JPH05272357A - 圧縮機及びその運転方法 - Google Patents
圧縮機及びその運転方法Info
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- JPH05272357A JPH05272357A JP7172892A JP7172892A JPH05272357A JP H05272357 A JPH05272357 A JP H05272357A JP 7172892 A JP7172892 A JP 7172892A JP 7172892 A JP7172892 A JP 7172892A JP H05272357 A JPH05272357 A JP H05272357A
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- Japan
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- compressor
- expansion turbine
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧縮機の減量運転時に行われる放風運転又は
バイパス運転による動力損失を低減し、減量運転時の効
率向上、動力費の低減を図れる圧縮機及びその運転方法
を提供する。 【構成】 圧縮機１，２，３を駆動する原動機４に膨張
タービン９を接続し、圧縮機吐出ガスの一部を分岐して
前記膨張タービン９の吸入側に導入する経路（管１７）
を設ける。
バイパス運転による動力損失を低減し、減量運転時の効
率向上、動力費の低減を図れる圧縮機及びその運転方法
を提供する。 【構成】 圧縮機１，２，３を駆動する原動機４に膨張
タービン９を接続し、圧縮機吐出ガスの一部を分岐して
前記膨張タービン９の吸入側に導入する経路（管１７）
を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機及びその運転方
法に関し、詳しくは減量運転を効率よく行うことができ
る圧縮機及びその運転方法に関する。
法に関し、詳しくは減量運転を効率よく行うことができ
る圧縮機及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種化学装置に使用されているガス圧縮
機は、装置稼働の初期段階において、フル稼働時の５０
％以下の負荷で運転されたり、また、需要が変動した
り、あるいは、夜間電力利用のため昼間と夜間で大幅に
負荷を変えて運転されるなどの場合、減量運転される。
また、冬季には、気温や湿度の低下により生じる圧縮機
自体の風量の増加に対応するために減量運転される。
機は、装置稼働の初期段階において、フル稼働時の５０
％以下の負荷で運転されたり、また、需要が変動した
り、あるいは、夜間電力利用のため昼間と夜間で大幅に
負荷を変えて運転されるなどの場合、減量運転される。
また、冬季には、気温や湿度の低下により生じる圧縮機
自体の風量の増加に対応するために減量運転される。
【０００３】この圧縮機の減量運転は、通常、ガイドベ
ーンや吸入絞り弁からなる圧力調節計により吐出圧力が
一定になるように吸入流量が絞られる。吸入流量が減量
下限界に達すると、吸入流量は一定になり、余った分は
大気中へ放風されるか、バイパスラインを通して圧縮機
の吸入側に戻される。
ーンや吸入絞り弁からなる圧力調節計により吐出圧力が
一定になるように吸入流量が絞られる。吸入流量が減量
下限界に達すると、吸入流量は一定になり、余った分は
大気中へ放風されるか、バイパスラインを通して圧縮機
の吸入側に戻される。
【０００４】即ち、図４に示すように、容量１００％か
ら減量下限界（サージライン）に至るまでは、容量が減
るにつれて線ａに沿って原動機の軸動力は下がっていく
が、サージライン以下の容量では、軸動力は一定にな
り、線ｂのように水平になり、容量の減少に見合った軸
動力の低減は行うことができない。
ら減量下限界（サージライン）に至るまでは、容量が減
るにつれて線ａに沿って原動機の軸動力は下がっていく
が、サージライン以下の容量では、軸動力は一定にな
り、線ｂのように水平になり、容量の減少に見合った軸
動力の低減は行うことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の圧
縮機では、減量下限界までは軸動力を減少させて容量に
見合った動力減少を行えるが、減量下限界以下の運転で
放風又はバイパスされた分は、全て動力損失となる。
縮機では、減量下限界までは軸動力を減少させて容量に
見合った動力減少を行えるが、減量下限界以下の運転で
放風又はバイパスされた分は、全て動力損失となる。
【０００６】そこで本発明は、圧縮機の減量運転時に行
われる放風運転又はバイパス運転による動力損失を低減
し、減量運転時の効率向上、動力費の低減を図れる圧縮
機及びその運転方法を提供することを目的としている。
われる放風運転又はバイパス運転による動力損失を低減
し、減量運転時の効率向上、動力費の低減を図れる圧縮
機及びその運転方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の圧縮機は、圧縮機と、該圧縮機を駆動す
る原動機と、該原動機に接続された膨張タービンと、前
記圧縮機の吐出ガスの一部を分岐して前記膨張タービン
の吸入側に導入する経路とを備えたことを特徴とするも
ので、さらに前記膨張タービンの出口ガスを、圧縮機の
吸入側に導入する経路を設けたこと、前記圧縮機の吐出
ガスの一部を分岐して膨張タービンの吸入側に導入する
経路に、該吐出ガスの一部を加熱する熱交換器を設けた
ことを特徴としている。
ため、本発明の圧縮機は、圧縮機と、該圧縮機を駆動す
る原動機と、該原動機に接続された膨張タービンと、前
記圧縮機の吐出ガスの一部を分岐して前記膨張タービン
の吸入側に導入する経路とを備えたことを特徴とするも
ので、さらに前記膨張タービンの出口ガスを、圧縮機の
吸入側に導入する経路を設けたこと、前記圧縮機の吐出
ガスの一部を分岐して膨張タービンの吸入側に導入する
経路に、該吐出ガスの一部を加熱する熱交換器を設けた
ことを特徴としている。
【０００８】また、本発明の圧縮機の運転方法は、上記
構成の圧縮機において、前記膨張タービンの吸入側に導
入する圧縮機吐出ガスの分岐量を、圧縮機吐出ガスの圧
力又は流量により調節することを特徴としている。
構成の圧縮機において、前記膨張タービンの吸入側に導
入する圧縮機吐出ガスの分岐量を、圧縮機吐出ガスの圧
力又は流量により調節することを特徴としている。
【０００９】
【作 用】上記構成によれば、放風又はバイパスさせる
ガスが膨張タービンを駆動し、該膨張タービンに接続し
ている原動機の駆動力となる。
ガスが膨張タービンを駆動し、該膨張タービンに接続し
ている原動機の駆動力となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【００１１】図１に示す圧縮機は、吸入したガスを第１
圧縮機１，第２圧縮機２，第３圧縮機３で３段階に圧縮
するもので、各圧縮機は、原動機４の出力軸４ａに適宜
な動力伝達手段５を介して接続されている。また、各圧
縮機の吐出側には、吐出ガスを冷却するための冷却器
６，７，８が設けられており、原動機４には膨張タービ
ン９が接続されている。
圧縮機１，第２圧縮機２，第３圧縮機３で３段階に圧縮
するもので、各圧縮機は、原動機４の出力軸４ａに適宜
な動力伝達手段５を介して接続されている。また、各圧
縮機の吐出側には、吐出ガスを冷却するための冷却器
６，７，８が設けられており、原動機４には膨張タービ
ン９が接続されている。
【００１２】管１０から吸入されるガスは、ガイドベー
ン１１を通って第１圧縮機１に入り、次いで冷却器６，
第２圧縮機２，冷却器７，第３圧縮機３を経て所定圧力
に圧縮された後、冷却器８で冷却されて管１２から需要
先に送られる。
ン１１を通って第１圧縮機１に入り、次いで冷却器６，
第２圧縮機２，冷却器７，第３圧縮機３を経て所定圧力
に圧縮された後、冷却器８で冷却されて管１２から需要
先に送られる。
【００１３】サージラインまでの減量運転は、第３圧縮
機３の吐出側の管１３に設けた圧力調節計１４が前記ガ
イドベーン１１を絞ることにより行われる。
機３の吐出側の管１３に設けた圧力調節計１４が前記ガ
イドベーン１１を絞ることにより行われる。
【００１４】そして、吐出量がサージラインに近付く
と、前記管１３に設けた流量調節計１５により膨張ター
ビン９のガイドベーン１６が開き、管１３を流れる吐出
ガスの一部を管１７に分岐して膨張タービン９の吸入側
に導入する。
と、前記管１３に設けた流量調節計１５により膨張ター
ビン９のガイドベーン１６が開き、管１３を流れる吐出
ガスの一部を管１７に分岐して膨張タービン９の吸入側
に導入する。
【００１５】膨張タービン９に導入されたガスは、該膨
張タービン９で断熱膨張してタービンを回転させ、該タ
ービンに接続されている原動機４の駆動力となる。これ
により、従来放風又はバイパスされていた余剰ガスが有
する圧力を回収でき、該余剰ガスの圧縮動力を回収する
ことができる。
張タービン９で断熱膨張してタービンを回転させ、該タ
ービンに接続されている原動機４の駆動力となる。これ
により、従来放風又はバイパスされていた余剰ガスが有
する圧力を回収でき、該余剰ガスの圧縮動力を回収する
ことができる。
【００１６】上記膨張タービン９の出口ガスは、排気筒
１８から大気中に放風されるか、あるいは管１９を通っ
て圧縮機吸入側の管１０に戻される。
１８から大気中に放風されるか、あるいは管１９を通っ
て圧縮機吸入側の管１０に戻される。
【００１７】上記のように余剰ガスにより膨張タービン
９を駆動し、余剰ガスの圧縮動力を回収することによ
り、図４に示す線ｃのように、容量に略見合った軸動力
の低減が図れ、サージライン以下の減量運転を効率よく
行うことができる。
９を駆動し、余剰ガスの圧縮動力を回収することによ
り、図４に示す線ｃのように、容量に略見合った軸動力
の低減が図れ、サージライン以下の減量運転を効率よく
行うことができる。
【００１８】例えば、空気圧縮機の場合で、その仕様
が、圧縮空気量３００００Ｎｍ3 ／ｈ、吐出圧力５ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 、吸入温度３０℃、吸入湿度８０％である場
合、冬季に気温及び湿度が低下すると、圧縮風量は１０
数％増加し、また、圧縮機の圧縮容量の製作許容誤差は
０〜８％なので、吐出容量の設計点が数％大きめに作ら
れているため、冬季の風量は、仕様値に対して約２０％
増加することになる。
が、圧縮空気量３００００Ｎｍ3 ／ｈ、吐出圧力５ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 、吸入温度３０℃、吸入湿度８０％である場
合、冬季に気温及び湿度が低下すると、圧縮風量は１０
数％増加し、また、圧縮機の圧縮容量の製作許容誤差は
０〜８％なので、吐出容量の設計点が数％大きめに作ら
れているため、冬季の風量は、仕様値に対して約２０％
増加することになる。
【００１９】このような条件下で減量運転する場合、設
計圧力におけるサージ限界は、通常設計点の６５〜７０
％なので、冬季に吸入容量制御で減量できる風量は、仕
様値の約８０％になる。したがって、仕様値の８０％以
下の減量運転を行う場合には、吐出ガスの一部を放風ま
たはバイパスさせる必要がある。
計圧力におけるサージ限界は、通常設計点の６５〜７０
％なので、冬季に吸入容量制御で減量できる風量は、仕
様値の約８０％になる。したがって、仕様値の８０％以
下の減量運転を行う場合には、吐出ガスの一部を放風ま
たはバイパスさせる必要がある。
【００２０】ここで、仕様値の約６０％で減量運転する
場合、従来の構成の圧縮機では、軸動力が１７４０ｋＷ
必要であったのに対し、８０％と６０％との差、２０％
のガスを膨張タービン９に導入して動力を回収すること
により、原動機４の軸動力を１５１０ｋＷに減少させる
ことができ、約２３０ｋＷの動力が低減できる。
場合、従来の構成の圧縮機では、軸動力が１７４０ｋＷ
必要であったのに対し、８０％と６０％との差、２０％
のガスを膨張タービン９に導入して動力を回収すること
により、原動機４の軸動力を１５１０ｋＷに減少させる
ことができ、約２３０ｋＷの動力が低減できる。
【００２１】なお、本実施例では、膨張タービン９に分
岐させるガス量の調節を吐出ガスの流量を検出する流量
調節計１５で行っているが、吐出ガスの圧力を検出して
行うこともできる。即ち、需要先のガス需要が減少して
管１３内の圧力が上昇した場合、まず前記圧力調節計１
４で第１圧縮機１のガイドベーン１１を絞っていくが、
該ガイドベーン１１の絞り量が限界に達した後、あるい
は近付いた時点で膨張タービン９のガイドベーン１６を
開いていくようにすればよい。
岐させるガス量の調節を吐出ガスの流量を検出する流量
調節計１５で行っているが、吐出ガスの圧力を検出して
行うこともできる。即ち、需要先のガス需要が減少して
管１３内の圧力が上昇した場合、まず前記圧力調節計１
４で第１圧縮機１のガイドベーン１１を絞っていくが、
該ガイドベーン１１の絞り量が限界に達した後、あるい
は近付いた時点で膨張タービン９のガイドベーン１６を
開いていくようにすればよい。
【００２２】図２は、上記同様に構成した圧縮機におい
て、膨張タービン９の吸入側に余剰ガスを経路、即ち管
１７の途中に、余剰ガスを加熱するための熱交換器２０
を設けたものである。この熱交換器２０は、例えば、各
種加熱炉のようなものから排出される高温の排ガスを加
熱源として余剰ガスを加熱するもので、このような排熱
を利用して膨張タービン９に導入するガスを加熱するこ
とにより、膨張タービン９における熱落差を大きくする
ことができ、より効率よく動力の回収を行うことができ
る。
て、膨張タービン９の吸入側に余剰ガスを経路、即ち管
１７の途中に、余剰ガスを加熱するための熱交換器２０
を設けたものである。この熱交換器２０は、例えば、各
種加熱炉のようなものから排出される高温の排ガスを加
熱源として余剰ガスを加熱するもので、このような排熱
を利用して膨張タービン９に導入するガスを加熱するこ
とにより、膨張タービン９における熱落差を大きくする
ことができ、より効率よく動力の回収を行うことができ
る。
【００２３】なお、加熱器を設けて膨張タービン導入ガ
スを加熱することも可能であるが、電力や燃料を新たに
必要とするので、原動機の動力費低減効果を損なわない
範囲で行う必要がある。
スを加熱することも可能であるが、電力や燃料を新たに
必要とするので、原動機の動力費低減効果を損なわない
範囲で行う必要がある。
【００２４】図３は、空気を液化精留分離して窒素ガス
を製造する装置に本発明の圧縮機を適用した実施例を示
すものである。この窒素製造装置は、圧縮機３０で圧縮
されて管３１に吐出された原料空気を、精製設備３２で
精製した後、主熱交換器３３で冷却して精留塔３４に導
入し、周知の液化精留操作により精留塔３４の上部から
窒素ガスを導出し、主熱交換器３３で常温にして管３５
から需要先に送出するものである。
を製造する装置に本発明の圧縮機を適用した実施例を示
すものである。この窒素製造装置は、圧縮機３０で圧縮
されて管３１に吐出された原料空気を、精製設備３２で
精製した後、主熱交換器３３で冷却して精留塔３４に導
入し、周知の液化精留操作により精留塔３４の上部から
窒素ガスを導出し、主熱交換器３３で常温にして管３５
から需要先に送出するものである。
【００２５】上記圧縮機３０は、膨張タービン３６と共
に原動機３７に接続されており、圧縮機吐出側の管３１
には、圧縮された原料空気の一部を分岐して膨張タービ
ン３６の吸入側に導入する管３７と、該管３７に設けら
れた弁３８の開度を管３１の圧力により制御して膨張タ
ービン３６に導入する量を調節するための圧力調節計３
９とが設けられている。
に原動機３７に接続されており、圧縮機吐出側の管３１
には、圧縮された原料空気の一部を分岐して膨張タービ
ン３６の吸入側に導入する管３７と、該管３７に設けら
れた弁３８の開度を管３１の圧力により制御して膨張タ
ービン３６に導入する量を調節するための圧力調節計３
９とが設けられている。
【００２６】さらに、製品窒素ガスを需要先に送出する
管３５には、需要先の窒素ガス使用量が減少したときに
余剰となる窒素ガスを、前記膨張タービン３６の吸入側
に導入する管４０と、該管４０に設けられた弁４１の開
度を管３５の圧力により制御して膨張タービン３６に導
入する量を調節するための圧力調節計４２とが設けられ
ている。
管３５には、需要先の窒素ガス使用量が減少したときに
余剰となる窒素ガスを、前記膨張タービン３６の吸入側
に導入する管４０と、該管４０に設けられた弁４１の開
度を管３５の圧力により制御して膨張タービン３６に導
入する量を調節するための圧力調節計４２とが設けられ
ている。
【００２７】このように構成した窒素製造装置は、製品
窒素ガスの需要量が減少して圧縮機３０を減量運転する
場合に、管３７からの余剰原料空気と共に管４０からの
余剰窒素ガスも膨張タービン３６に導入することがで
き、有効に動力回収を行うことができる。
窒素ガスの需要量が減少して圧縮機３０を減量運転する
場合に、管３７からの余剰原料空気と共に管４０からの
余剰窒素ガスも膨張タービン３６に導入することがで
き、有効に動力回収を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧縮機
は、圧縮機を駆動する原動機に膨張タービンを接続し、
圧縮機の吐出ガスの一部を分岐して前記膨張タービンの
吸入側に導入する経路を設けたので、圧縮機の減量運転
時に、余剰となる吐出ガスを膨張タービンに導入して余
剰ガスの圧縮動力を回収することができ、減量運転時の
圧縮機の動力費の低減が図れる。
は、圧縮機を駆動する原動機に膨張タービンを接続し、
圧縮機の吐出ガスの一部を分岐して前記膨張タービンの
吸入側に導入する経路を設けたので、圧縮機の減量運転
時に、余剰となる吐出ガスを膨張タービンに導入して余
剰ガスの圧縮動力を回収することができ、減量運転時の
圧縮機の動力費の低減が図れる。
【図１】 本発明の圧縮機の一実施例を示す系統図であ
る。
る。
【図２】 同じく他の実施例を示す系統図である。
【図３】 本発明の圧縮機を窒素製造装置に適用した実
施例を示す系統図である。
施例を示す系統図である。
【図４】 圧縮機の容量と軸動力の関係を示す図であ
る。
る。
１…第１圧縮機 ２…第２圧縮機 ３…第３圧縮機
４…原動機 ９…膨張タービン １１，１６…ガイドベーン １
４…圧力調節計 １５…流量調節計 ２０…熱交換器 ３０…圧縮機 ３２…精製設備 ３３…主熱交換器
３４…精留塔 ３６…膨張タービン ３７…原動機 ３９，４０…
圧力調節計
４…原動機 ９…膨張タービン １１，１６…ガイドベーン １
４…圧力調節計 １５…流量調節計 ２０…熱交換器 ３０…圧縮機 ３２…精製設備 ３３…主熱交換器
３４…精留塔 ３６…膨張タービン ３７…原動機 ３９，４０…
圧力調節計
Claims (4)
- 【請求項１】 圧縮機と、該圧縮機を駆動する原動機
と、該原動機に接続された膨張タービンと、前記圧縮機
の吐出ガスの一部を分岐して前記膨張タービンの吸入側
に導入する経路とを備えたことを特徴とする圧縮機。 - 【請求項２】 前記膨張タービンの出口ガスを、圧縮機
の吸入側に導入する経路を設けたことを特徴とする請求
項１記載の圧縮機。 - 【請求項３】 前記圧縮機の吐出ガスの一部を分岐して
膨張タービンの吸入側に導入する経路に、該吐出ガスの
一部を加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする請求
項１又は２記載の圧縮機。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の圧縮機の運転
方法において、前記膨張タービンの吸入側に導入する圧
縮機吐出ガスの分岐量を、圧縮機吐出ガスの圧力又は流
量により調節することを特徴とする圧縮機の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7172892A JPH05272357A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 圧縮機及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7172892A JPH05272357A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 圧縮機及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272357A true JPH05272357A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13468875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7172892A Pending JPH05272357A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 圧縮機及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014178240A1 (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| WO2014192382A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社前川製作所 | ブレイトンサイクル冷凍機 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP7172892A patent/JPH05272357A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014178240A1 (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| JP2014219125A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| CN105209836A (zh) * | 2013-05-02 | 2015-12-30 | 株式会社前川制作所 | 冷冻系统 |
| EP2975337A4 (en) * | 2013-05-02 | 2016-12-21 | Maekawa Seisakusho Kk | REFRIGERATION SYSTEM |
| CN105209836B (zh) * | 2013-05-02 | 2017-08-04 | 株式会社前川制作所 | 冷冻系统 |
| US10168078B2 (en) | 2013-05-02 | 2019-01-01 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Refrigeration system |
| WO2014192382A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社前川製作所 | ブレイトンサイクル冷凍機 |
| CN105247299A (zh) * | 2013-05-31 | 2016-01-13 | 株式会社前川制作所 | 布雷顿循环冷冻机 |
| JP5985746B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2016-09-06 | 株式会社前川製作所 | ブレイトンサイクル冷凍機 |
| RU2631841C2 (ru) * | 2013-05-31 | 2017-09-26 | Майекава Мфг. Ко., Лтд. | Устройство охлаждения на основе цикла брайтона |
| US9863669B2 (en) | 2013-05-31 | 2018-01-09 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Brayton cycle type refrigerating apparatus |
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