JPH01193097A - 遠心圧縮機の制御方法 - Google Patents
遠心圧縮機の制御方法Info
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- JPH01193097A JPH01193097A JP1580488A JP1580488A JPH01193097A JP H01193097 A JPH01193097 A JP H01193097A JP 1580488 A JP1580488 A JP 1580488A JP 1580488 A JP1580488 A JP 1580488A JP H01193097 A JPH01193097 A JP H01193097A
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Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、酸素製造プラントや各種プラントにおいて用
いられる原料空気圧縮機、工場空気源用圧縮機、化学プ
ラント用ガス圧縮機等の遠心圧縮機の流量を一定に制御
するための方法に関するものである。
いられる原料空気圧縮機、工場空気源用圧縮機、化学プ
ラント用ガス圧縮機等の遠心圧縮機の流量を一定に制御
するための方法に関するものである。
[従来の技術]
一般に、酸素製造プラントや各種プラントにおける遠心
圧縮機としては多段構成のものが用いられている。この
ような多段遠心圧縮機において、第9図に示すように、
遠心圧縮機1は、駆動機2からの回転を増速・する動力
伝達歯車3によって駆動される第1段目圧縮機4.第2
段目圧縮機5゜第3段目圧縮機6および第4段目圧縮機
7をそなえるとともに、圧縮機4,5間に中間冷却器8
を。
圧縮機としては多段構成のものが用いられている。この
ような多段遠心圧縮機において、第9図に示すように、
遠心圧縮機1は、駆動機2からの回転を増速・する動力
伝達歯車3によって駆動される第1段目圧縮機4.第2
段目圧縮機5゜第3段目圧縮機6および第4段目圧縮機
7をそなえるとともに、圧縮機4,5間に中間冷却器8
を。
圧縮機5,6間に中間冷却器9を、また圧縮機6゜7間
に中間冷却器10をそなえて構成されている。
に中間冷却器10をそなえて構成されている。
なお、圧縮機4と5および圧縮機6と7はそれぞれ同一
軸端にオーバハングされている。
軸端にオーバハングされている。
このような遠心圧縮機1においては、第1段目の圧縮機
4に吸い込まれた空気は、各圧縮機5〜7および中間冷
却器8〜10によって順次圧縮および冷却され、第4段
目の圧縮機7からプロセスに送出されるようになってい
る。
4に吸い込まれた空気は、各圧縮機5〜7および中間冷
却器8〜10によって順次圧縮および冷却され、第4段
目の圧縮機7からプロセスに送出されるようになってい
る。
そして、各段の圧縮機4〜7の入口側には、角度可変式
の入口ガイドベーン(GV)11〜14が設けられ、こ
れらの入口ガイドベーン11〜14の角度を調整するこ
とにより、各圧縮機4〜7に流入する空気容量を調整で
きるようになっている。
の入口ガイドベーン(GV)11〜14が設けられ、こ
れらの入口ガイドベーン11〜14の角度を調整するこ
とにより、各圧縮機4〜7に流入する空気容量を調整で
きるようになっている。
また、各段の圧縮機4〜7の出口側には、ディフューザ
ベーン(DV)15〜18が設けられており、これらの
ディフューザベーン15〜18の角度を調整することに
よって、各圧縮機4〜7から流出する空気容量を調整で
きるようになっている。
ベーン(DV)15〜18が設けられており、これらの
ディフューザベーン15〜18の角度を調整することに
よって、各圧縮機4〜7から流出する空気容量を調整で
きるようになっている。
これらの入口ガイドベーン11〜14およびディフュー
ザベーン15〜18の角度は、それぞれ駆動装置19に
よって任意の値に調整される。
ザベーン15〜18の角度は、それぞれ駆動装置19に
よって任意の値に調整される。
さらに、この遠心圧縮機1全体もしくは各段の圧縮機4
〜7の運転状態、例えば、空気流量、温度、圧力等の運
転状態量は、それぞれ、流量センサ20.温度センサ2
1.圧力センサ22などの検出手段によって検出される
。そして、各センサ20〜22と駆動装置19との間に
は、制御装置23が設けられている。
〜7の運転状態、例えば、空気流量、温度、圧力等の運
転状態量は、それぞれ、流量センサ20.温度センサ2
1.圧力センサ22などの検出手段によって検出される
。そして、各センサ20〜22と駆動装置19との間に
は、制御装置23が設けられている。
上述のような多段遠心圧縮機を、各種の運転条件に応じ
常に所定の空気容量(流量)を最適運転効率で得られる
ように制御すべく、従来、第10図に示すような制御手
段が開示されている(特開昭55−60692号公報)
。この制御手段においては、遠心圧縮機1全体もしくは
各段の圧縮機4〜7における空気流量、温度、圧力等に
よって表した各種の運転状態に対して最適運転状態を実
現するための操作量として、各段の入口ガイドベーン1
1〜14およびディフューザベーン15〜18の角度の
最適な組合せ値を、予め制御装置23内の記憶部にプロ
グラムして記憶させておく(ステップSO)。
常に所定の空気容量(流量)を最適運転効率で得られる
ように制御すべく、従来、第10図に示すような制御手
段が開示されている(特開昭55−60692号公報)
。この制御手段においては、遠心圧縮機1全体もしくは
各段の圧縮機4〜7における空気流量、温度、圧力等に
よって表した各種の運転状態に対して最適運転状態を実
現するための操作量として、各段の入口ガイドベーン1
1〜14およびディフューザベーン15〜18の角度の
最適な組合せ値を、予め制御装置23内の記憶部にプロ
グラムして記憶させておく(ステップSO)。
そして、第10図に示すように、制御装置23は、セン
サ20〜22から状態検出値を受けると、その検出値か
ら現在の多段遠心圧縮機の運転状態を演算して監視する
(ステップSL)とともに、その運転状態に対応し、予
め決定しておいた操作プログラム(ベーン角度の組合せ
値)を照合し最適運転効率を実現できるような操作量を
求めて、この操作量を駆動装置19に出力する(ステッ
プS2)。
サ20〜22から状態検出値を受けると、その検出値か
ら現在の多段遠心圧縮機の運転状態を演算して監視する
(ステップSL)とともに、その運転状態に対応し、予
め決定しておいた操作プログラム(ベーン角度の組合せ
値)を照合し最適運転効率を実現できるような操作量を
求めて、この操作量を駆動装置19に出力する(ステッ
プS2)。
この後、センサ20〜22からの状態検出値をもとに演
算される運転状態が予め求められた最適運転効率状態で
あるか否か判定される(ステップS3)。最適運転効率
状態であると判定されると、その時点で制御を終了し選
択された操作プログラムでのベーン角度を維持する一方
、その運転状態が最適状態ではないと判定されると、選
択された操作プログラムによる制御出力(ベーン角度)
を修正して出力しなおしくステップS4)、状態検出値
から効率が向上したか否かを判定する(ステップS5)
。
算される運転状態が予め求められた最適運転効率状態で
あるか否か判定される(ステップS3)。最適運転効率
状態であると判定されると、その時点で制御を終了し選
択された操作プログラムでのベーン角度を維持する一方
、その運転状態が最適状態ではないと判定されると、選
択された操作プログラムによる制御出力(ベーン角度)
を修正して出力しなおしくステップS4)、状態検出値
から効率が向上したか否かを判定する(ステップS5)
。
このようにして、各段の運転状態をフィードバックせし
め、予めプログラムされた各段の入口ガイドベーン11
〜14およびディフューザベーン15〜18の角度の組
合せが最適か否かを監視し、経年変化や性能変化等の運
転状態の変化に対応して常時最適運転効率が得られるよ
うに、操作プログラムにおけるベーン角度の組合せを修
正する制御が行なわれる(ステップ86)。
め、予めプログラムされた各段の入口ガイドベーン11
〜14およびディフューザベーン15〜18の角度の組
合せが最適か否かを監視し、経年変化や性能変化等の運
転状態の変化に対応して常時最適運転効率が得られるよ
うに、操作プログラムにおけるベーン角度の組合せを修
正する制御が行なわれる(ステップ86)。
ところで、多段遠心圧縮機を、各種の運転条件に応じ常
に所定の空気容量(流量)を最適運転効率で得られるよ
うに制御するために、上述した制御手段のほかに、従来
、特開昭55−123394号公報あるいは特開昭56
−66490号公報に開示されるような制御手段もある
。
に所定の空気容量(流量)を最適運転効率で得られるよ
うに制御するために、上述した制御手段のほかに、従来
、特開昭55−123394号公報あるいは特開昭56
−66490号公報に開示されるような制御手段もある
。
前者の制御手段では、目標流量へ向けて流量制御を行な
う場合、制御装置によって、前述の制御手段と同様に予
め決められた入口ガイドベーン11〜14およびディフ
ューザベーン15〜18の角度の組合せにより目標流量
に近い所定領域まで到達させてから、入ロガイドベーン
11〜14およびディフューザベーン15〜18の角度
の微調整を行なって、高効率点を探索している。
う場合、制御装置によって、前述の制御手段と同様に予
め決められた入口ガイドベーン11〜14およびディフ
ューザベーン15〜18の角度の組合せにより目標流量
に近い所定領域まで到達させてから、入ロガイドベーン
11〜14およびディフューザベーン15〜18の角度
の微調整を行なって、高効率点を探索している。
また、後者の制御手段では、入口ガイドベーン11〜1
4およびディフューザベーン15〜18の角度を制御す
る代わりに、入口ガイドベーン11(第9図参照)の角
度と駆動機2(第9図参照)の回転数とを制御するもの
で、第11@に示すように、入口ガイドベーン11のみ
の角度を調整する駆動装置19Aと、駆動機2の回転数
を検出するための回転数センサ24と、駆動機2の回転
数を制御するための駆動機制御装置25とがそなえられ
ている。そして、遠心圧縮機1全体もしくは各段の圧縮
機4〜7における空気流量、温度、圧力等によって表し
た各種の運転状態に対して最適運転状態を実現するため
の操作量として、入口ガイドベーン11の角度と駆動機
2の回転数との最適な組合せ値の操作表(吸込流量に対
応して、最適な運転効率を得るための入口ガイドベーン
11の角度と駆動機2の回転数とを与えたもの)を。
4およびディフューザベーン15〜18の角度を制御す
る代わりに、入口ガイドベーン11(第9図参照)の角
度と駆動機2(第9図参照)の回転数とを制御するもの
で、第11@に示すように、入口ガイドベーン11のみ
の角度を調整する駆動装置19Aと、駆動機2の回転数
を検出するための回転数センサ24と、駆動機2の回転
数を制御するための駆動機制御装置25とがそなえられ
ている。そして、遠心圧縮機1全体もしくは各段の圧縮
機4〜7における空気流量、温度、圧力等によって表し
た各種の運転状態に対して最適運転状態を実現するため
の操作量として、入口ガイドベーン11の角度と駆動機
2の回転数との最適な組合せ値の操作表(吸込流量に対
応して、最適な運転効率を得るための入口ガイドベーン
11の角度と駆動機2の回転数とを与えたもの)を。
予め、制御装置23A内の記憶部26にプログラムして
記憶させておく。
記憶させておく。
そして、第11図に示すように、制御装置23Aは、セ
ンサ20〜22.24から状態検出値を受けると、その
検出値から現在の多段遠心圧縮機の運転状態(運転条件
や吸込流量など)を演算して監視する(ステップTl)
とともに、その運転状態に対応し、特に運転条件の変化
によって吸込流量が変化した場合、記憶部26における
操作表に基づいて、最適運転効率を実現できるような操
作量が求められ、その操作量が駆動装置19Aおよび駆
動機制御装置25に出力される。
ンサ20〜22.24から状態検出値を受けると、その
検出値から現在の多段遠心圧縮機の運転状態(運転条件
や吸込流量など)を演算して監視する(ステップTl)
とともに、その運転状態に対応し、特に運転条件の変化
によって吸込流量が変化した場合、記憶部26における
操作表に基づいて、最適運転効率を実現できるような操
作量が求められ、その操作量が駆動装置19Aおよび駆
動機制御装置25に出力される。
即ち、現時点における駆動機2−および入口ガイドベー
ン11の操作状態が、記憶部26における操作表と比較
され(ステップT2)、その比較結果から最適運転効率
状態であるか否かが判定される(ステップT3)。
ン11の操作状態が、記憶部26における操作表と比較
され(ステップT2)、その比較結果から最適運転効率
状態であるか否かが判定される(ステップT3)。
このとき、最適運転効率状態であると判定されれば、そ
の時点で制御を終了し操作状態(ベーン角度および回転
数)を維持する一方、最適運転効率状態ではないと判定
されると、入口ガイドベーン11の角度および駆動機2
の回転数が、操作表に基づいて修正された後、得られた
操作量が駆動装置19Aおよび駆動機制御装置25に出
力される(ステップT4)。
の時点で制御を終了し操作状態(ベーン角度および回転
数)を維持する一方、最適運転効率状態ではないと判定
されると、入口ガイドベーン11の角度および駆動機2
の回転数が、操作表に基づいて修正された後、得られた
操作量が駆動装置19Aおよび駆動機制御装置25に出
力される(ステップT4)。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述のような従来の遠心圧縮機の制御手
段では、遠心圧縮機1の流量を一定の状態に維持するに
際して、気温等の環境変化に対応し運転流量がわずかに
目標流量からずれた場合には、通常、回転数操作による
流量調整は階段状に制御されるため使用せず、入口ガイ
ドベーン11〜14やディフューザベーン15〜18の
角度調整により、微少な流量調整を行なうことになる。
段では、遠心圧縮機1の流量を一定の状態に維持するに
際して、気温等の環境変化に対応し運転流量がわずかに
目標流量からずれた場合には、通常、回転数操作による
流量調整は階段状に制御されるため使用せず、入口ガイ
ドベーン11〜14やディフューザベーン15〜18の
角度調整により、微少な流量調整を行なうことになる。
このとき、上記環境変化が緩やかに変化し続けると、回
転数調整により流量修正を行なった方が効率がよい場合
でも、常に、入口ガイドベーン11〜14やディフュー
ザベーン15〜18の角度調整のみで流量修正を行なう
ことになって、非効率的な状況が生じるという問題点が
ある。
転数調整により流量修正を行なった方が効率がよい場合
でも、常に、入口ガイドベーン11〜14やディフュー
ザベーン15〜18の角度調整のみで流量修正を行なう
ことになって、非効率的な状況が生じるという問題点が
ある。
本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、緩やかな環境変化に伴い流量が微少に変化し続け
ても、常に効率よく目標流量を維持できるようにした遠
心圧縮機の制御方法を提供することを目的とする。
ので、緩やかな環境変化に伴い流量が微少に変化し続け
ても、常に効率よく目標流量を維持できるようにした遠
心圧縮機の制御方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
このため、本発明の遠心圧縮機の制御方法は、遠心圧縮
機の流量が所定流量から変動した場合には、まず、入口
ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度を操作し
て上記遠心圧縮機の流量を上記所定流量に且つ効率を最
大にする位置に修正するとともにその修正流量を積算し
、修正流量を積算した積算流量が上記遠心圧縮機の回転
数の1ステップ分に対応する最少単位流量以上となると
、上記遠心圧縮機の回転数を1ステップ分調整操作する
とともに、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザ
ベーンの角度を最高効率を与える位置に戻して、上記遠
心圧縮機の流量を上記所定流量に修正することを特徴と
している。
機の流量が所定流量から変動した場合には、まず、入口
ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度を操作し
て上記遠心圧縮機の流量を上記所定流量に且つ効率を最
大にする位置に修正するとともにその修正流量を積算し
、修正流量を積算した積算流量が上記遠心圧縮機の回転
数の1ステップ分に対応する最少単位流量以上となると
、上記遠心圧縮機の回転数を1ステップ分調整操作する
とともに、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザ
ベーンの角度を最高効率を与える位置に戻して、上記遠
心圧縮機の流量を上記所定流量に修正することを特徴と
している。
[作 用] ・
上述した本発明の遠心圧縮機の制御方法では、通常、緩
やかな環境変化に伴い遠心圧縮機の流量が所定流量から
微少に変動したときには、入口ガイドベーンおよびディ
フューザベーンの角度の操作により効率よく流量の変動
分が修正され、所定流量かつ最高効率点に維持される。
やかな環境変化に伴い遠心圧縮機の流量が所定流量から
微少に変動したときには、入口ガイドベーンおよびディ
フューザベーンの角度の操作により効率よく流量の変動
分が修正され、所定流量かつ最高効率点に維持される。
このとき、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザ
ベーンの角度調整により修正された流量は、その調整の
たびに積算される。
ベーンの角度調整により修正された流量は、その調整の
たびに積算される。
そして、環境変化が緩やかに変化し続け、上記修正流量
の積算流量が、上記遠心圧縮機の回転数の1ステップ分
に対応する最少単位流量以上になった場合には、上記の
入口ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度調整
を行なう代わりに、上記遠心圧縮機の回転数が1ステッ
プ分調整操作されるとともに、上記の入口ガイドベーン
およびディフューザベーンの角度が最高効率点の位置に
戻されるので、回転数制御を行なうことにより効率よく
流量の修正が行なわれ、上記遠心圧縮機の流量が上記所
定流量に維持される。
の積算流量が、上記遠心圧縮機の回転数の1ステップ分
に対応する最少単位流量以上になった場合には、上記の
入口ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度調整
を行なう代わりに、上記遠心圧縮機の回転数が1ステッ
プ分調整操作されるとともに、上記の入口ガイドベーン
およびディフューザベーンの角度が最高効率点の位置に
戻されるので、回転数制御を行なうことにより効率よく
流量の修正が行なわれ、上記遠心圧縮機の流量が上記所
定流量に維持される。
[発明の実施例]
以下、図面により本発明の一実施例としての遠心圧縮機
の制御方法について説明すると、第1図はそのフローチ
ャートであるが、まず、本実施例による方法を説明する
に先立ち、第2,3図により本実施例の方法が適用され
る遠心圧縮機の構成。
の制御方法について説明すると、第1図はそのフローチ
ャートであるが、まず、本実施例による方法を説明する
に先立ち、第2,3図により本実施例の方法が適用され
る遠心圧縮機の構成。
同遠心圧縮機の制御装置およびその基本的な機能につい
て説明しておく、なお、第2図において。
て説明しておく、なお、第2図において。
第9図中の符号と同一のものはほぼ同様の部分を示して
いるので、その説明は省略する。ただし。
いるので、その説明は省略する。ただし。
第2図における本実施例の制御装置が適用される多段遠
心圧縮機では、圧縮機4〜7が全て同一軸上に配列され
動力伝達歯車3が省略されている点が、第9図における
多段遠心圧縮機と異なっているが1本発明の方法は第9
図における多段遠心圧縮機にも適用できる。
心圧縮機では、圧縮機4〜7が全て同一軸上に配列され
動力伝達歯車3が省略されている点が、第9図における
多段遠心圧縮機と異なっているが1本発明の方法は第9
図における多段遠心圧縮機にも適用できる。
第2図に示すように、本実施例における多段遠心圧縮機
では、入口ガイドベーン(GV)11〜14はそれぞれ
入口ガイドベーン駆動装置19a〜19dにより駆動さ
れるとともに、ディフューザベーン(DV)15〜18
はそれぞれディフューザベーン駆動装置19e〜19h
により駆動されるようになっている。また、センサとし
ては、流量センサ20.温度センサ21.圧力センサ2
2のほかに、圧縮機回転数を検出する回転数センサ24
と、湿度センサ27とが設けられている。
では、入口ガイドベーン(GV)11〜14はそれぞれ
入口ガイドベーン駆動装置19a〜19dにより駆動さ
れるとともに、ディフューザベーン(DV)15〜18
はそれぞれディフューザベーン駆動装置19e〜19h
により駆動されるようになっている。また、センサとし
ては、流量センサ20.温度センサ21.圧力センサ2
2のほかに、圧縮機回転数を検出する回転数センサ24
と、湿度センサ27とが設けられている。
そして、センサ20〜22,24.27からの検出信号
は、すべて制御装置28へ入力されるようになっている
。この制御装置28は、遠心圧縮機1の回転数を制御す
べく駆動機2への制御信号を演算して出力する回転数制
御演算部29と、入口ガイドベーン11〜14およびデ
ィフューザベーン15〜18の角度をそれぞれ制御すべ
く各駆動装置19a〜19hへの制御信号を演算して出
力するベーン角度制御演算部30と、中央制御演算部3
1と、同中央制御演算部31に制御指令信号を入力する
ための制御指令入力部32とから構成されている。
は、すべて制御装置28へ入力されるようになっている
。この制御装置28は、遠心圧縮機1の回転数を制御す
べく駆動機2への制御信号を演算して出力する回転数制
御演算部29と、入口ガイドベーン11〜14およびデ
ィフューザベーン15〜18の角度をそれぞれ制御すべ
く各駆動装置19a〜19hへの制御信号を演算して出
力するベーン角度制御演算部30と、中央制御演算部3
1と、同中央制御演算部31に制御指令信号を入力する
ための制御指令入力部32とから構成されている。
ここで、中央制御演算部31は、センサ20〜22.2
4.27からの検出信号を受は二九らの検出信号から多
段遠心圧縮機の運転状態を演算してこれらの検出信号お
よび運転状態信号を回転数制御演算部29およびベーン
角度制御演算部30へ出力する機能をもつとともに、後
述する2段階制御機能、流量減量時制御モード切替機能
、流量増量時制御モード切替機能および流量一定保持制
御機能をもっている。
4.27からの検出信号を受は二九らの検出信号から多
段遠心圧縮機の運転状態を演算してこれらの検出信号お
よび運転状態信号を回転数制御演算部29およびベーン
角度制御演算部30へ出力する機能をもつとともに、後
述する2段階制御機能、流量減量時制御モード切替機能
、流量増量時制御モード切替機能および流量一定保持制
御機能をもっている。
即ち、中央制御演算部31に制御指令入力部32から流
量の変更要求が入力されている場合には、中央制御演算
部31の2段階制御機能により、回転数センサ24から
の圧縮機回転数が設定値よりも大きいときは、回転数制
御演算部29による駆動機2の回転数制御(1次制御)
を行なった後、ベーン角度制御演算部30による入口ガ
イドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜
18の角度制御(2次制御)が行なわれるようになって
いる。
量の変更要求が入力されている場合には、中央制御演算
部31の2段階制御機能により、回転数センサ24から
の圧縮機回転数が設定値よりも大きいときは、回転数制
御演算部29による駆動機2の回転数制御(1次制御)
を行なった後、ベーン角度制御演算部30による入口ガ
イドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜
18の角度制御(2次制御)が行なわれるようになって
いる。
そして、特に、上記流量の変更要求が減量要求である場
合には、1次制御の回転数制御により上記圧縮機回転数
が設定値になると、中央制御演算部31の流量減量時制
御モード切替機能により、この圧縮機回転数を維持しな
がら、2段階制御機能による制御モードからベーン角度
制御演算部30による入口ガイドベーン11〜14およ
びディフューザベーン15〜18の角度制御モードに切
り替えられるようになっている。ここで、上記圧縮機回
転数の設定値は1回転数制御によってサージングを生じ
ることなく高効率を得ることのできる最小回転数として
与えられる。
合には、1次制御の回転数制御により上記圧縮機回転数
が設定値になると、中央制御演算部31の流量減量時制
御モード切替機能により、この圧縮機回転数を維持しな
がら、2段階制御機能による制御モードからベーン角度
制御演算部30による入口ガイドベーン11〜14およ
びディフューザベーン15〜18の角度制御モードに切
り替えられるようになっている。ここで、上記圧縮機回
転数の設定値は1回転数制御によってサージングを生じ
ることなく高効率を得ることのできる最小回転数として
与えられる。
また、特に、上記流量の変更要求が増量要求である場合
には、中央制御演算部31の流量増量時制御モード切替
機能により、上記圧縮機回転数が上記設定値であるとき
はこの圧縮機回転数を維持しなからベーン角度制御演算
部30によるベーン角度制御モードとされ、このベーン
角度制御モードによって増量された流量が所定の上限値
となると、上記2段階制御機能による制御モードに切り
替えられ、回転数制御(1次制御)およびベーン角度制
御(2次制御)が行なわれるようになっている。
には、中央制御演算部31の流量増量時制御モード切替
機能により、上記圧縮機回転数が上記設定値であるとき
はこの圧縮機回転数を維持しなからベーン角度制御演算
部30によるベーン角度制御モードとされ、このベーン
角度制御モードによって増量された流量が所定の上限値
となると、上記2段階制御機能による制御モードに切り
替えられ、回転数制御(1次制御)およびベーン角度制
御(2次制御)が行なわれるようになっている。
ここで、上記流量の上限値は、上記最小回転数の状態で
ベーン角度制御モードにより得られる最大流量として与
えられる。
ベーン角度制御モードにより得られる最大流量として与
えられる。
なお、回転数制御演算部29は、中央制御演算部31か
らの運転状態信号に基づき目標流量に近づきうる最適の
回転数制御量を演算する制御量演算部29aと、この制
御量演算部29aからの回転数制御量に基づき実際に圧
縮機回転数を制御すべく駆動機2の操作量を演算する操
作量演算部29bとから構成されている。同様に、ベー
ン角度制御演算部30は、中央制御演算部31からの運
転状態信号に基づき最高効率状態を保ちながら目標流量
に近づきうる最適のベーン角度制御量を演算する制御量
演算部30aと、この制御量演算部30aからのベーン
角度制御量に基づき実際に各ベーン角度を制御すべく駆
動装置19a〜19hの各操作量を演算する操作量演算
部30bとから構成されている。
らの運転状態信号に基づき目標流量に近づきうる最適の
回転数制御量を演算する制御量演算部29aと、この制
御量演算部29aからの回転数制御量に基づき実際に圧
縮機回転数を制御すべく駆動機2の操作量を演算する操
作量演算部29bとから構成されている。同様に、ベー
ン角度制御演算部30は、中央制御演算部31からの運
転状態信号に基づき最高効率状態を保ちながら目標流量
に近づきうる最適のベーン角度制御量を演算する制御量
演算部30aと、この制御量演算部30aからのベーン
角度制御量に基づき実際に各ベーン角度を制御すべく駆
動装置19a〜19hの各操作量を演算する操作量演算
部30bとから構成されている。
次に1本実施例の方法の適用を受ける上述のような遠心
圧縮機の制御装置の基本的な動作について第3図(a)
、(b)を用いて説明する。
圧縮機の制御装置の基本的な動作について第3図(a)
、(b)を用いて説明する。
まず、その遠心圧縮機1において流量を変更制御する場
合には、制御装置28の制御指令入力部32において目
標流量Qpが設定され、この目標流量Qpが制御信号と
して中央制御演算部31へ入力される。この中央制御演
算部31においては、入力された目標流量Qpが現在流
量Qよりも小さければ流量減量要求信号が入力されたと
判断して2段階制御機能または流量減量時制御モード切
替機能が動作する一方、入力された目標流量Qpが現在
流量Qよりも大きければ流量増量要求信号が入力された
と判断して2段階制御機能または流量増量時制御モード
切替機能が動作する。
合には、制御装置28の制御指令入力部32において目
標流量Qpが設定され、この目標流量Qpが制御信号と
して中央制御演算部31へ入力される。この中央制御演
算部31においては、入力された目標流量Qpが現在流
量Qよりも小さければ流量減量要求信号が入力されたと
判断して2段階制御機能または流量減量時制御モード切
替機能が動作する一方、入力された目標流量Qpが現在
流量Qよりも大きければ流量増量要求信号が入力された
と判断して2段階制御機能または流量増量時制御モード
切替機能が動作する。
流量を減量変更する際には、第3図(a)に示すように
、中央制御演算部31において、上述のごとく目標流量
Qから流量減量要求であることを判断してから(ステッ
プAl)、回転数センサ24により検出された圧縮機回
転数が予め設定された最小回転数よりも大きいか否かが
判定される(ステップA2)。
、中央制御演算部31において、上述のごとく目標流量
Qから流量減量要求であることを判断してから(ステッ
プAl)、回転数センサ24により検出された圧縮機回
転数が予め設定された最小回転数よりも大きいか否かが
判定される(ステップA2)。
そして、上記圧縮機回転数が最小回転数よりも大きい場
合には、中央制御演算部31からの運転状態信号をもと
に回転数制御演算部29により駆動機2の回転数を減少
制御しくステップA3)、この回転数制御により変更さ
れた流量Qと、目標流量QPとの差が回転数制御での流
量許容値ΔQ RPMよりも小さいか否かを中央制御演
算部31において判定する(ステップA4)。
合には、中央制御演算部31からの運転状態信号をもと
に回転数制御演算部29により駆動機2の回転数を減少
制御しくステップA3)、この回転数制御により変更さ
れた流量Qと、目標流量QPとの差が回転数制御での流
量許容値ΔQ RPMよりも小さいか否かを中央制御演
算部31において判定する(ステップA4)。
上記の流量差が流量許容値ΔQRPM以上であれば再び
ステップA2における回転数判定に戻る一方、流量許容
値ΔQ RPMよりも小さければ、その時点での駆動機
2の回転数つまり圧縮機回転数を固定する(ステップA
5:2段階流量制御機能による1次制御終了)、そして
、制御モードを回転数制御から入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18の角度制御(
2段階制御機能による2次制御)に切り替え、このベー
ン角度制御により回転数制御よりも細かい流量の調整お
よび最高効率運転点の探索を行なう(ステップ八〇)。
ステップA2における回転数判定に戻る一方、流量許容
値ΔQ RPMよりも小さければ、その時点での駆動機
2の回転数つまり圧縮機回転数を固定する(ステップA
5:2段階流量制御機能による1次制御終了)、そして
、制御モードを回転数制御から入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18の角度制御(
2段階制御機能による2次制御)に切り替え、このベー
ン角度制御により回転数制御よりも細かい流量の調整お
よび最高効率運転点の探索を行なう(ステップ八〇)。
この後、ベーン角度制御により変更された流量Qと、目
標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容値ΔQ
vよりも小さいか否か、また、その運転状態が最高効率
となっているかどうかが、中央制御演算部31において
判定される(ステップA7)。
標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容値ΔQ
vよりも小さいか否か、また、その運転状態が最高効率
となっているかどうかが、中央制御演算部31において
判定される(ステップA7)。
これらの条件が満たされない場合には、再びステップA
6におけるベーン角度制御に戻る一方、上記条件が満た
された場合には、目標流量Qpに到達したと判断して、
中央制御演算部31における制御モードを、遠心圧縮機
1における流量Qを一定の目標流量Qpに保持制御する
制御モード(本発明の特徴とするところであり、第1図
により後述する)の状態に切り替える(ステップA8)
。
6におけるベーン角度制御に戻る一方、上記条件が満た
された場合には、目標流量Qpに到達したと判断して、
中央制御演算部31における制御モードを、遠心圧縮機
1における流量Qを一定の目標流量Qpに保持制御する
制御モード(本発明の特徴とするところであり、第1図
により後述する)の状態に切り替える(ステップA8)
。
ところで、ステップA2において圧縮機回転数が予め設
定された最小回転数であると判定された場合(ステップ
A3の回転数減少制御を行なうことにより最小回転数状
態となった場合も含む)には、流量減量時制御モード切
替機能により、その後回転数制御を行なうことなく、圧
縮機回転数を最小回転数に維持したまま、ステップA6
のベーン角度制御によって流量制御を行なう制御モード
に切り替える。そして、以下、上述と同様にしてステッ
プA7.A8を実行する。
定された最小回転数であると判定された場合(ステップ
A3の回転数減少制御を行なうことにより最小回転数状
態となった場合も含む)には、流量減量時制御モード切
替機能により、その後回転数制御を行なうことなく、圧
縮機回転数を最小回転数に維持したまま、ステップA6
のベーン角度制御によって流量制御を行なう制御モード
に切り替える。そして、以下、上述と同様にしてステッ
プA7.A8を実行する。
一方、流量を増量変更する際には、第3図(b)に示す
ように、中央制御演算部31において、目標流量Qから
流量増量要求であることを判断しくステップB1)1回
転数センサ24により検出された圧縮機回転数が予め設
定された最小回転数よりも大きいか否かが判定される(
ステップ+32)。
ように、中央制御演算部31において、目標流量Qから
流量増量要求であることを判断しくステップB1)1回
転数センサ24により検出された圧縮機回転数が予め設
定された最小回転数よりも大きいか否かが判定される(
ステップ+32)。
そして、上記圧縮機回転数が最小回転数よりも大きい場
合には、2段階制御機能によって、中央制御演算部31
からの運転状態信号をもとに回転数制御演算部29によ
り駆動機2の回転数を増加制御しくステップB3)、こ
の回転数制御により変更された流量Qと、目標流量Qp
との差が回転数制御での流量許容値ΔQRPMよりも小
さいか否かを中央制御演算部31において判定する(ス
テップB4)。
合には、2段階制御機能によって、中央制御演算部31
からの運転状態信号をもとに回転数制御演算部29によ
り駆動機2の回転数を増加制御しくステップB3)、こ
の回転数制御により変更された流量Qと、目標流量Qp
との差が回転数制御での流量許容値ΔQRPMよりも小
さいか否かを中央制御演算部31において判定する(ス
テップB4)。
上記の流量差が流量許容値ΔQ RPM以上であれば再
びステップB3における回転数増加制御に戻る一方、流
量許容値ΔQ RPMよりも小さければ、その時点での
駆動機2の回転数つまり圧縮機回転数を固定する(ステ
ップB5:2段階制御機能による1次制御終了)。そし
て、制御モードを回転数制御から入口ガイドベーン11
〜14およびディフューザベーン15〜18の角度制御
に切り替え、前述した流量減量要求時のフローにおける
ステップA6〜A8と全く同様のステップ86〜B8を
実行する(2段階制御機能による2次制御)。
びステップB3における回転数増加制御に戻る一方、流
量許容値ΔQ RPMよりも小さければ、その時点での
駆動機2の回転数つまり圧縮機回転数を固定する(ステ
ップB5:2段階制御機能による1次制御終了)。そし
て、制御モードを回転数制御から入口ガイドベーン11
〜14およびディフューザベーン15〜18の角度制御
に切り替え、前述した流量減量要求時のフローにおける
ステップA6〜A8と全く同様のステップ86〜B8を
実行する(2段階制御機能による2次制御)。
ところで、ステップB2において圧縮機回転数が予め設
定された最小回転数であると判定された場合には、流量
増量時制御モード切替機能により、その圧縮機回転数を
最小回転数に維持したまま、制御モードを入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度制御に切り替え、このベーン角度制御により流量の
増量かつ最高効率運転状態への制御を行なう(ステップ
B9)。
定された最小回転数であると判定された場合には、流量
増量時制御モード切替機能により、その圧縮機回転数を
最小回転数に維持したまま、制御モードを入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度制御に切り替え、このベーン角度制御により流量の
増量かつ最高効率運転状態への制御を行なう(ステップ
B9)。
この後、ベーン角度制御により変更された流量Qと、目
標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容値ΔQ
vよりも小さいか否か、また、その運転状態が最高効率
となっているかどうかが。
標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容値ΔQ
vよりも小さいか否か、また、その運転状態が最高効率
となっているかどうかが。
中央制御演算部31において判定される(ステップBI
O)、これらの条件が満たされない場合には、その時点
での流量Qが所定の上限値となったか否かを判定する(
ステップ811)、流量Qが所定の上限値となっていな
い場合には、再びステップB9によるベーン角度制御に
戻る一方、流量Qが所定の上限値となった場合には、中
央制御演算部31における制御モードを、2段階制御機
能による制御モードに切り替え、ステップB3の実行に
移る。
O)、これらの条件が満たされない場合には、その時点
での流量Qが所定の上限値となったか否かを判定する(
ステップ811)、流量Qが所定の上限値となっていな
い場合には、再びステップB9によるベーン角度制御に
戻る一方、流量Qが所定の上限値となった場合には、中
央制御演算部31における制御モードを、2段階制御機
能による制御モードに切り替え、ステップB3の実行に
移る。
また、ステップBIOにおける条件が満たされた場合に
は、目標流量QPに到達したと判断して、中央制御演算
部31における制御モードを、遠心圧縮機1における流
量Qを一定の目標流量Qpかつ最高効率運転状態に保持
制御する制御モード(第4図により後述する)の状態に
切り替える(ステップB8)。
は、目標流量QPに到達したと判断して、中央制御演算
部31における制御モードを、遠心圧縮機1における流
量Qを一定の目標流量Qpかつ最高効率運転状態に保持
制御する制御モード(第4図により後述する)の状態に
切り替える(ステップB8)。
上述のようにして、遠心圧縮機1における流量Qが目標
流量Qpとなった後は、前述の通り中央制御演算部31
における制御モードは流量一定保持制御モードになる(
ステップA8.B8)、この流量一定保持制御モードに
よる制御フローが1本発明の特徴とするところであり、
その詳細を第1図により説明する。
流量Qpとなった後は、前述の通り中央制御演算部31
における制御モードは流量一定保持制御モードになる(
ステップA8.B8)、この流量一定保持制御モードに
よる制御フローが1本発明の特徴とするところであり、
その詳細を第1図により説明する。
第1図に示すように、ステップA8.B8により、また
は、制御指令入力部32からの制御信号により流量一定
保持制御モードとすべく流量一定保持制御要求を受ける
と(ステップC1)、中央制御演算部31は、流量セン
サ20からの検出信号を常時監視し、大気温度変化等の
環境変化に対して流量Qが目標流量(所定流量)Qpか
ら変動した場合に、その流量変動分ΔQ(=Qp Q
)を求め、同流量変動分ΔQの大きさがベーン角度制御
での流量許容値ΔQvよりも小さいか否かを判定する(
ステップC2)、この流量変動分ΔQの大きさが流量許
容値ΔQvよりも小さければ再び流量変動監視状態に戻
る一方、流量許容値へ〇v以上であれば、入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度制御を行なって(ステップC3)、流量変動分ΔQ
を修正し流量Qが一定の目標流量Qpかつ最高効率運転
状態に保持する。
は、制御指令入力部32からの制御信号により流量一定
保持制御モードとすべく流量一定保持制御要求を受ける
と(ステップC1)、中央制御演算部31は、流量セン
サ20からの検出信号を常時監視し、大気温度変化等の
環境変化に対して流量Qが目標流量(所定流量)Qpか
ら変動した場合に、その流量変動分ΔQ(=Qp Q
)を求め、同流量変動分ΔQの大きさがベーン角度制御
での流量許容値ΔQvよりも小さいか否かを判定する(
ステップC2)、この流量変動分ΔQの大きさが流量許
容値ΔQvよりも小さければ再び流量変動監視状態に戻
る一方、流量許容値へ〇v以上であれば、入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度制御を行なって(ステップC3)、流量変動分ΔQ
を修正し流量Qが一定の目標流量Qpかつ最高効率運転
状態に保持する。
このとき、中央制御演算部31は、常時、ベーン角度制
御により修正した流量変動分(修正流量)ΔQを積算し
て記憶しておき、その積算値(積算流量)ΣΔQの大き
さが回転数制御での流量許容値ΔQ RPNよりも小さ
いか否かを判定する(ステップC4)。
御により修正した流量変動分(修正流量)ΔQを積算し
て記憶しておき、その積算値(積算流量)ΣΔQの大き
さが回転数制御での流量許容値ΔQ RPNよりも小さ
いか否かを判定する(ステップC4)。
ここで、駆動機2としては、通常、微少な回転数制御の
できないガスタービンやスチームタービンが用いられる
が、その回転数操作はステップ的に行なわれるため1回
転数操作による流量も階段状に制御されることになる。
できないガスタービンやスチームタービンが用いられる
が、その回転数操作はステップ的に行なわれるため1回
転数操作による流量も階段状に制御されることになる。
従って、流量許容値ΔQ RPMは、遠心圧縮機1(駆
動機2)の回転数の1ステップ分に対応する最少単位流
量である。
動機2)の回転数の1ステップ分に対応する最少単位流
量である。
そして、積算値ΣΔQの大きさが流量許容値ΔQRPM
よりも小さければ再びステップC2による流量変動監視
状態に戻る一方、流量許容値ΔQftPN以上であれば
、回転数センサ24により検出された現時点での圧縮機
回転数が予め設定された最小回転数よりも大きいか否か
が判定される(ステップC5)。
よりも小さければ再びステップC2による流量変動監視
状態に戻る一方、流量許容値ΔQftPN以上であれば
、回転数センサ24により検出された現時点での圧縮機
回転数が予め設定された最小回転数よりも大きいか否か
が判定される(ステップC5)。
そして、上記圧縮機回転数が最小回転数よりも大きい場
合には1回転数制御演算部29により駆動機2の回転数
を制御し圧縮機回転数を流量許容値ΔQ RPHに対応
する1ステップ分制御する。これと同時に、入口ガイド
ベーン11〜14およびディフューザベーン15〜18
を初期基準位置に戻すとともに(ステップC6)、積算
値ΣΔQもゼロリリセットする(ステップC7)。
合には1回転数制御演算部29により駆動機2の回転数
を制御し圧縮機回転数を流量許容値ΔQ RPHに対応
する1ステップ分制御する。これと同時に、入口ガイド
ベーン11〜14およびディフューザベーン15〜18
を初期基準位置に戻すとともに(ステップC6)、積算
値ΣΔQもゼロリリセットする(ステップC7)。
一方、ステップC5において上記圧縮機回転数が予め設
定された最小回転数であると判定された場合には、積算
値ΣΔQの正負を判定しくステップC8)、この積算値
ΣΔQが正であれば、流量Qを増加する方向つまり圧縮
機回転数を増加する方向への回転数制御を行なえばよく
、圧縮機回転数を最小回転数よりも大きくなるように制
御すればよいので、ステップC6による回転数制御を行
なう、また、積算値ΣΔQが負であれば、回転数制御を
行なうことなく、そのベーン角度を維持したまま、再び
ステップC2による流量変動監視状態に戻る。
定された最小回転数であると判定された場合には、積算
値ΣΔQの正負を判定しくステップC8)、この積算値
ΣΔQが正であれば、流量Qを増加する方向つまり圧縮
機回転数を増加する方向への回転数制御を行なえばよく
、圧縮機回転数を最小回転数よりも大きくなるように制
御すればよいので、ステップC6による回転数制御を行
なう、また、積算値ΣΔQが負であれば、回転数制御を
行なうことなく、そのベーン角度を維持したまま、再び
ステップC2による流量変動監視状態に戻る。
このようにして、遠心圧縮機1における流量Qが、気温
等の環境変化により変動しても常に一定の目標流量Qp
かつ最高効率運転状態に保持される。そして1本発明の
特徴とする第1図に示すようなフローに基づく流量一定
保持制御は、ステップ的な回転数制御によりステップ的
に得られる流量値をより細かなベーン角度制御により補
間しかつ最高効率運転状態に制御するものである。
等の環境変化により変動しても常に一定の目標流量Qp
かつ最高効率運転状態に保持される。そして1本発明の
特徴とする第1図に示すようなフローに基づく流量一定
保持制御は、ステップ的な回転数制御によりステップ的
に得られる流量値をより細かなベーン角度制御により補
間しかつ最高効率運転状態に制御するものである。
さて、ここまで、本実施例の遠心圧縮機の制御装置によ
る大きな3つの制御機能(流量減量変更制御、流量増量
変更制御、流量一定保持制御)について説明したが、以
下に、これらの制御を行なう際のベーン角度の制御量の
決定方法(ステップA6.B6.B9.C3)について
、第4〜7図により説明する0本実施例においては、ベ
ーン角度の制御量を決定する方法として、外挿法を用い
ている。
る大きな3つの制御機能(流量減量変更制御、流量増量
変更制御、流量一定保持制御)について説明したが、以
下に、これらの制御を行なう際のベーン角度の制御量の
決定方法(ステップA6.B6.B9.C3)について
、第4〜7図により説明する0本実施例においては、ベ
ーン角度の制御量を決定する方法として、外挿法を用い
ている。
本実施例では、4段の遠心圧縮機4〜7をそなえた多段
遠心圧縮機について制御するようにしているが、ベーン
角度制御に際して各段における入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を別個独立に
制御するとその制御操作が極めて複雑かつ煩雑となり収
束も不安定となるので、入口ガイドベーン11〜14お
よびディフューザベーン15〜18の角度を無次元化し
1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元ディ
フューザベーンβで代表して、制御操作の簡素化をはか
っている。
遠心圧縮機について制御するようにしているが、ベーン
角度制御に際して各段における入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を別個独立に
制御するとその制御操作が極めて複雑かつ煩雑となり収
束も不安定となるので、入口ガイドベーン11〜14お
よびディフューザベーン15〜18の角度を無次元化し
1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元ディ
フューザベーンβで代表して、制御操作の簡素化をはか
っている。
まず、第5図(a)、(b)により無次元入口ガイドベ
ーン角度αおよび無次元ディフューザベーンβの定義お
よび意味について簡単に説明する。−般に遠心圧縮機の
特性として、第5図(、)に示すような流量−吐出圧(
Q−P)曲線がある。遠心圧縮機が単段であれば、当然
、特性曲線は1つだけであるので、入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度を無次元化する必要はな
いが、多段遠心圧縮機の場合、第5図(b)に示すよう
に、各段の遠心圧縮機ごとに特性曲線は異なる。
ーン角度αおよび無次元ディフューザベーンβの定義お
よび意味について簡単に説明する。−般に遠心圧縮機の
特性として、第5図(、)に示すような流量−吐出圧(
Q−P)曲線がある。遠心圧縮機が単段であれば、当然
、特性曲線は1つだけであるので、入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度を無次元化する必要はな
いが、多段遠心圧縮機の場合、第5図(b)に示すよう
に、各段の遠心圧縮機ごとに特性曲線は異なる。
そこで、圧力(吐出圧P)が装置側抵抗によりほぼ一定
の場合に、各入口ガイドベーン11〜14の角度を、各
段の遠心圧縮機4〜7の運転流量Q1〜Q4が設計流量
Qo(=01)に対して同−比の相似運転流量となるよ
うな1つの無次元入口ガイドベーン角度αとして表すと
ともに、各ディフューザベーン15〜18も、各段の遠
心圧縮機4〜7の運転流量Q1〜Q4が設計流量Qo(
=Ql)に対して同−比の相似運転流量となるような1
つの無次元ディフューザベーン角度βとして表す。
の場合に、各入口ガイドベーン11〜14の角度を、各
段の遠心圧縮機4〜7の運転流量Q1〜Q4が設計流量
Qo(=01)に対して同−比の相似運転流量となるよ
うな1つの無次元入口ガイドベーン角度αとして表すと
ともに、各ディフューザベーン15〜18も、各段の遠
心圧縮機4〜7の運転流量Q1〜Q4が設計流量Qo(
=Ql)に対して同−比の相似運転流量となるような1
つの無次元ディフューザベーン角度βとして表す。
即ち、第5図(b)において、ディフューザベーン15
〜18の角度を設計値一定とし各段の圧力比配分を不変
とし、ある段の設計吐出圧PDを一定とすると、各入口
ガイドベーン11〜14の角度について流量Q1〜Q4
が定まる。これらの設計流量Qo(=Q1)に対する比
Q2/Ql(Q3/Ql、Q4/Ql)が同一となるよ
うな各段の入口ガイドベーン11〜14の角度(GV、
〜GV4)を、次式(1)のような無次元入口ガイドベ
ーン角度αとして表す。
〜18の角度を設計値一定とし各段の圧力比配分を不変
とし、ある段の設計吐出圧PDを一定とすると、各入口
ガイドベーン11〜14の角度について流量Q1〜Q4
が定まる。これらの設計流量Qo(=Q1)に対する比
Q2/Ql(Q3/Ql、Q4/Ql)が同一となるよ
うな各段の入口ガイドベーン11〜14の角度(GV、
〜GV4)を、次式(1)のような無次元入口ガイドベ
ーン角度αとして表す。
α=に、α・(α。/α。。−1)・・・(1)ここで
、αβはn段目の入口ガイドベーンの角度、αnoはn
段目の入口ガイドベーン基準角度。
、αβはn段目の入口ガイドベーンの角度、αnoはn
段目の入口ガイドベーン基準角度。
Koαはn段目の運転流量が設計流量Qoに対して各段
相似運転流量になるように決められるn段目の入口ガイ
ドベーン角度の係数である。
相似運転流量になるように決められるn段目の入口ガイ
ドベーン角度の係数である。
また、この無次元入口ガイドベーン角度αと全く同様に
して、各段のディフューザベーン15〜18の角度も、
次式(2)のような無次元ディフューザベーン角度βと
して表す。
して、各段のディフューザベーン15〜18の角度も、
次式(2)のような無次元ディフューザベーン角度βと
して表す。
β=に、β・(βn/βn−1) ・・(2)ここで
、βnはn段目のディフューザベーンの角度、βn0は
n段目のディフューザベーン基準角度、K、βはn段目
の運転流量が設計流量Qoに対して各段相似運転流量に
なるように決められるn段目のディフューザベーン角度
の係数である。
、βnはn段目のディフューザベーンの角度、βn0は
n段目のディフューザベーン基準角度、K、βはn段目
の運転流量が設計流量Qoに対して各段相似運転流量に
なるように決められるn段目のディフューザベーン角度
の係数である。
そして、ベーン制御演算部30の制御量演算部30aに
おいて、予め、入口ガイドベーン11〜14およびディ
フューザベーン15〜18の角度を上述のように定義さ
れる1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元
ディフューザベーン角度βとしてそれぞれ表しておき、
この後、第4図に示すようなフローに従い、これらの無
次元ベーン角度α、βにより決まる無次元ベーン角度平
面αβ上においてベーン角度の制御量を決定する。
おいて、予め、入口ガイドベーン11〜14およびディ
フューザベーン15〜18の角度を上述のように定義さ
れる1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元
ディフューザベーン角度βとしてそれぞれ表しておき、
この後、第4図に示すようなフローに従い、これらの無
次元ベーン角度α、βにより決まる無次元ベーン角度平
面αβ上においてベーン角度の制御量を決定する。
前述したようにステップA6.B6.B9.C3におい
てベーン角度制御モードになると、本実施例では、ベー
ン角度制御演算部30の制御量演算部30aで第4図に
示すフローが開始され、まず。
てベーン角度制御モードになると、本実施例では、ベー
ン角度制御演算部30の制御量演算部30aで第4図に
示すフローが開始され、まず。
無次元ベーン角度平面αβ上において、第6図(、)に
示すように、現在のベーン位置Aの近傍に同A点を含む
適当な3点A、B、Cを選択する(ステップD1)、そ
して、選択した3点A、B、Cについて、操作量演算部
30bおよび駆動装置19a〜19hにより、実際に入
口ガイドベーン11〜14およびディフューザベーン1
5〜18を駆動し、各点A、B、Cにおける流ff1Q
および効率ηを実測する(ステップD2)。ここで、流
量Qは、流量センサ20により検出され中央制御演算部
31を介して制御量演算部30aに入力される一方、効
率ηは、センサ20〜22からの検出信号をもとに中央
制御演算部31において演算されてから制御量演算部3
0aに入力される。
示すように、現在のベーン位置Aの近傍に同A点を含む
適当な3点A、B、Cを選択する(ステップD1)、そ
して、選択した3点A、B、Cについて、操作量演算部
30bおよび駆動装置19a〜19hにより、実際に入
口ガイドベーン11〜14およびディフューザベーン1
5〜18を駆動し、各点A、B、Cにおける流ff1Q
および効率ηを実測する(ステップD2)。ここで、流
量Qは、流量センサ20により検出され中央制御演算部
31を介して制御量演算部30aに入力される一方、効
率ηは、センサ20〜22からの検出信号をもとに中央
制御演算部31において演算されてから制御量演算部3
0aに入力される。
ステップD3においては、無次元ベーン角度平面αβ上
で、第1回目の基本点A−Cを取り囲むように第1回目
の複数(本実施例では9個)の外挿点■〜■を展開して
設定する。そして、各外挿点■〜■における流量および
効率を、基本点A−Cにおける実流量および実効率から
予測する(ステップD4)。
で、第1回目の基本点A−Cを取り囲むように第1回目
の複数(本実施例では9個)の外挿点■〜■を展開して
設定する。そして、各外挿点■〜■における流量および
効率を、基本点A−Cにおける実流量および実効率から
予測する(ステップD4)。
つまり、前述したように、流量Qおよび効率ηには、回
転数ごとに第7図に示すような特性曲面(流量について
はQ、>Q、>Q、>Q、、効率についてはη。〉η□
〉η2〉η、)があり、3つの基本点A−Cにおける実
流量および実効率から、それぞれ第7図に示す特性曲面
に対応する流量特性曲面および効率特性曲面を、平面近
似あるいは曲面近似により推定する。ついで、この推定
された特性曲面をもとに、各外挿点■〜■における流量
および効率を予測するのである。
転数ごとに第7図に示すような特性曲面(流量について
はQ、>Q、>Q、>Q、、効率についてはη。〉η□
〉η2〉η、)があり、3つの基本点A−Cにおける実
流量および実効率から、それぞれ第7図に示す特性曲面
に対応する流量特性曲面および効率特性曲面を、平面近
似あるいは曲面近似により推定する。ついで、この推定
された特性曲面をもとに、各外挿点■〜■における流量
および効率を予測するのである。
ところで、無次元ベーン角度平面αβ上において、一般
に流量Qおよび効率ηは、圧縮機回転数ごとに第7図に
示すような傾向(特性曲面:Q。。
に流量Qおよび効率ηは、圧縮機回転数ごとに第7図に
示すような傾向(特性曲面:Q。。
Q、、 Q、、 Q、は等流量線、η。、η1.η2.
η。
η。
は等効率線)をもっている、特に、図中、流量について
はQ、>Q、>Q、>Q、の関係があり、ベーン角度α
、βが大きくなれば必ず流量は増加するというベーン角
度と流量増減との関係があるので、この関係を予め制御
量演算部30aに設定して記憶させておき、ステップD
2において実測された流量値の信頼性の検証をステップ
D5.D6により行なう。
はQ、>Q、>Q、>Q、の関係があり、ベーン角度α
、βが大きくなれば必ず流量は増加するというベーン角
度と流量増減との関係があるので、この関係を予め制御
量演算部30aに設定して記憶させておき、ステップD
2において実測された流量値の信頼性の検証をステップ
D5.D6により行なう。
即ち、第6図(a)に示す第1回目の基本点A〜Cにつ
いては上記関係から基本点AとBとでは必ず点Bにおけ
る流量の方が点Aにおける流量よりも大きくなることが
明らかであるから、ステップD2による各基本点A−C
の実計測流量のうち、基本点AとBとを予め記憶されて
いる流量増減関係と比較しくステップD5)、その増減
関係が逆転している場合には、比較結果が論理矛盾を起
こすものであると判定しくステップDB)、流量センサ
20による計測誤差が大きいと判断して、この実計測流
量に基づくデータ取り込みをキャンセルし。
いては上記関係から基本点AとBとでは必ず点Bにおけ
る流量の方が点Aにおける流量よりも大きくなることが
明らかであるから、ステップD2による各基本点A−C
の実計測流量のうち、基本点AとBとを予め記憶されて
いる流量増減関係と比較しくステップD5)、その増減
関係が逆転している場合には、比較結果が論理矛盾を起
こすものであると判定しくステップDB)、流量センサ
20による計測誤差が大きいと判断して、この実計測流
量に基づくデータ取り込みをキャンセルし。
再度実計測流量を求めるべくステップD2に戻る。
また、上記比較結果が論理矛盾を起こすものでないと判
定された場合(ステップD6)には、次のステップD7
へ移る。このようにして、実計測流量の信頼性を検証す
ることにより、制御実行中に計測された流量の変動や計
測上の誤差等のために目標流量の方向を見失うことなく
、ベーン角度制御を行なえるようになる。
定された場合(ステップD6)には、次のステップD7
へ移る。このようにして、実計測流量の信頼性を検証す
ることにより、制御実行中に計測された流量の変動や計
測上の誤差等のために目標流量の方向を見失うことなく
、ベーン角度制御を行なえるようになる。
そして、ステップD6において上記比較結果が論理矛盾
を起こすものでないと判定された場合には、ステップD
7において、上記の第1回目の外挿点■〜■の中から、
予測された流量が目標流量Qpに近く且つ予測された効
率が高い外挿点を選択する。
を起こすものでないと判定された場合には、ステップD
7において、上記の第1回目の外挿点■〜■の中から、
予測された流量が目標流量Qpに近く且つ予測された効
率が高い外挿点を選択する。
次に、ステップD8において、ステップD7により選択
された外挿点がサージング領域に入るものか否かの判定
を行なう、サージング領域は、第7図に示すように、圧
縮機回転数ごとに無次元ベーン角度平面αβ上において
サージング防止ラインSLにより規定することができる
(サージング防止ラインSLの斜線側部分)。従って、
制御量演算部30aにおいて、サージング領域を規定す
るサージング防止ラインSLを、圧縮機回転数ごとに無
次元ベーン角度α、βの関数として予め設定して記憶さ
せておき、ステップD7により外挿点が選択されるたび
に、その外挿点が、サージング防止ラインSLを越えて
サージング領域に入るか否かをチエツクするのである。
された外挿点がサージング領域に入るものか否かの判定
を行なう、サージング領域は、第7図に示すように、圧
縮機回転数ごとに無次元ベーン角度平面αβ上において
サージング防止ラインSLにより規定することができる
(サージング防止ラインSLの斜線側部分)。従って、
制御量演算部30aにおいて、サージング領域を規定す
るサージング防止ラインSLを、圧縮機回転数ごとに無
次元ベーン角度α、βの関数として予め設定して記憶さ
せておき、ステップD7により外挿点が選択されるたび
に、その外挿点が、サージング防止ラインSLを越えて
サージング領域に入るか否かをチエツクするのである。
選択された外挿点がサージング領域内のものである場合
には、今回選択した外挿点以外の外挿点の中から、予測
された流量が目標流量Qpに近く且つ予測された効率が
高いものを選択してから(ステップD9)、再びステッ
プD8において、その外挿点が、サージング領域に入る
か否かをチエツクする。これを繰り返すことにより、サ
ージング領域内にある外挿点以外の外挿点の中から目標
流量Qpに近く且つ高効率の外挿点を選択する。
には、今回選択した外挿点以外の外挿点の中から、予測
された流量が目標流量Qpに近く且つ予測された効率が
高いものを選択してから(ステップD9)、再びステッ
プD8において、その外挿点が、サージング領域に入る
か否かをチエツクする。これを繰り返すことにより、サ
ージング領域内にある外挿点以外の外挿点の中から目標
流量Qpに近く且つ高効率の外挿点を選択する。
このようにして、ベーン角度制御に伴ってサージングが
発生するのを確実に防止できる。
発生するのを確実に防止できる。
目標流量に近く且つ高効率の外挿点でサージング領域に
入らないものが選択されると[ここでは第6図(a)に
おける外挿点のが選択されたものとするコ、この外挿点
■の座標である1組の無次元入口ガイドベーン角度αお
よび無次元ディフューザベーン角度βを、各段における
実際の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザ
ベーン15〜18の角度に変換する(ステップDIO)
。
入らないものが選択されると[ここでは第6図(a)に
おける外挿点のが選択されたものとするコ、この外挿点
■の座標である1組の無次元入口ガイドベーン角度αお
よび無次元ディフューザベーン角度βを、各段における
実際の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザ
ベーン15〜18の角度に変換する(ステップDIO)
。
つまり、前述した(1)、 (2)式から、実際に操作
すべきベーン角度α。、βn(本実施例ではn=1〜4
)を求めるのである。
すべきベーン角度α。、βn(本実施例ではn=1〜4
)を求めるのである。
無次元ベーン角度α、βから実際のベーン角度αn、β
。を求めるステップDIOにおいては、遠心圧縮機4〜
7のいずれかにおいて運転点のバラツキを生じる外乱を
検出した場合、次のようにして、外乱を生じた段の遠心
圧縮機における運転流量の相似運転流量からの偏差を修
正することができる。
。を求めるステップDIOにおいては、遠心圧縮機4〜
7のいずれかにおいて運転点のバラツキを生じる外乱を
検出した場合、次のようにして、外乱を生じた段の遠心
圧縮機における運転流量の相似運転流量からの偏差を修
正することができる。
各段の運転特性(ヘッドH1次段の吸込流量Q2゜)は
、一般に次式のように表される。
、一般に次式のように表される。
n=に・R−T、・((P2/Pi)に〜1)/(に−
1)・・・(3) Q2.oc 1 /p2・−・(4) ここで、Xは比熱比、Rはガス定数、T1は吸込温度、
P□は吸込圧力、P2は吐出圧力である。
1)・・・(3) Q2.oc 1 /p2・−・(4) ここで、Xは比熱比、Rはガス定数、T1は吸込温度、
P□は吸込圧力、P2は吐出圧力である。
各段が設計流量に対して相似運転流量となるように、各
段の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベ
ーン15〜18の角度が、無次元ベーン角度α、βから
(1)、 (2)式により求められ°操作量として与え
られていても、外乱により、例えばある段の吸込温度の
みが相対的に低くなったとすると、外乱を生じた遠心圧
縮機のヘッド(吸込圧力)Hは変わらないので、(3)
式より吐出圧力P2が大きくなる。その結果、(4)式
より次段の吸込流量Q2I、は減少し、相似運転流量が
変化することになる。
段の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベ
ーン15〜18の角度が、無次元ベーン角度α、βから
(1)、 (2)式により求められ°操作量として与え
られていても、外乱により、例えばある段の吸込温度の
みが相対的に低くなったとすると、外乱を生じた遠心圧
縮機のヘッド(吸込圧力)Hは変わらないので、(3)
式より吐出圧力P2が大きくなる。その結果、(4)式
より次段の吸込流量Q2I、は減少し、相似運転流量が
変化することになる。
このように外乱が生じることにより、各段が設計流量に
対して相似運転流量であることが変化してしまい、運転
点のマツチング不良から効率の低下やある段のみが早く
サージングを起こすといった現象が生じて、運転範囲が
狭くなってしまう。
対して相似運転流量であることが変化してしまい、運転
点のマツチング不良から効率の低下やある段のみが早く
サージングを起こすといった現象が生じて、運転範囲が
狭くなってしまう。
そこで、(5)、 (6)式のように、検出された外乱
に基づき外乱を打ち消すために全ての段における入口ガ
イドベーンおよびディフューザベーンの無次元補正Jt
[Knα・At・(ant/ano)等]を求め、各無
次元補正量を、無次元入口ガイドベーン角度αおよび無
次元ディフューザベーン角度βに付加して得られる(5
)、 (6)式から、外乱を生じた段における入口ガイ
ドベーンおよびディフューザベーンの角度α。、βnを
求めるのである。
に基づき外乱を打ち消すために全ての段における入口ガ
イドベーンおよびディフューザベーンの無次元補正Jt
[Knα・At・(ant/ano)等]を求め、各無
次元補正量を、無次元入口ガイドベーン角度αおよび無
次元ディフューザベーン角度βに付加して得られる(5
)、 (6)式から、外乱を生じた段における入口ガイ
ドベーンおよびディフューザベーンの角度α。、βnを
求めるのである。
α=Knα・(αn/αno+At(cznt/αn。
)+A2・(cznRo/(zna)÷・・・−1)・
・・(5) β=Knβ・(βn/βn0÷B1・(βnt/β。。
・・(5) β=Knβ・(βn/βn0÷B1・(βnt/β。。
)+13.・(βnRI+/βno)”・・−1)・・
・(6) ユニで、αntはn段目の吸込温度による外乱補正量、
αnRHはn段目の湿度による外乱補正量、βntはn
段目の吸込温度による外乱補正量、βnRHはn段目の
湿度による外乱補正量、A□、A2.B□。
・(6) ユニで、αntはn段目の吸込温度による外乱補正量、
αnRHはn段目の湿度による外乱補正量、βntはn
段目の吸込温度による外乱補正量、βnRHはn段目の
湿度による外乱補正量、A□、A2.B□。
B2は係数である。
このようにして、目標流量Qpに近く且つ高効率の外挿
点を探索している際においても、外乱を生じた遠心圧縮
機における運転流量の相似運転流量からの偏差を修正す
ることができ、さらにこの修正により、各段における流
量を設計流量に対して常に相似π転流量とすることがで
きる。
点を探索している際においても、外乱を生じた遠心圧縮
機における運転流量の相似運転流量からの偏差を修正す
ることができ、さらにこの修正により、各段における流
量を設計流量に対して常に相似π転流量とすることがで
きる。
以上のようにして、外乱を生じた段がある場合には(5
)、 (6)式により、また、外乱を生じた段がない場
合ついては(5)、 (6)式は(1)、 (2)式と
なり、1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次
元ディフューザベーン角度βから実際の入ロガイト/<
−ン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度が求められ、得られた角度に応じてベーン角度制御
演算部30の操作量演算部30bから駆動装置19a〜
19hへ制御信号を出力して、入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を駆動制御す
る(ステップD11)。
)、 (6)式により、また、外乱を生じた段がない場
合ついては(5)、 (6)式は(1)、 (2)式と
なり、1組の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次
元ディフューザベーン角度βから実際の入ロガイト/<
−ン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
角度が求められ、得られた角度に応じてベーン角度制御
演算部30の操作量演算部30bから駆動装置19a〜
19hへ制御信号を出力して、入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を駆動制御す
る(ステップD11)。
この後、以上のベーン駆動制御により変更された流量Q
と、目標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容
値ΔQVよりも小さいか否か判定して(ステップD12
)、その流量差が流量許容値ΔQvよりも小さければ、
その時点でベーン角度制御を終了する一方、上記流量差
が流量許容値ΔQv以上であれば、再びステップD3に
戻り新たな基本点を3点選択して、これらの基本点を取
り囲むように展開される第2回目の外挿点について、上
述と同様にステップD1〜D12を実行する。
と、目標流量Qpとの差がベーン角度制御での流量許容
値ΔQVよりも小さいか否か判定して(ステップD12
)、その流量差が流量許容値ΔQvよりも小さければ、
その時点でベーン角度制御を終了する一方、上記流量差
が流量許容値ΔQv以上であれば、再びステップD3に
戻り新たな基本点を3点選択して、これらの基本点を取
り囲むように展開される第2回目の外挿点について、上
述と同様にステップD1〜D12を実行する。
ここで、第2回目に選択される基本点は、第6図(a)
に示すように、第1回目の実測点のうちの1点Aと、第
1回目に選択されステップD12において入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18を
操作した後に流量、効率を実測した外挿点であった実測
点■と、第1回目の外挿点のうち残りの外挿点から選ば
れたもの■との3点とし、これらの基本点のまわりに、
第1回目の外挿点■、■、■、実測点B、Cおよび新た
な外挿点p、〜p4の9点に相当する位置での流量、効
率を基本点A、実測点の、外挿点■の値を基に予測する
。
に示すように、第1回目の実測点のうちの1点Aと、第
1回目に選択されステップD12において入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18を
操作した後に流量、効率を実測した外挿点であった実測
点■と、第1回目の外挿点のうち残りの外挿点から選ば
れたもの■との3点とし、これらの基本点のまわりに、
第1回目の外挿点■、■、■、実測点B、Cおよび新た
な外挿点p、〜p4の9点に相当する位置での流量、効
率を基本点A、実測点の、外挿点■の値を基に予測する
。
このようにして、ステップD12における条件が満たさ
れるまで、入口ガイドベーン11〜14およびディフュ
ーザベーン15〜18を操作し、流量、効率を実測しそ
の後基本点のまわりに外挿点を展開して、目標流量Qp
に近く且つ高効率の外挿点を求めてベーン角度制御を行
なうのである。
れるまで、入口ガイドベーン11〜14およびディフュ
ーザベーン15〜18を操作し、流量、効率を実測しそ
の後基本点のまわりに外挿点を展開して、目標流量Qp
に近く且つ高効率の外挿点を求めてベーン角度制御を行
なうのである。
なお、上記実施例では、基本点のまわりにおける外挿点
の展開を、第6図(a)に示すように、9個の1次外挿
点のみとしているが、第6図(b)に示すように、9個
の1次外挿点のまわりにさらに15個の2次外挿点を選
択して、これらの外挿点についても流量および効率を予
測するようにしてもよい、ただし、実測点の個数を本実
施例では3個としているが、これに限定されるものでは
なく、4個以上であってもよい、また、外挿点の展開の
仕方も第6図(a)、(b)に示すようなものに限定さ
れるものではなく、外挿点の範囲を任意に変化させても
よい。
の展開を、第6図(a)に示すように、9個の1次外挿
点のみとしているが、第6図(b)に示すように、9個
の1次外挿点のまわりにさらに15個の2次外挿点を選
択して、これらの外挿点についても流量および効率を予
測するようにしてもよい、ただし、実測点の個数を本実
施例では3個としているが、これに限定されるものでは
なく、4個以上であってもよい、また、外挿点の展開の
仕方も第6図(a)、(b)に示すようなものに限定さ
れるものではなく、外挿点の範囲を任意に変化させても
よい。
また1本実施例では1例えば、最も単純な例として、圧
縮機回転数RPMIで、無次元ベーン角度平面上の(α
、β)=(α1.β、)のa点において流量がQoであ
る運転状態から、目標流量Q2へ減量する場合には、第
3図(a)のフローに従い、まず1回転数制御モード(
2段階制御機能における1次制御)により予め設定され
ている最小回転数RPM2まで圧縮機回転数を減少させ
て、流量を第7図に示すようなαβ平面上のa点(α□
、β、)とした後、ベーン角度制御モードにより(第4
図のフローに従う)、a点から目標流量Q2に近く且つ
高効率η、の5点(α2.β2)が探索されて、流量の
減量変更がなされるのである。
縮機回転数RPMIで、無次元ベーン角度平面上の(α
、β)=(α1.β、)のa点において流量がQoであ
る運転状態から、目標流量Q2へ減量する場合には、第
3図(a)のフローに従い、まず1回転数制御モード(
2段階制御機能における1次制御)により予め設定され
ている最小回転数RPM2まで圧縮機回転数を減少させ
て、流量を第7図に示すようなαβ平面上のa点(α□
、β、)とした後、ベーン角度制御モードにより(第4
図のフローに従う)、a点から目標流量Q2に近く且つ
高効率η、の5点(α2.β2)が探索されて、流量の
減量変更がなされるのである。
さらに、本発明の方法を適用した本実施例の装置による
効果を第8図により説明する。第8図は吐出圧カ一定と
して各制御方式での流量−効率特性を示すグラフであり
、この第8図に示すように、回転数制御のみでは、効率
はよいが流量範囲が小さい、入口ガイドベーンの角度制
御にのみでは、曲線L1で示すように、流量範囲は回転
数制御のみの場合よりも増加するが小流量側で効率が低
下する。ディフュザーベーンの角度制御のみでは。
効果を第8図により説明する。第8図は吐出圧カ一定と
して各制御方式での流量−効率特性を示すグラフであり
、この第8図に示すように、回転数制御のみでは、効率
はよいが流量範囲が小さい、入口ガイドベーンの角度制
御にのみでは、曲線L1で示すように、流量範囲は回転
数制御のみの場合よりも増加するが小流量側で効率が低
下する。ディフュザーベーンの角度制御のみでは。
曲線L2で示すように、流量範囲は大きいが効率の低下
が著しい。
が著しい。
また、入口ガイドベーンおよびディフュザーベーンの角
度制御を組み合わせたもの、あるいは。
度制御を組み合わせたもの、あるいは。
回転数制御と入口ガイドベーンの角度制御とを組み合わ
せたものでは、それぞれ曲線り、、L4で示すように、
いずれも流量範囲は大きいがやはり小流量での効率低下
を免れることはできない。
せたものでは、それぞれ曲線り、、L4で示すように、
いずれも流量範囲は大きいがやはり小流量での効率低下
を免れることはできない。
従って1回転数制御と入口ガイドベーンおよびディフュ
ザーベーンの角度制御とを組み合わせることにより、曲
線L5で示すように、流量範囲を大きくとりながら、小
流量側においても極めて高い効率を得ることができるの
である。
ザーベーンの角度制御とを組み合わせることにより、曲
線L5で示すように、流量範囲を大きくとりながら、小
流量側においても極めて高い効率を得ることができるの
である。
以上のように、本実施例の方法によれば、流量・Qを目
標流量Qpに維持する際、流量Qが目標流量QPから微
少にずれただけの時には、入口ガイドベーン11〜14
およびディフューザベーン15〜18の角度調整により
流量調整が行なわれ修正される一方、緩やかな環境変化
が続いたために、修正流量の積算値ΣΔQが流量許容値
ΔQ RPM以上になると、回転数調整により流量修正
を行なうようにしたので、常に効率よく目標流量QPを
維持できるようになる。
標流量Qpに維持する際、流量Qが目標流量QPから微
少にずれただけの時には、入口ガイドベーン11〜14
およびディフューザベーン15〜18の角度調整により
流量調整が行なわれ修正される一方、緩やかな環境変化
が続いたために、修正流量の積算値ΣΔQが流量許容値
ΔQ RPM以上になると、回転数調整により流量修正
を行なうようにしたので、常に効率よく目標流量QPを
維持できるようになる。
また、本実施例によれば、入口ガイドベーン11〜14
およびディフューザベーン15〜18の角度制御による
流量制御に際し、効率を最高にする操作点を直接探索し
ながら求めるようにしたので、従来手段のように予めベ
ーン角度の組合せをプログラムする必要が全くなく、常
に高効率を保持しながら目標流量Qpに近づくように最
小操作回数で流量制御を行なえる利点がある。
およびディフューザベーン15〜18の角度制御による
流量制御に際し、効率を最高にする操作点を直接探索し
ながら求めるようにしたので、従来手段のように予めベ
ーン角度の組合せをプログラムする必要が全くなく、常
に高効率を保持しながら目標流量Qpに近づくように最
小操作回数で流量制御を行なえる利点がある。
また1本実施例によれば、サージング領域内にある外挿
点以外のものから目標流量Qpに近く且つ高効率の点を
選択できるようにしたので、ベーン角度制御に伴ってサ
ージングが発生するのを確実に防止できるほか、実測さ
れた流量に論理矛盾がある場合には、計測誤差が大きい
と判断するようにしたので、検出流量値さらには制御方
法の信頼性を高めることになるのである。
点以外のものから目標流量Qpに近く且つ高効率の点を
選択できるようにしたので、ベーン角度制御に伴ってサ
ージングが発生するのを確実に防止できるほか、実測さ
れた流量に論理矛盾がある場合には、計測誤差が大きい
と判断するようにしたので、検出流量値さらには制御方
法の信頼性を高めることになるのである。
また、本実施例によれば、駆動機2の回転数制御を1次
制御として含む2段階制御機能による制御と、入口ガイ
ドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜1
8の角度制御とを適宜選択して行なうことにより、広い
流量範囲に亘って極めて高い運転効率で流量制御を行な
えるほか、流量制御を行なう場合1回転数が設定値より
も大きいときには1回転数制御により効率良く大きなス
テップでの流量制御(1次制御)が行なわれ、流量を目
標流量に近づけてから、ベーン角度制御(2次制御)に
より目標流量かつ高効率点を探索することができ、高効
率を保ちながら流量制御を行なえる利点もある。
制御として含む2段階制御機能による制御と、入口ガイ
ドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜1
8の角度制御とを適宜選択して行なうことにより、広い
流量範囲に亘って極めて高い運転効率で流量制御を行な
えるほか、流量制御を行なう場合1回転数が設定値より
も大きいときには1回転数制御により効率良く大きなス
テップでの流量制御(1次制御)が行なわれ、流量を目
標流量に近づけてから、ベーン角度制御(2次制御)に
より目標流量かつ高効率点を探索することができ、高効
率を保ちながら流量制御を行なえる利点もある。
さらに1本実施例では、多段遠心圧縮機について、1組
の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元ディフュ
ーザベーン角度βを用いることにより、多数ある制御対
象としての入口ガイドベーン11〜14およびディフュ
ーザベーン15〜18の角度を1組のものとして扱うこ
とができるようになるので、制御の複雑化を招くことな
く。
の無次元入口ガイドベーン角度αおよび無次元ディフュ
ーザベーン角度βを用いることにより、多数ある制御対
象としての入口ガイドベーン11〜14およびディフュ
ーザベーン15〜18の角度を1組のものとして扱うこ
とができるようになるので、制御の複雑化を招くことな
く。
極めて容易に多段遠心圧縮機の制御を行なうことができ
るほか、各段について良好なマツチング状態を得ること
ができ、広い運転範囲および高効率運転を実現でき・る
利点もある。
るほか、各段について良好なマツチング状態を得ること
ができ、広い運転範囲および高効率運転を実現でき・る
利点もある。
なお、上記実施例では、本発明の方法を多段遠心圧縮機
に適用した場合について説明しているが。
に適用した場合について説明しているが。
本発明の方法は単段の遠心圧縮機にも適用でき、この場
合、上述したような無次元ベーン角度を用いることなく
、上記実施例と同様の効果が得られる。
合、上述したような無次元ベーン角度を用いることなく
、上記実施例と同様の効果が得られる。
[発明の効果]
以上のように、本発明の遠心圧縮機の制御方法によれば
、流量が所定流量から微少にずれただけの時には、入口
ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度調整によ
り流量調整が行なわれて修正される一方、修正流量の積
算流量が最少単位流量以上になると、回転数調整により
流量修正を行なうようにしたので、緩やかな環境変化に
伴い流量が微少に変化し続けても、常に効率よく所定流
量を維持できる効果がある。
、流量が所定流量から微少にずれただけの時には、入口
ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度調整によ
り流量調整が行なわれて修正される一方、修正流量の積
算流量が最少単位流量以上になると、回転数調整により
流量修正を行なうようにしたので、緩やかな環境変化に
伴い流量が微少に変化し続けても、常に効率よく所定流
量を維持できる効果がある。
第1〜8図は本発明の一実施例としての遠心圧縮機の制
御方法を示すもので、第1図はそのフローチャート、第
2図は本方法の適用を受ける多段遠心圧縮機およびその
制御装置の構成を示すブロック図、第3図(a)は上記
制御装置の流量減量要求時における制御手順を説明する
ためのフローチャート、第3図(b)は上記制御装置の
流量増量要求時における制御手順を説明するためのフロ
ーチャート、第4図はその入口ガイドベーンおよびディ
フューザベーンの角度制御手順を詳細に説明するための
フローチャート、第5図(a)、(b)はいずれも無次
元入口ガイドベーン角度および無次元ディフューザベー
ン角度を説明するための流量−吐出圧特性を示すグラフ
、第6図(a)、(b)はいずれも入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度制御手順における外挿法
を説明するための無次元ベーン角度平面、第7図は無次
元ベーン角度平面上における流量特性曲面、効率特性曲
面およびサージング領域を示すグラフ、第8図は本実施
例の装置の効果を説明するための流量−効率特性を示す
グラフであり、第9図は一般的な多段遠心圧縮機を示す
ブロック図、第10.11図はいずれも従来の多段遠心
圧縮機の制御手段を説明するためのフローチャートであ
る。 図において、1−遠心圧縮機、2・−・・駆動機、4〜
7−圧縮機、8〜1〇−中間冷却器、11〜14・・−
人口ガイドベーン、15〜18−ディフューザベーン、
19 a 〜l 9 h ・−駆動装置、20・−流量
センサ、21−温度センサ、22−圧力センサ、24・
−回転数センサ、27−・−湿度センサ、28−制御装
置、29一回転数制御演算部、29a−一制御量演算部
、29b・−操作量演算部、30−ベーン角度制御演算
部、30a−制御量演算部、30b−操作量演算部、3
1−中央制御演算部。 32・−制御指令入力部。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所
御方法を示すもので、第1図はそのフローチャート、第
2図は本方法の適用を受ける多段遠心圧縮機およびその
制御装置の構成を示すブロック図、第3図(a)は上記
制御装置の流量減量要求時における制御手順を説明する
ためのフローチャート、第3図(b)は上記制御装置の
流量増量要求時における制御手順を説明するためのフロ
ーチャート、第4図はその入口ガイドベーンおよびディ
フューザベーンの角度制御手順を詳細に説明するための
フローチャート、第5図(a)、(b)はいずれも無次
元入口ガイドベーン角度および無次元ディフューザベー
ン角度を説明するための流量−吐出圧特性を示すグラフ
、第6図(a)、(b)はいずれも入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度制御手順における外挿法
を説明するための無次元ベーン角度平面、第7図は無次
元ベーン角度平面上における流量特性曲面、効率特性曲
面およびサージング領域を示すグラフ、第8図は本実施
例の装置の効果を説明するための流量−効率特性を示す
グラフであり、第9図は一般的な多段遠心圧縮機を示す
ブロック図、第10.11図はいずれも従来の多段遠心
圧縮機の制御手段を説明するためのフローチャートであ
る。 図において、1−遠心圧縮機、2・−・・駆動機、4〜
7−圧縮機、8〜1〇−中間冷却器、11〜14・・−
人口ガイドベーン、15〜18−ディフューザベーン、
19 a 〜l 9 h ・−駆動装置、20・−流量
センサ、21−温度センサ、22−圧力センサ、24・
−回転数センサ、27−・−湿度センサ、28−制御装
置、29一回転数制御演算部、29a−一制御量演算部
、29b・−操作量演算部、30−ベーン角度制御演算
部、30a−制御量演算部、30b−操作量演算部、3
1−中央制御演算部。 32・−制御指令入力部。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所
Claims (1)
- 入口側および出口側にそれぞれ角度可変式の入口ガイド
ベーンおよびディフューザベーンを有する遠心圧縮機に
ついて、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベ
ーンの角度調整と上記遠心圧縮機の回転数のステップ調
整とにより上記遠心圧縮機の流量を所定流量に保持・制
御するに際し、上記遠心圧縮機の流量が上記所定流量か
ら変動した場合には、まず、上記の入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度を操作して上記遠心圧縮
機の流量を上記所定流量に且つ効率を最大にする位置に
修正するとともにその修正流量を積算し、修正流量を積
算した積算流量が上記遠心圧縮機の回転数の1ステップ
分に対応する最少単位流量以上となると、上記遠心圧縮
機の回転数を1ステップ分調整操作するとともに、上記
の入口ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度を
最高効率を与える位置に戻して、上記遠心圧縮機の流量
を上記所定流量に修正することを特徴とする遠心圧縮機
の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1580488A JPH01193097A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 遠心圧縮機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1580488A JPH01193097A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 遠心圧縮機の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01193097A true JPH01193097A (ja) | 1989-08-03 |
JPH0418160B2 JPH0418160B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=11899027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1580488A Granted JPH01193097A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 遠心圧縮機の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01193097A (ja) |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP1580488A patent/JPH01193097A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0418160B2 (ja) | 1992-03-26 |
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