JPH03199700A - Surging detector for turbo-compressor - Google Patents
Surging detector for turbo-compressorInfo
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Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ターボ圧縮機におけるサージング検出装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a surging detection device in a turbo compressor.
（従 来 技 術）
従来、ターボ圧縮機にサージングが発生した場合、この
サージングを検出して、例えば吐出圧力の高圧カットに
よりサージングを防止するようにしているが、サージン
グの検出は、例えば特公昭５８−１５８３９号公報に示
されて、また、第７図に示したように、吐出圧力の急激
な低下を検出する圧力検出器（Ｂ）を吐出管（Ａ）に介
装すると共に、予め設定した時間内に２度以上の急激な
低下があったとき、サージングと判定するサージング判
定回路（Ｃ）を設けてサージング防止装置（Ｄ）を作動
するように構成したものや、成るいは実開昭Ｅｉ３−３
１２９２号公報に示され、また、第８図に示したように
、ターボ圧縮機（Ｅ）のモータ（Ｍ）への入力電力（電
流）を測定する測定器（Ｆ）と、この測定器（Ｆ）で測
定する入力電力（電流）と吐出圧力又は風量と吐出圧力
との関係で設定する基準電力（電流）とを比較する調整
器（Ｇ）とを用い、前記入力電力（電流）と基準電力（
電流）との比較でサージングを予測してサージング防止
弁（Ｈ）を作動させるようにしたものが知られている。(Prior art) Conventionally, when surging occurs in a turbo compressor, this surging is detected and the surging is prevented by, for example, cutting the discharge pressure to a high level. As shown in Japanese Patent No. 58-15839 and as shown in FIG. A surging detection circuit (C) that determines surging when there is a sudden drop of 2 degrees or more within a certain period of time is installed, and a surging prevention device (D) is activated. Showa Ei3-3
As shown in Japanese Patent No. 1292 and as shown in FIG. A regulator (G) is used to compare the input power (current) measured in step F) with a reference power (current) set based on the relationship between discharge pressure or air volume and discharge pressure. Electric power (
A device is known in which a surging prevention valve (H) is activated by predicting surging by comparing the surging with the current.
（発明が解決しようとする課題）
所が、前記圧力検出器（Ｂ）と、この圧力検出器（Ｂ）
により検出する吐出圧力の急激な低下回数により判定す
るサージング判定回路（Ｃ）とによりサージングの検出
を行う前者のものでは、サージングが発生した後におい
てしかサージングの検出が行えないので、サージング発
生前にサージングの防止を行う制御が出来ないし、容量
制御を可能しにた容量制御式ターボ圧縮機には適用でき
ない問題があったし、また、構造が複雑でコスト高とな
る問題もあった。(Problem to be solved by the invention) However, the pressure detector (B) and this pressure detector (B)
In the former method, which detects surging by the surging judgment circuit (C), which judges based on the number of sudden drops in discharge pressure detected by surging, surging can only be detected after surging has occurred. There were problems in that it was not possible to control to prevent surging, that it could not be applied to a capacity control type turbo compressor that made capacity control possible, and that the structure was complicated and the cost was high.
また、入力電力（電流）を測定し、吐出圧力との関係で
サージングラインを予測する後者のものは、前者のｎｑ
記した問題はないが、サージングヘッドは吐出圧力のみ
ならず、吸入圧力との比にも比例関係があり、従って、
吸入圧力が変動する場合誤差が大きくなるし、また、風
量と吐出圧力との関係を基にサージングを予測する場合
、前記風量変化は入力電力（電流）の変化に近似してい
るが電圧変動によりその近似値が変化することになるの
であって、何れの場合にも誤差が生じ、正確なサージン
グの検出が行えない問題があった。In addition, the latter method, which measures input power (current) and predicts the surging line in relation to discharge pressure, is similar to the former nq
Although there is no problem mentioned above, the surging head has a proportional relationship not only with the discharge pressure but also with the ratio to the suction pressure.
If the suction pressure fluctuates, the error will increase, and when predicting surging based on the relationship between air volume and discharge pressure, the change in air volume approximates the change in input power (current), but due to voltage fluctuations. Since the approximate value changes, an error occurs in either case, making it impossible to accurately detect surging.
本発明は、ターボ圧縮機において、そのインペラー出口
の流れは、サージングラインに近づくにつれて乱れるこ
と、即ち、インペラー出口に臨むディフューザー人口部
におけるハブ側圧力と、シュラウド側圧力との差圧が増
大する現象が発生すること、換言すると、サージングラ
インから予分離れた状態で運転されている場合には、イ
ンペラー出口の流れに乱れがなく、流れが均衡している
ことから前記ディフューザー人口部におけるハブ側圧力
とンユラウド側圧力との差圧はは曵零になるが、反面サ
ージングラインに近づくと乱れが生じ、前記差圧が増大
すること、つまり前記差圧とサージングとの間には相関
関係があることを見出し、この新たな認識のもとにサー
ジングを検出しようとするもので、目的は、簡単な構造
で、しかも、吐出風量を可変とする容量制御如何に拘ら
ず、また、吸入圧力の変動に拘らず、サージングが発生
する前にサージングを正確に検出できるサージング検出
装置を提供する点にある。The present invention deals with a phenomenon in which, in a turbo compressor, the flow at the impeller outlet is disturbed as it approaches the surging line, that is, the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure in the diffuser population facing the impeller outlet increases. In other words, if the operation is performed in a state separated from the surging line, there is no turbulence in the flow at the impeller outlet and the flow is balanced, so the hub side pressure at the diffuser port will decrease. The differential pressure between the surging line and the surging side pressure becomes zero, but on the other hand, as it approaches the surging line, turbulence occurs and the differential pressure increases.In other words, there is a correlation between the differential pressure and surging. The aim is to detect surging based on this new recognition, and the purpose is to have a simple structure that can be used regardless of capacity control that makes the discharge air volume variable, and also to detect surging based on changes in suction pressure. Regardless, the object is to provide a surging detection device that can accurately detect surging before surging occurs.
（課題を解決するための手段）
本発明は、前記した新たな認識、つまりインペラー（３
）の出口に臨むディフューザー（４）の入口部における
ハブ側圧力とシュラウド側圧力との差圧とサージングと
が相関している認識をもとに、前記ディフューザー（４
）における入口近くのハブ側圧力とシュラウド側圧力と
の差圧を検出する差圧検出器（１３）と、この検出器（
１３）で検出する前記差圧がサージング発生時の差圧よ
り低い設定差圧になったとき、サージング信号を出力す
る出力部（１４）とにより構成したのである。(Means for Solving the Problems) The present invention achieves the above-mentioned new recognition, that is, the impeller (3
Based on the recognition that surging is correlated with the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure at the inlet of the diffuser (4) facing the outlet of the diffuser (4),
), a differential pressure detector (13) detects the differential pressure between the hub side pressure near the inlet and the shroud side pressure, and this detector (
The output section (14) outputs a surging signal when the differential pressure detected in step 13) becomes a set differential pressure lower than the differential pressure at the time of occurrence of surging.
（作 用 ）
サージングライン上にわける前記ハブ側圧力とシュラウ
ド側圧力との差圧を実験値で求めると、第４図に示した
ように、ベーン開度を例えば、１０％、２０％、４０％
、及び８０％に変化させても、１００％容量の場合と殆
ど変わらず、例えば０．２８ｋｇ／ｃＪとなるのである
。(Function) When the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure divided on the surging line is obtained from experimental values, as shown in Fig. 4, the vane opening degree is changed to 10%, 20%, 40%, etc. %
Even if the capacity is changed to , and 80%, it is almost the same as the case of 100% capacity, for example, 0.28 kg/cJ.
従って、この差圧を検出することにより、前記した容量
制御に応じたサージングポイントの検出ができるのであ
って、前記出力部（１４）で設定する設定差圧を、サー
ジング発生時の差圧より低い、例えば０．２６ｋｇ／ｃ
Ｊに設定することにより、サージングの発生前において
運転容量如何に拘らずサージングの発生を予防的に検出
できのである。Therefore, by detecting this differential pressure, it is possible to detect the surging point according to the capacity control described above, and the set differential pressure set by the output section (14) is set to be lower than the differential pressure when surging occurs. , for example 0.26kg/c
By setting it to J, the occurrence of surging can be detected preventively before surging occurs, regardless of the operating capacity.
また、前記差圧によりサージングの検出を行うものであ
り、サージングライン上の差圧は吸入圧力の変動によっ
て変化することがないことから、吸入圧力の変動の影響
を受ることなく正確なサージングの検出が可能となるの
である。In addition, surging is detected based on the differential pressure, and since the differential pressure on the surging line does not change due to fluctuations in suction pressure, accurate surging can be detected without being affected by fluctuations in suction pressure. This makes detection possible.
（実 施 例 ）
第１図に示したターボ圧縮機の基本構造は既知の通りで
あって、ハウジング（１）の中心部にモータ（図示せず
）に連動するギヤマウント組体（２）を介してハブ（３
ａ）をもったインペラ（３）を駆動回転可能に支持する
と共に、このインペラ（３）の出口（３ｂ）に、ハブ側
入口部とシュラウド側入口部とをもったディフューザー
（４）を臨ませ、また、前記インペラ（３）の入口（３
ｂ）側にはガイドベーン（５）をモータ（６）により風
量調節可能に内装したものである。(Example) The basic structure of the turbo compressor shown in FIG. via the hub (3
an impeller (3) having a hub side and a shroud side inlet facing the outlet (3b) of the impeller (3). , and an inlet (3) of the impeller (3).
On the b) side, a guide vane (5) is installed so that the air volume can be adjusted by a motor (6).
尚、第１図において（７）はリングギヤカップリング、
（８）はオイルポンプ、（９）はオイル配管、（１０）
は吐出管である。In addition, in Fig. 1, (7) is a ring gear coupling,
(8) is the oil pump, (9) is the oil pipe, (10)
is the discharge pipe.
しかして第１図に示したものは、以上の如く構成するタ
ーボ圧縮機において、前記ディフューザー（４）におけ
る入口近くに、ハブ側圧力を導くハブ側導管（１１）と
シュラウド側圧力を導くシュラウド側導管（１２）とを
開口させて、これら導管（１１）（１２）を差圧検出器
（１３）に接続して、前記ハブ側圧力とシュラウド側圧
力との差圧を検出するように構成すると共に、前記差圧
検出器（１３）に前記差圧がサージング発生時の差圧よ
り低い設定圧力になったとき、サージング信号を出力す
る出力部（１４）を設けたものである。In the turbo compressor constructed as described above, the one shown in FIG. The conduit (12) is opened, and the conduit (11) and (12) are connected to a differential pressure detector (13) to detect the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure. In addition, the differential pressure detector (13) is provided with an output section (14) that outputs a surging signal when the differential pressure becomes a set pressure lower than the differential pressure at the time surging occurs.
この出力部（１４）は、サージングライン上におけるハ
ブ側圧力とシュラウド側圧力との差圧を求めて設定する
サージング発生差圧（例えば０゜２８ ｋｇ ／ ｃＪ
）を基に、このサージング発生差圧よりや＼低い差圧
（例えば０ 、２６ ｋｇ／ ｃＪ）を設定圧力として
定め、この設定圧力を基準値として前記差圧検出器（１
３）で検出する実測差圧と比較する比較器（１４ａ）を
備えているもので、前記実測差圧が設定圧力になったと
き、サージング信号を出力するようにするのである。This output section (14) outputs a surging generation differential pressure (for example, 0°28 kg/cJ) that is set by determining the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure on the surging line.
), a differential pressure that is slightly lower than this surging differential pressure (for example, 0,26 kg/cJ) is determined as a set pressure, and this set pressure is used as a reference value to set the differential pressure detector (1
It is equipped with a comparator (14a) that compares the measured differential pressure detected in step 3), and outputs a surging signal when the measured differential pressure reaches a set pressure.
しかして、以上の構成において、前記モータ（６）を駆
動し、前記ベーン（５）の開度を制御することにより風
量（吐出量）（♂／＠ｎ）を調整するのであるが、この
風量は、第３図に示した如く断熱ヘッド（ｌｅｊ ／
ｋｇ ）の増加に伴い減少してサージングライン（Ｉ）
に近付き、このサージングライン（Ｉ）を越えることに
よりサージングが発生するのである。Therefore, in the above configuration, the air volume (discharge volume) (♂/@n) is adjusted by driving the motor (6) and controlling the opening degree of the vane (5). is a heat insulating head (lej/
kg ) decreases with increasing surging line (I)
Surging occurs when the surging line (I) approaches and exceeds this surging line (I).
所で、前記ハブ側圧力と、シュラウド側圧力との差圧は
、各ベーン開度に対応する前記風量ラインがサージング
ライン（Ｉ）に近づくに従って増大し、サージングライ
ン（Ｉ）上における差圧（ΔＰ）は、第３図のように前
記ベーン（５）の開度に拘らずは≦同じ差圧（第３図で
は０．２８ｋｇ ／ Ｊ ）となるのである。Incidentally, the differential pressure between the hub side pressure and the shroud side pressure increases as the air volume line corresponding to each vane opening approaches the surging line (I), and the differential pressure on the surging line (I) increases. As shown in FIG. 3, ΔP) is the same differential pressure (0.28 kg/J in FIG. 3) regardless of the opening degree of the vane (5).
即ち、第４図に示したように、断熱ヘッド（ｋａｌ ／
ｋｇ ）の増加によりディフューザー（４）の入口部
の静圧が歪み、このディフューザー（４）の入口近くの
ハブ側圧力とシュラウド側圧力との差圧（ΔＰ）が増大
するのであって、同一機種のターボ圧縮機においては、
ベーン開度が１０％、２０％、４０％、８０％及び１０
０％において前記差圧（ΔＰ）の変化は異なるが、何れ
の場合でも差圧は増大し、所定差圧（例えば０ 、２８
ｋｇ ／ ｃｌ ）以上においてサージングが発生す
るのである。That is, as shown in FIG.
kg ) increases, the static pressure at the inlet of the diffuser (4) becomes distorted, and the differential pressure (ΔP) between the hub side pressure and the shroud side pressure near the inlet of the diffuser (4) increases. In the turbo compressor of
Vane opening degree is 10%, 20%, 40%, 80% and 10
Although the change in the differential pressure (ΔP) is different at 0%, the differential pressure increases in either case, and when the predetermined differential pressure (for example, 0, 28
kg/cl) or more, surging occurs.
又、例えばディフューザー（４）の形状が異なる形式の
ターボ圧縮機においても、第５図に示したように断熱ヘ
ッド（Ｗ ／ ｋｇ ）の増加に伴い前記差圧（ΔＰ）
は増加する。尚、この場合サージングが発生する差圧は
、例えば０．３８ｋｇ／Ｊであって、第４図に示したタ
ーボ圧縮機とは異なる。Furthermore, for example, even in a turbo compressor with a different shape of the diffuser (4), the differential pressure (ΔP) increases as the adiabatic head (W/kg) increases, as shown in FIG.
increases. In this case, the differential pressure at which surging occurs is, for example, 0.38 kg/J, which is different from that of the turbo compressor shown in FIG.
従って、サージングが発生するときの前記差圧を求め、
このサージングライン（１）上の差圧（例えば０．２８
に、／ｃＪ又は０．３８ｋｇ／ｃＪ）よりや＼低い差圧
例えば第３図に示したように、サージングライン（１）
上の差圧が０．２８ｋｇ／ｃＪの場合には、第３図点線
で示したように、前記差圧より低い０．２８ｋｇ／ｃＪ
を設定圧力とすることにより、ベーン開度如何に拘らず
風量に対応した断熱ヘッド（ｈｌ ／ ｋｇ ）に応し
てサージングの発生前にその検出を正確に行うことがで
きるのである。Therefore, find the differential pressure when surging occurs,
The differential pressure on this surging line (1) (e.g. 0.28
For example, as shown in Fig. 3, the surging line (1)
When the above differential pressure is 0.28 kg/cJ, as shown by the dotted line in Figure 3, the pressure difference is 0.28 kg/cJ, which is lower than the above differential pressure.
By setting the pressure to the set pressure, it is possible to accurately detect surging before it occurs, depending on the heat insulating head (hl/kg) corresponding to the air volume, regardless of the vane opening degree.
つまり、風量の減少によりサージングが発生するときの
断熱ヘッドは減少し、サージングライン（Ｉ）は、第３
図のように変化することから、特定の風量に対する一つ
の断熱ヘッドをセット値にした場合、風量の減少により
同じ断熱ヘッドにおいてもサージングが発生してしまう
ことになり、サージングを防止できないことになるが、
前記差圧をもとに検出することにより、ベーン開度によ
る容量（♂／−ｎ）に対応したサージングポイントを検
出できるのであって、サージングライン（Ｉ）に即した
断熱ヘッドに応じてサージング信号を出力でき、容量制
御に拘らず、サージングの正確な検出が可能となり、サ
ージングを確実に防止できるのである。In other words, when surging occurs due to a decrease in air volume, the insulation head decreases, and the surging line (I)
As shown in the figure, if one insulating head is set to a set value for a specific air volume, surging will occur even in the same insulating head due to the decrease in air volume, and surging cannot be prevented. but,
By detecting the differential pressure, it is possible to detect the surging point corresponding to the capacity (♂/-n) due to the vane opening, and the surging signal is determined according to the insulation head according to the surging line (I). This makes it possible to accurately detect surging regardless of capacity control, and to reliably prevent surging.
次に以上の如く構成するサージング検出装置の利用方法
について説明する。Next, a method of using the surging detection device configured as above will be explained.
（１） サージング検出装置からサージング信号が出力
するとき、圧縮機を停止し、サージングを防止する。(1) When a surging signal is output from the surging detection device, the compressor is stopped to prevent surging.
（２） 前記圧縮機を用いた冷凍回路に、第６図のよう
に、膨張弁（２１）を側路するホットガスバイパス路（
２２）を設けて、サージング信号の出力で前記バイパス
路（２２）に介装する電磁弁（２３）をｒＪＩ？き、ホ
ットガスをバイパスさせて、圧縮機における仕事量を減
少してみかけの風量を増大することにより、前記圧縮機
（２０）を停止することなくサージングを防止する。尚
、第６図にわいて（２４）は凝縮器、（２５）は蒸発器
である。(2) In the refrigeration circuit using the compressor, as shown in FIG.
22), and the solenoid valve (23) interposed in the bypass path (22) is controlled by the output of the surging signal. By bypassing the hot gas to reduce the amount of work in the compressor and increase the apparent air volume, surging can be prevented without stopping the compressor (20). In FIG. 6, (24) is a condenser, and (25) is an evaporator.
（３） サージング信号の出力で前記ベーン（５）の開
度を開方向に制御し、圧縮機を停止することなくサージ
ングを防止する。(3) The opening degree of the vane (5) is controlled in the opening direction by the output of the surging signal, thereby preventing surging without stopping the compressor.
（４） サージング信号の出力で警報ブザー又はランプ
を動作させる。(4) Activate the alarm buzzer or lamp with the output of the surging signal.
この場合、サージングの発生原因としてエアーが冷凍サ
イクル系に入り込み、この結果、断熱ヘッドが高くなる
場合が多いことから、警報ブザー又はランプの動作によ
り油気装置を手動操作で作動させたり、或いは圧縮機を
手動停止させるのであって、前記油気装置の作動操作や
圧縮機の停止操作によりサージングを防止するのである
。In this case, the cause of surging is that air enters the refrigeration cycle system, and as a result, the insulation head often becomes high. The machine is stopped manually, and surging is prevented by operating the oil/air system and stopping the compressor.
（発明の効果）
以上のように本発明は、前記ディフューザー（４）にわ
ける入口近くのハブ側圧力と７ユラウド側圧力との差圧
を検出する差圧検出器（１３）と、検出差圧が、サージ
ング発生時の差圧よりや＼低い設定差圧になったとき、
サージング信号を出力する出力部（１４）とを備えてい
ることを特徴とするものであるから、つまり、前記ディ
フューザー（４）における入口近くのノ）ブ側圧力とン
ュラウド側圧力との差圧を検出することにより、サージ
ングポイントを検出するようにしたから、運転容量が変
っても、この容量に応じたサージングポイントの検出が
可能となり、従って、運転容量如何に拘らず、サージン
グ前の任意な予防ラインの検出ができ、サージングの発
生を予防的に検出でき、その発生を確実に防止できるの
である。(Effects of the Invention) As described above, the present invention includes a differential pressure detector (13) that detects the differential pressure between the hub side pressure near the inlet of the diffuser (4) and the 7-wheel side pressure, and a detected differential pressure. When the set differential pressure becomes slightly lower than the differential pressure when surging occurs,
Since it is characterized in that it is equipped with an output part (14) that outputs a surging signal, in other words, the differential pressure between the pressure on the knob side near the inlet of the diffuser (4) and the pressure on the neuroid side is detected. By detecting the surging point, even if the operating capacity changes, it is possible to detect the surging point according to this capacity. Therefore, regardless of the operating capacity, arbitrary prevention before surging can be performed. The line can be detected, the occurrence of surging can be detected preventively, and the occurrence of surging can be reliably prevented.
しかも、前記差圧は吸入圧力の変動によっても変化する
ことがないのであるから、吸入圧力が変動の影響を受る
ことなく正確なサージングの検出が可能となるし、また
、前記ノ＼ブ側圧力とンユラウド側圧力との差圧を検出
するたけであるから構造も簡単にできる利点も有するの
である。Moreover, since the differential pressure does not change even when the suction pressure fluctuates, it is possible to accurately detect surging without being affected by suction pressure fluctuations. Since it only detects the differential pressure between the pressure and the air pressure, it also has the advantage of being simple in structure.
第１図は、本発明装置の一実施例を適用したターボ圧縮
機の概略断面図、第２図は要部の部分拡大図、第３図は
風量（ベーン開度）と断熱ヘッドとの関係を示す図、第
４図はある圧縮機：こおける断熱ヘッドと差圧との関係
を示す図、第５図１は別機種の圧縮機における断熱へ・
ソドと差圧との関係を示す図、第６図は本発明装置の利
用例の一つを示す概略図、第７図は従来例を説明する概
略図、第８図は同し〈従来例を説明する概略図である。
（３）・・・・インペラ
（４）・・・・ディフューザー
（１３）・・・・差圧検出器
（１４）・・・・出力部
−７２３−
第６図
第７図
第８図
方唄鳴（ｋｑ／（、、Ｉす
□田（、ｋｌ／ｃ悄すFig. 1 is a schematic sectional view of a turbo compressor to which an embodiment of the present invention is applied, Fig. 2 is a partially enlarged view of the main parts, and Fig. 3 is the relationship between air volume (vane opening degree) and adiabatic head. Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the adiabatic head and differential pressure in a certain compressor, and Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the adiabatic head and differential pressure in a compressor of another model.
6 is a schematic diagram showing one example of the use of the device of the present invention, FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a conventional example, and FIG. 8 is the same (conventional example). FIG. (3) Impeller (4) Diffuser (13) Differential pressure detector (14) Output section -723- Figure 6 Figure 7 Figure 8 sound (kq/(,,Isu□田(,kl/c tremble)
Claims (1)
たターボ圧縮機におけるサージング検出装置であって、
前記ディフューザー（４）における入口近くのハブ側圧
力とシュラウド側圧力との差圧を検出する差圧検出器（
１３）と、検出差圧が、サージング発生時の差圧より低
い設定差圧になったとき、サージング信号を出力する出
力部（１４）とを備えていることを特徴とするターボ圧
縮機におけるサージング検出装置。1) A surging detection device for a turbo compressor including an impeller (3) and a diffuser (4),
A differential pressure detector (
13) and an output section (14) that outputs a surging signal when the detected differential pressure reaches a set differential pressure lower than the differential pressure at the time of occurrence of surging. Detection device.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337969A JPH07117075B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Surging detection device in turbo compressor |
| US07/631,459 US5095714A (en) | 1989-12-25 | 1990-12-21 | Surging prediction device for a centrifugal compressor |
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