによって制御される主制御変数を用いた実施態様に従う、速度設定点及び案内翼位置の両方を動的に制御し、圧縮機の動作条件を最適化するためのプロセス・フロー図である。 シャフト速度によって制御される主制御変数を用いた他の実施態様に従う、速度設定点及び案内翼位置の両方を動的に制御し、圧縮機の動作条件を最適化するための他のプロセス・フロー図である。 図１の制御器の例示的な物理的コンポーネントを示す図である。

以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。複数の図面における同一の参照符号は、同一又は同様の要素を識別してもよい。以下の詳細な説明は、本発明を制限するものではない。

本明細書において記載されているシステム及び方法は、概して、可変速度及び可変案内翼（例えば入口案内翼（ＩＧＶ））位置を有する圧縮機のための自動制御方式に関する。より詳しくは、本明細書において記載されている実施態様は、２つの独立制御ループによって速度設定点及び案内ＩＧＶ位置の両方を同時に制御することによって圧縮機性能を最適化するための方法及びシステムに関する。

従来の制御システムは、スプリット・レンジにおいて圧縮機速度及び案内翼位置を制御し、１つの制御要素が特定の閾値まで用いられ、その後、第２の制御要素が用いられるように設計されていた。従来のスプリット・レンジ制御アプローチは、これらの圧縮機の性能を制限し、結果として、提案された方法によって達成可能であるものより低い効率での動作につながりうる。スプリット・レンジ制御の使用によって、システムは、圧縮機の完全な動作エンベロープで圧縮機を制御することができず、最終的にプロセス要求を満たさず、圧縮機に、より低い効率の動作範囲においてより高い電力消費で動作させる。

本明細書において記載されている実施態様によれば、１つが速度を制御し、もう１つが案内翼位置を制御する２つの独立制御ループを用いて、ターボ圧縮機性能を最適化しうる。１つの制御方式において、メイン・プロセス制御変数は、入口案内翼位置によって主に制御されてもよい。他の制御方式において、メイン・プロセス制御変数は、速度設定点によって主に制御されてもよい。同時に、メイン・プロセス制御変数に作用しないどちらかの制御ループは、他方のアンチサージ制御器によって計算されるサージ制御ラインからの圧縮機偏差を制御するように動作してもよい。

入口案内翼によって主に制御されるプロセス制御変数を用いて、第１の性能制御アプリケーションは、プロセス設定点でメイン・プロセス変数を制御する主制御比例積分微分（ＰＩＤ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）ループによって入口案内翼位置コマンドに作用する。第２の性能制御アプリケーションは、（ａ）偏差設定点で他方のアンチサージ制御ループによって計算される偏差を制御する主制御ＰＩＤループ、及び（ｂ）他の制御アプリケーションのための主設定点±バイアスで計算される、リミット設定点でメイン・プロセス変数を制御するリミット制御ＰＩＤループによって、速度設定点コマンドに作用する。

速度設定点によって主に制御されるプロセス制御変数を用いて、第１の性能制御アプリケーションは、プロセス設定点でメイン・プロセス変数を制御する主制御ＰＩＤループによって速度設定点に作用する。第２の性能制御アプリケーションは、（ａ）偏差設定点で他方のアンチサージ制御ループによって計算される偏差を制御する主制御ＰＩＤループ、及び（ｂ）他の制御アプリケーションのための主設定点±バイアスで計算される、リミット設定点でメイン・プロセス変数を制御するリミット制御ＰＩＤループによって、入口案内翼位置コマンドに作用する。

図１は、本明細書において記載されているシステム及び方法が実施されうるターボ圧縮機システム１０の概略図である。図１に示すように、システム１０は、圧縮機部分１００（本明細書において、ターボ圧縮機１００とも称される）及び蒸気タービン部分１０２を含む。タービン部分１０２は、ロータ（例えばシャフト）１０４を介して、圧縮機部分１００に結合される。ロータ１０４は、例えば、発電機及び／又は機械駆動アプリケーションでもよい負荷（図示せず）にさらに結合されてもよい。本明細書において、「結合」という用語は、コンポーネント間の直接的な機械、電気及び／又は通信接続に限定されるものではなく、複数のコンポーネント間の間接的な機械、電気及び／又は通信接続も含んでもよい。

圧縮機１００は、アクチュエータを含むアンチサージ弁１１０に接続されてもよい。圧縮機の動作条件に基づいて、アンチサージ制御器１１２は、アンチサージ弁１１０のアクチュエータに信号を送ることによって、アンチサージ弁１１０のための弁位置を設定してもよい。圧縮機１００の動作条件は、さまざまなセンサ、例えば、圧力センサ、流量センサ、温度センサ及び／又は速度センサ（図示せず）によってモニタされてもよく、センサからのデータは、アンチサージ制御器１１２に送信される。例えば、吸気圧力送信機１２０は、吸気圧力センサからデータを収集及び送信し、吸気温度送信機１２２は、吸気温度センサからデータを収集及び送信し、排気圧力送信機１２４は、排気圧力センサからデータを収集及び送信し、排気温度送信機１２６は、排気温度センサからデータを収集及び送信し、流量送信機１２８は、排気流量センサからデータを収集及び送信する。

アンチサージ制御器１１２は、入口案内翼位置フィードバック送信機１１８、吸気圧力送信機１２０、吸気温度送信機１２２、排気圧力送信機１２４、排気温度送信機１２６及び／又は流量送信機１２８からデータを受信し、アンチサージ弁１１０を調整してもよい。アンチサージ制御器１１２は、入口案内翼位置フィードバック送信機１１８、吸気圧力送信機１２０、吸気温度送信機１２２、排気圧力送信機１２４、排気温度送信機１２６、流量送信機１２８からの信号及び／又は他のセンサからの信号を分析し、サージ制御ライン及び制御ループ応答からの偏差を計算し、例えば、アンチサージ弁１１０のための対応する位置を提供してもよい。

タービン１０２は、アクチュエータを含む速度制御弁１３０に接続されてもよい。タービン１０２の動作条件に基づいて、速度弁制御器１３２は、速度制御弁１３０のアクチュエータに信号を送ることによって、速度制御弁１３０のための弁位置を設定してもよい。タービン１０２の動作条件は、例えば、速度センサ（図示せず）によってモニタされてもよく、速度センサは、速度データを、速度送信機１３４を介して速度弁制御器１３２に報告する。

速度制御器１３２は、速度送信機１３４から速度データを受信し、速度データを分析し、制御ループ応答を計算し、蒸気制御弁１３０のための制御出力を提供する。例えば、所定の速度設定点に基づいて、速度制御器１３２は、蒸気弁１３０のアクチュエータに信号を送ることによって、ロータ１０４のためのロータ速度（又はタービン速度）を設定してもよい。

圧縮機１００は、アクチュエータを含む調節可能な入口案内翼１４０を有するように構成されてもよい。選択されたプロセス変数に基づいて、プロセス制御器１４２は、入口案内翼１４０のアクチュエータに信号を送ることによって、入口案内翼１４０のための案内翼位置を設定してもよい。圧縮機１００のプロセス変数は、さまざまなセンサ、例えば、圧力センサ、流量センサ、温度センサ、速度センサなど（図示せず）によってモニタされてもよい。図１の実例において、プロセス変数は、流量でもよく、流量送信機１４４は、流量データをプロセス制御器１４２及びプロセス制御器１５２に提供してもよい。

アンチサージ弁１１０、吸気圧力送信機１２０、吸気温度送信機１２２、排気圧力送信機１２４、排気温度送信機１２６、流量送信機１２８、速度制御弁１３０、速度送信機１３４及び入口案内翼１４０は、それらのそれぞれのセンサ及び／又はアクチュエータとともに、本明細書において集合的に及び／又は全体的に「フィールド・デバイス」と称されてもよい。

プロセス制御器１４２は、流量又は圧力送信機１４４（又は異なるプロセス変数を提供する他のフィールド・デバイス）からデータを受信し、入口案内翼１４０の位置を調整してもよい。本明細書において後述するように、プロセス制御器１４２は、流量送信機１４４、アンチサージ制御器１１２からの信号及び／又は他のセンサ信号を分析し、例えば、入口案内翼１４０のための対応する位置に対する制御ループ応答を計算してもよい。プロセス制御器１４２は、入口翼案内１４０に提供される入口案内翼位置コマンド１５４に作用する性能制御アプリケーションを含んでもよい。

プロセス制御器１５２は、流量送信機又は圧力１４４からデータを受信し、速度設定点を調整してもよく、速度設定点は、速度弁制御器１３２に提供され、速度弁制御器１３２により実施されてもよい。本明細書において後述するように、プロセス制御器１５２は、流量又は圧力送信機１４４、アンチサージ制御器１１２からの信号及び／又は他のセンサ信号を分析し、例えば、速度制御器１３２のための対応する速度設定点に対する制御ループ応答を計算してもよい。プロセス制御器１５２は、プロセス制御器１５２が速度弁制御器１３２に提供する速度設定点コマンド１６０に作用する性能制御アプリケーションを含んでもよい。

図２Ａ及び図２Ｂは、２つの独立制御ループによって速度設定点及びＩＧＶ位置の両方を同時に制御することによって圧縮機性能を最適化するシステム１０の異なる構成を示す。図２Ａの構成において、独立制御ループを用いて、入口案内翼１４０の位置によって主に制御されるプロセス制御変数（この実例では排気流量）により、システム１０のための速度設定点及び案内翼位置を同時に制御する。

独立制御ループの１つは、（例えば性能制御アプリケーション１４３を用いて）プロセス制御器１４２によって管理されるＰＩＤループである。性能制御アプリケーション１４３は、プロセス設定点１５８で、案内翼制御器１４２に提供される（例えば流量送信機１４４からの）メイン・プロセス変数１５６を制御する。

独立制御ループのもう１つは、（例えば性能制御アプリケーション１５３を用いて）プロセス制御器１５２によって管理されるＰＩＤループであり、偏差設定点１６４で、アンチサージ制御器１１２によって計算される偏差１６２を制御する。性能制御アプリケーション１５３はまた、リミット設定点１６６でメイン・プロセス変数１５６を制御するリミット制御ＰＩＤループを動作してもよく、これは、他の制御アプリケーション１４３のための主プロセス設定点１５８±バイアス１６８で計算される。バイアス１６８は、例えば、操作値を動作リミットと区別するように構成された値でもよい。したがって、性能制御アプリケーション１４３が、例えばＩＧＶ位置の過渡期間の間、メイン・プロセス変数１５６を指定されたリミット内に維持することができない場合、性能制御アプリケーション１５３は、可変圧縮機速度を調節し、メイン・プロセス変数１５６（例えば流量）を制御するのを支援してもよい。

図２Ｂの構成において、独立制御ループを用いて、速度制御弁１３０の位置によって主に制御されるプロセス制御変数（この実例では排気圧力）により、システム１０のための速度設定点及び案内翼位置を同時に制御する。図２Ａと同様に、図２Ｂにおいて、プロセス制御器１５２は、プロセス制御器１５２が速度弁制御器１３２に提供する速度設定点コマンド１６０に作用する性能制御アプリケーション２５３を含んでもよい。図２Ｂにおいて、プロセス制御器１５２によって管理される主制御ＰＩＤループは、プロセス設定点２５８で、プロセス制御器１５２に提供される（例えば圧力送信機１４４からの）メイン・プロセス変数２５６を制御する。

プロセス制御器１４２は、入口翼案内１４０に提供される入口案内翼位置コマンド２５４に作用する性能制御アプリケーション２４３を含んでもよい。主制御ＰＩＤループは、プロセス制御器１４２によって管理され、偏差設定点２６４でアンチサージ制御器１１２によって計算される偏差２６２を制御する。性能制御アプリケーション２４３はまた、リミット設定点２６６でメイン・プロセス変数２５６を制御するリミット制御ＰＩＤループを含んでもよく、これは、他の制御アプリケーション２５３のための主プロセス設定点２５８±バイアス２６８で計算される。したがって、性能制御アプリケーション２５３が、例えば圧縮機速度の過渡期間の間、メイン・プロセス変数２５６を指定されたリミット内に維持することができない場合、性能制御アプリケーション２４３は、圧縮機入口案内翼位置を用いて、メイン・プロセス変数２５６（例えば圧力）を制御するのを支援してもよい。

図３は、異なる案内翼開口のための圧縮機１００の性能曲線を示す性能曲線図３００の実例である。図３の実例において、３つのＩＧＶ位置（例えば、－２０度、－１０度及び５度）のための性能曲線が示される。性能曲線は、例えば、一定の速度、吸気圧力、吸気温度、吸気圧縮率など、例えば表１の実例の条件において有効でもよい。

（例えばプロセス設定点１５８に対応する）プロセス変数設定点は、第１の制御ループのための主入力として、プロセス制御器１４２のために提供されてもよい。図３の実例において、プロセス変数設定点は、特定の排気流量でもよい。（例えば偏差設定点１６４に対応する）偏差設定点は、第２の制御ループのための主入力として、プロセス制御器１５２のために提供されてもよい。図３に示すように、圧縮機速度が増加するにつれて、性能曲線（例えば、－２０度、－１０度及び５度）は、（例えば、全体的に図３に示す方向において）上昇してもよい。例えば図２Ａの構成で示したような、プロセス制御器１４２及び１５２によって管理される二重制御ループは、最高の効率曲線（例えば、９０％、９５％など）内で、（例えば排気流量のための）プロセス変数設定点及び偏差設定点線が交差するところに圧縮機１００の動作点を維持する。

図４は、異なる案内翼開口のための圧縮機１００の性能曲線を示す性能曲線図４００の実例である。図３と同様に、図４の実例では、３つのＩＧＶ位置（例えば、－２０度、－１０度及び５度）のための性能曲線は、一致した条件のセットの下で、例えば上記の表１の実例の条件の下で示される。（例えばプロセス設定点１５８に対応する）プロセス変数設定点は、第１の制御ループのための主入力として、プロセス制御器１４２のために提供されてもよい。図４の実例において、プロセス変数設定点は、特定のヘッド排気圧力でもよい。（例えば偏差設定点１６４に対応する）偏差設定点は、第２の制御ループのための主入力として、プロセス制御器１５２のために提供されてもよい。図４に示すように、圧縮機速度が増加するにつれて、性能曲線（例えば、－２０度、－１０度及び５度）は、（例えば、全体的に図４に示す方向において）上昇してもよい。例えば図２Ａの構成で示したような、プロセス制御器１４２及び１５２によって管理される二重制御ループは、最高の効率曲線内で、（例えばヘッド排気圧力のための）プロセス変数設定点及び偏差設定点線が交差するところに圧縮機１００の動作点を維持する。

図５及び図６は、異なる入口案内翼角度のための性能曲線の実例である。特に、図５及び図６は、圧縮機速度の変化が、異なる入口案内翼角度のための性能曲線をどのようにシフトするかを示す。図５及び図６において、プロセス設定点が２０５０００立方メートル／時間であると仮定する。図５及び図６の性能曲線は、例えば、一致した吸気圧力、吸気温度、吸気圧縮率などにおいて有効でもよい。図５は、上記の表１の実例の条件のために有効でもよい。図５において、動作点は、所定のシャフト速度のための０度のＩＧＶ位置動作点を用いて達成される。図６において、圧縮機が、図５において用いられる同一の動作条件（例えば、吸気圧力、温度、圧縮率など）を有するが、表２の実例の条件のように、圧縮機速度が５％増加すると仮定する。

したがって、図６において、性能曲線は、図５の性能曲線に対して上にシフトする。図６の動作点（例えば２０５０００立方メートル／時間）は、新しいシャフト速度のための－２０度のＩＧＶ位置動作点を用いて達成される。

図７は、速度設定点及び案内翼位置の両方を動的に制御し、圧縮機の動作条件を最適化するためのプロセス７００のフロー図である。一実施態様によれば、プロセス７００は、プロセス制御器１４２及びプロセス制御器１５２上で実行される性能制御アプリケーションによって実行されてもよい。他の実施態様では、プロセス７００は、アンチサージ制御器１１２、速度弁制御器１３２及びフィールド・デバイスと連動して１つ又は複数のプロセス制御器によって実行されてもよい。

図７に示すように、プロセス７００は、第１の性能制御アプリケーションのためのメイン・プロセス変数のためのプロセス設定点を受信するステップ（ブロック７１０）と、第２の性能制御アプリケーションのためのサージ・レベルのための偏差設定点を受信するステップ（ブロック７２０）と、を含んでもよい。例えば、図２Ａの実施態様によれば、プロセス制御器１４２及び／又は性能制御アプリケーション１４３は、メイン・プロセス変数、例えば、入口流量又は排気圧力のためのプロセス設定点１５８を有する構成設定（例えばユーザー入力）を受信してもよい。同様に、プロセス制御器１５２及び／又は性能制御アプリケーション１５３は、サージ偏差のための偏差設定点１６４を有する構成設定（例えばユーザー入力）を受信してもよい。

プロセス７００はまた、可変案内翼位置を操作することによって、第１の独立の主制御ループを実行し、プロセス設定点でメイン・プロセス変数を制御するステップ（ブロック７３０）を含んでもよい。例えば、プロセス制御器１４２は、（例えば入口案内翼位置コマンド１５４を介して）可変案内翼位置を操作することによって、第１の独立の主制御ループ内の性能制御アプリケーション１４３を実行し、プロセス設定点１５８でメイン・プロセス変数１５６を制御してもよい。

プロセス７００は、圧縮機速度設定点を操作することによって、第２の独立の主制御ループを実行し、偏差設定点でサージ偏差レベルを制御するステップ（ブロック７４０）と、圧縮機速度設定点を操作することによって、リミット制御ループを実行し、リミット設定点でメイン・プロセス変数を制限するステップ（ブロック７５０）と、をさらに含んでもよい。例えば、プロセス制御器１５２は、（例えば速度設定点コマンド１６０を介して）圧縮機速度設定点を操作することによって、第２の独立の主制御ループ内の性能制御アプリケーション１５３を実行し、偏差設定点１６４でサージ偏差レベル１６２を制御してもよい。サージ偏差レベル１６２は、アンチサージ制御ループからアンチサージ制御器１１２によって計算される。プロセス制御器１５２はまた、圧縮機速度設定点を操作することによって、リミット制御ループ内の性能制御アプリケーション１５３を実行し、リミット設定点１６６でメイン・プロセス変数１５６を制限してもよい。リミット設定点１６６は、正又は負のバイアス値１６８をプロセス設定点１５８に加えることによって計算されてもよい。

図８は、速度設定点及び案内翼位置の両方を動的に制御し、圧縮機の動作条件を最適化するための他のプロセス８００のフロー図である。一実施態様によれば、プロセス８００は、プロセス制御器１４２及びプロセス制御器１５２上で実行される性能制御アプリケーションによって実行されてもよい。他の実施態様では、プロセス８００は、アンチサージ制御器１１２、速度弁制御器１３２及びフィールド・デバイスと連動して１つ又は複数のプロセス制御器によって実行されてもよい。

図８に示すように、プロセス８００は、第１の性能制御アプリケーションのためのメイン・プロセス変数のためのプロセス設定点を受信するステップ（ブロック８１０）と、第２の性能制御アプリケーションのためのサージ・レベルのための偏差設定点を受信するステップ（ブロック８２０）と、を含んでもよい。例えば、図２Ｂの実施態様によれば、プロセス制御器１４２及び／又は性能制御アプリケーション２４３は、メイン・プロセス変数、例えば、入口流量又は排気圧力のためのプロセス設定点２５８を有する構成設定（例えばユーザー入力）を受信してもよい。同様に、プロセス制御器１５２及び／又は性能制御アプリケーション２５３は、サージ偏差のための偏差設定点２６４を有する構成設定（例えばユーザー入力）を受信してもよい。

プロセス８００はまた、圧縮機速度設定点を操作することによって、第１の独立の主制御ループを実行し、プロセス設定点でメイン・プロセス変数を制御するステップ（ブロック８３０）を含んでもよい。例えば、プロセス制御器１５２は、（例えば速度設定点コマンド１６０を介して）圧縮機速度設定点を操作することによって、第１の独立の主制御ループ内の性能制御アプリケーション２５３を実行し、プロセス設定点２５８でメイン・プロセス変数２５６を制御してもよい。

プロセス８００は、可変案内翼位置を操作することによって、第２の独立の主制御ループを実行し、偏差設定点でサージ偏差レベルを制御するステップ（ブロック８４０）と、可変案内翼位置を操作することによって、リミット制御ループを実行し、リミット設定点でメイン・プロセス変数を制限するステップ（ブロック８５０）と、をさらに含んでもよい。例えば、プロセス制御器１４２は、第２の独立の主制御ループ内の性能制御アプリケーション２４３を実行し、（例えば入口案内翼位置コマンド１５４を介して）可変案内翼位置を操作することによって、偏差設定点２６４でサージ偏差レベル２６２を制御してもよい。サージ偏差レベル２６２は、アンチサージ制御ループからアンチサージ制御器１１２によって計算される。プロセス制御器１４２はまた、リミット制御ループ内の性能制御アプリケーション２４３を実行し、可変案内翼位置を操作することによって、リミット設定点２６６でメイン・プロセス変数２５６を制限してもよい。リミット設定点２６６は、正又は負のバイアス値２６８をプロセス設定点２５８に加えることによって計算されてもよい。

図７及び図８のフロー図のいくつかの部分は、経時的な一連のブロックとして表現されるが、他の実施態様では、異なるブロックは並列に又は連続して実行されてもよい。例えば、１つの実施態様では、サージ偏差制御及びリミット制御プロセスは、同時に実行されてもよいし、又は、非同期に実行されてもよい。

図９は、制御器９００の例示的な物理的コンポーネントを示す図である。制御器９００は、例えば、アンチサージ制御器１１２、速度弁制御器１３２、プロセス制御器１４２及び／又はプロセス制御器１５２の１つに対応してもよい。制御器９００は、バス９１０、プロセッサ９２０、メモリ９３０、入力コンポーネント９４０、出力コンポーネント９５０及び通信インタフェース９６０を含んでもよい。

バス９１０は、制御器９００のコンポーネント内の通信を可能にする経路を含んでもよい。プロセッサ９２０は、プロセッサ、マイクロ・プロセッサ又は命令を解釈し、実行してもよい処理ロジックを含んでもよい。メモリ９３０は、プロセッサ９２０による実行のための情報及び命令（例えばソフトウェア９３５）を格納してもよい任意のタイプの動的記憶装置、及び／又は、プロセッサ９２０により用いられる情報を格納してもよい任意のタイプの不揮発性記憶装置を含んでもよい。

ソフトウェア９３５は、関数及び／又はプロセスを提供するアプリケーション又はプログラムを含む。ソフトウェア９３５はまた、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ：Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）及び／又は他の形の命令を含むことを意図する。一実施態様によれば、ソフトウェア９３５は、例えば、性能制御アプリケーション１４３、１５３、２４３又は２５３の１つ又は複数を含んでもよい。

入力コンポーネント９４０は、ユーザが情報を制御器９００に入力できるようにするメカニズム、例えば、キーボード、キーパッド、ボタン、スイッチ、タッチ・スクリーンなどを含んでもよい。出力コンポーネント９５０は、情報をユーザに出力するメカニズム、例えば、ディスプレイ、スピーカ、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを含んでもよい。

通信インタフェース９６０は、制御器９００が、ワイヤレス通信（例えば無線周波数通信）、有線通信又はワイヤレス及び有線通信の組み合わせを介して他のデバイス及び／又はシステムと通信することを可能にするトランシーバを含んでもよい。例えば、通信インタフェース９６０は、ネットワークを介して、他のデバイス又はシステム、例えば、吸気圧力送信機１２０、吸気温度送信機１２２、排気圧力送信機１２４、排気温度送信機１２６又は流量送信機１２８と通信するためのメカニズム、又は、他のデバイス／システム、例えば、（例えば蒸気プラント又は他のタイプのプラントにおける）複数のシステム１０の動作をモニタするシステム制御コンピュータに通信するためのメカニズムを含むことができる。一実施態様では、通信インタフェース９６０は、入出力ポート、入出力システム及び／又は他のデバイスとのデータ送信を容易にする他の入出力コンポーネントを含む論理的コンポーネントでもよい。

制御器９００は、コンピュータ可読媒体、例えばメモリ９３０内に含まれるソフトウェア命令（例えばソフトウェア９３５）を実行するプロセッサ９２０に応答して、特定の動作を実行することができる。コンピュータ可読媒体は、非一時的メモリ・デバイスとして定義されてもよい。非一時的メモリ・デバイスは、単一の物理メモリ・デバイス内のメモリ空間を含んでもよいし、又は、複数の物理メモリ・デバイスに散在してもよい。ソフトウェア命令は、他のコンピュータ可読媒体から、又は、他のデバイスからメモリ９３０に読み込まれてもよい。メモリ９３０内に含まれるソフトウェア命令は、プロセッサ９２０に本明細書において記載されているプロセスを実行させてもよい。代替的には、ソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハード・ワイヤードの回路を用いて、本明細書において記載されているプロセスを実施してもよい。したがって、本明細書において記載されている実施態様は、ハードウェア回路及びソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されるものではない。

制御器９００は、図９において示されるより少ないコンポーネント、追加のコンポーネント、異なるコンポーネント及び／又は異なって配置されたコンポーネントを含んでもよい。実例として、いくつかの実施態様において、ディスプレイは、制御器９００内に含まれなくてもよい。他の実例として、制御器９００は、バス９１０の代わりに又はバス９１０に加えて、１つ又は複数のスイッチ・ファブリックを含んでもよい。追加的又は代替的に、制御器９００の１つ又は複数のコンポーネントは、制御器９００の１つ又は複数の他のコンポーネントによって実行されると記載されている１つ又は複数のタスクを実行してもよい。

本明細書において記載されているシステム及び方法によれば、可変案内翼位置及び可変速度設定点を有する圧縮機を最適化するための制御システムが提供される。１つ又は複数の制御器は、第１の性能制御アプリケーションのためのメイン・プロセス変数のためのプロセス設定点及び第２の性能制御アプリケーションのためのサージ・レベルのための偏差設定点を受信する。第１の性能制御アプリケーションは、可変案内翼位置又は可変速度設定点の一方を操作することによって、第１の独立の主制御ループを動作し、プロセス設定点でメイン・プロセス変数を制御する。第２の性能制御アプリケーションは、可変速度設定点又は可変案内翼位置の他方を操作することによって、第２の独立の主制御ループを動作し、偏差設定点でサージ偏差レベルを制御する。第２の性能制御アプリケーションはまた、可変速度設定点又は可変案内翼位置の他方を操作することによって、リミット制御ループを実行し、リミット設定点でメイン・プロセス変数を制限する。リミット設定点は、プロセス設定点＋バイアス値で計算されてもよい。

上述した例示的な実施態様は、図示例及び説明を提供するが、包括的であることを意図するものではなく、又は、本明細書において記載されている実施例を、開示される正確な形に制限することも意図しない。修正及び変形は、上述した教示を考慮して可能であるし、又は、実施例の実行から得ることができる。例えば、図７及び図８に関して一連のブロックが記載されてきたが、ブロック及びメッセージ／動作フローの順序は、他の実施例において修正されてもよい。さらに、従属しないブロックは、並列に実行されてもよい。

本発明を詳細に上述してきたが、本発明が本発明の要旨を逸脱しない範囲で修正されてもよいということが当業者にとって明らかであるということを明確に理解されたい。形、設計又は配置のさまざまな変化（例えば、容量制御、速度制御又は他の制御アプリケーションの使用）は、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく本発明になされてもよい。

本出願の説明において用いられる要素、動き又は命令は、明確に記載されない限り、本発明にとって重要すなわち必須であるものとして解釈されるべきではない。また、本明細書において、単数形の記載は、１つ又は複数のアイテムを含むことを意図する。さらに、「基づく」という用語は、明確に他の意味が記載されない限り、「少なくとも部分的に基づく」を意味することを意図する。

本明細書において記載されている実施例は、ハードウェアによって実行されるソフトウェアの多くの異なる形で実施されてもよい。例えば、プロセス又は機能は、「ロジック」、「コンポーネント」又は「要素」として実施されてもよい。ロジック、コンポーネント又は要素は、例えば、ハードウェア（例えばプロセッサ９２０など）又はハードウェア及びソフトウェア（例えばソフトウェア９３５）の組み合わせを含んでもよい。ソフトウェア・コードは、本明細書における記載及び市販のソフトウェア設計環境及び／又は言語に基づいて、実施例を実施するように設計可能であるので、実施例は、特定のソフトウェア・コードに関係なく記載されている。例えば、コンパイラ型言語、インタープリタ型言語、宣言型言語又は手続き型言語を例えば含むさまざまなタイプのプログラミング言語を実施してもよい。

現在当業者に公知であるか又は後で当業者に公知になる、この開示に記載されるさまざまな態様の要素に対するすべての構造及び機能の均等物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、請求項によって含まれることを意図する。特許請求の範囲の要素を修飾するための特許請求の範囲内の「第１の」、「第２の」、「第３の」などの序数の用語の使用は、それ自体が、１つの請求項の要素が他に対する優先、優位又は順序、方法のステップが実行される時間的順序、デバイスによって実行される命令が実行される時間的順序などを暗示するものではなく、単に、特定の名称を有するある請求項の要素を、（序数の用語の使用がなければ）同じ名称を有する他の要素と区別するためのラベルとして用いられ、請求項の要素を区別する。

Claims (10)

1. 可変案内翼位置及び可変速度設定点を有する圧縮機システムを制御する方法であって、前記方法は、
   制御器への第１の入力として、第１の性能制御アプリケーションのためのメイン・プロセス変数のためのプロセス設定点を受信するステップと、
   前記制御器への第２の入力として、第２の性能制御アプリケーションのためのサージ偏差レベルのための偏差設定点を受信するステップと、
   前記可変案内翼位置又は前記可変速度設定点の一方を操作することによって、第１の独立の主制御ループ内の前記第１の性能制御アプリケーションを実行し、前記プロセス設定点で前記メイン・プロセス変数を制御するステップと、
   前記可変速度設定点又は前記可変案内翼位置の他方を操作することによって、第２の独立の主制御ループ内の前記第２の性能制御アプリケーションを実行し、前記偏差設定点で前記サージ偏差レベルを制御するステップであって、前記サージ偏差レベルは、アンチサージ制御ループによって計算される、ステップと、
   前記可変速度設定点又は前記可変案内翼位置の他方を操作することによって、リミット制御ループ内の前記第２の性能制御アプリケーションを実行し、リミット設定点で前記メイン・プロセス変数を制限するステップであって、前記リミット設定点は、前記プロセス設定点にバイアス値を加えた値で計算される、ステップと
   を含む、方法。
2. 前記アンチサージ制御ループから前記サージ偏差レベルを計算するステップと、
   前記サージ偏差レベルを前記第２の独立の主制御ループに転送するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記可変速度設定点を前記圧縮機システムのための速度制御ループに適用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の独立の主制御ループ及び前記第２の独立の主制御ループは、各々、制御比例積分微分（ＰＩＤ）制御を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記プロセス設定点は、排気流量、排気圧力、又は排気温度の１つを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記方法は、前記制御器への入力として、前記バイアス値を受信するステップをさらに含み、前記バイアス値は、正の値又は負の値の一方である、請求項１に記載の方法。
7. 前記方法は、前記圧縮機システムに関連付けられた１つ又は複数のフィールド・デバイスからデータを受信するステップをさらに含み、前記１つ又は複数のフィールド・デバイスは、
   吸気圧力送信機、
   吸気温度送信機、
   排気圧力送信機、
   排気温度送信機、又は
   流量送信機
   を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の性能制御アプリケーション及び前記第２の性能制御アプリケーションは、同時に動作する、請求項１に記載の方法。
9. 前記圧縮機システムのための制御器であって、請求項１から８までのいずれかに記載の方法を実行するように構成された制御器。
10. 命令が書き込まれた１つ又は複数のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサ上での実行に応答して、前記プロセッサに、請求項１から８までのいずれかに記載の方法を実行させることによって前記圧縮機システムを制御するように構成されている、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体。

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