JPH0626485A - スクリュ−圧縮機の容量制御方法 - Google Patents

スクリュ−圧縮機の容量制御方法

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Publication number
JPH0626485A
JPH0626485A JP18210692A JP18210692A JPH0626485A JP H0626485 A JPH0626485 A JP H0626485A JP 18210692 A JP18210692 A JP 18210692A JP 18210692 A JP18210692 A JP 18210692A JP H0626485 A JPH0626485 A JP H0626485A
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JP
Japan
Prior art keywords
pressure
load operation
compressor
discharge side
full
Prior art date
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Pending
Application number
JP18210692A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Kurauchi
繁 倉内
Shiro Tagawa
史郎 田川
Seiji Tsuru
誠司 鶴
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】吸込側にオンオフ式制御弁を備えたスクリュ−
圧縮機の容量制御方法を提供する。 【構成】吸入口14から吸入した空気は吸入弁2を通り
圧縮機本体1へ入る。圧縮機本体1で圧縮された空気は
貯気槽11へ送り込まれ消費される。制御装置9では圧
力センサ8で検出した吐出側圧力により四方電磁弁5に
指令を発して吸入弁2を開閉し、無負荷運転と全負荷運
転を切り替える。 【効果】無負荷運転時の吐出側圧力を一定周期で検出
し、予測した(k+1)回の圧力値が必要最低圧力として設
定された下限圧力設定値以下となっていれば制御弁をオ
ンし、吐出側圧力が下限圧力設定値以下になる前に圧縮
機を無負荷運転から全負荷運転を切り替えるようにして
いるから、常に吐出側圧力を下限圧力設定値以上にで
き、圧縮機の性能を向上させうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸込側にオンオフ式制
御弁を備えたスクリュ−圧縮機の容量制御方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来のオンオフ式制御弁を備えたスクリ
ュ−圧縮機の容量制御方法は、例えば特公平1−336
76号公報などに記載のように、オンオフ式制御弁と吐
出放風弁を有し、全負荷運転により吐出側圧力を上昇さ
せ、ある設定値を超えるとオンオフ式制御弁を閉じかつ
放風弁を開放して無負荷運転に切り替え、その後吐出側
の貯気層内圧力が低下しある設定値以下になるとオンオ
フ式制御弁を閉じて全負荷運転に切り替えるようにして
いる。
【0003】このような従来の装置では圧縮機を無負荷
運転から全負荷運転に切り替えるための下限圧力設定値
は必要最低圧力に設定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、圧
縮機の吐出側圧力が必要最低圧力になった時点で無負荷
運転から全負荷運転に切り替えていたため、圧縮機機械
系の動作遅れにより吐出側圧力が必要最低圧力以下とな
り、圧縮機の性能低下となる問題点がある。
【0005】また、上述の場合無負荷運転から全負荷運
転に切り替えた時の吐出側圧力が必要最低圧力以下にな
らないように下限圧力設定値を調整しなければならない
問題点がある。
【0006】さらに、無負荷運転から全負荷運転に切り
替えた時の必要最低圧力からの圧力低下分は、圧縮機の
動作遅れ時間と吐出側の空気使用量により変化するた
め、下限圧力設定値の調整が困難となる問題点がある。
【0007】本発明の目的は、圧縮機の無負荷運転から
全負荷運転に切り替える時に機械系の動作遅れがあって
も、吐出側圧力が必要最低圧力以下にならないようにし
て圧縮機の性能を向上できるスクリュ−圧縮機の容量制
御方法を得ることにある。
【0008】本発明の他の目的は、下限圧力設定値と圧
力降下速度から圧縮機を無負荷運転から全負荷運転に切
り替えるタイミングを予測し、さらに前回切り替え時の
圧力低下有無により予測先時間を調整し手動調整を無く
するようにして使い勝手を向上できるスクリュ−圧縮機
の容量制御方法を得ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、スクリュ−圧縮機の吸込側に設けたオンオ
フ式制御弁を圧縮機吐出側の圧力によって制御し、全負
荷運転及び無負荷運転を実施するスクリュ−圧縮機の容
量制御方法において、無負荷運転時の前記圧縮機負荷側
の圧力を一定周期で検出することにより圧力降下速度を
求め、無負荷運転から全負荷運転に切り替える際に吐出
側圧力が必要最低圧力以下に低下しないように、前記圧
力降下速度により次の圧力検出時点の吐出側圧力を予測
し、予測した吐出側圧力が前記オンオフ式制御弁をオン
し前記圧縮機を無負荷運転から全負荷運転に切り替える
下限圧力設定値以下となる場合は前記圧縮機を無負荷運
転から全負荷運転に切り替えるものである。
【0010】
【作用】オンオフ式制御弁をオン状態とし、圧縮機が全
負荷運転されると吐出側圧力が上昇し、上限圧力設定値
に達すると、オンオフ式制御弁はオフ状態とされ圧縮機
は全負荷運転から無負荷運転に切り替わる。負荷側の空
気使用量に応じて吐出側圧力は低下し、下限圧力設定値
に達すると圧縮機は無負荷運転から全負荷運転に切り替
わり、吐出側圧力は再び上昇していく。以下同様に繰り
返す。
【0011】本発明では、無負荷運転時の吐出側圧力を
一定周期で検出し、(k)回目と(k−1)回目の圧力検出
値の差から、(k+1)回目の圧力検出時の吐出側圧力を
予測し、予測した(k+1)回目の圧力値が必要最低圧力
として設定された下限圧力設定値以下となっていればオ
ンオフ式制御弁をオンし、吐出側圧力が下限圧力設定値
以下になる前に圧縮機を無負荷運転から全負荷運転に切
り替えるようにしているから、常に吐出側圧力を下限圧
力設定値以下にすることができ、圧縮機の性能を向上す
ることができる。
【0012】また、前回の無負荷運転から全負荷運転に
切り替えた際の吐出側圧力が、機械系の遅れや圧縮機負
荷側の空気使用量が増加して圧力降下速度が大きくなっ
たことにより下限圧力設定値以下になった場合は、(k
+2)回目の圧力検出時の吐出側圧力を予測し、さらに
同様の状態が継続すれば(k+3)回目,(k+4)回目,
・・・,(k+n)回目とし吐出側圧力を予測する時点を
のばすようにしているから、機械系の遅れを考慮して下
限圧力設定値を調整することなく必要圧力を確保できる
ので使い勝手を向上することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明のスクリュ−圧縮機の容量制御
装置の一実施例を図により説明する。図1はスクリュ−
圧縮機の空気系統と容量制御装置のフロ−を示したもの
である。スクリュ−圧縮機全負荷運転状態では、吸入口
14から吸入した空気は吸入フィルタ−19を通り、全
閉状の吸入弁(オンオフ式制御弁)2を通り圧縮機本体
1へ入る。圧縮機本体1で圧縮された高温高圧の空気
は、逆止弁13,アフタ−ク−ラ12を通って貯気槽1
1へ送り込まれる。貯気槽11内に貯められた空気は、
空気消費ライン16ヘ送られ消費される。尚、この状態
では放風弁3は閉じている。また、吸入弁2と放風弁3
を駆動している油圧ピストン4は、四方電磁弁5と油圧
ポンプ6によって貯油槽7から供給された油によって吸
入弁2を開、放風弁3を閉にする位置に押されている。
【0014】一般に全負荷運転時は、消費空気量よりも
圧縮機吐出量の方が多く、吐出側圧力は上昇していく。
この吐出側圧力を圧力センサ8で検出し、制御装置9へ
送る。制御装置9では検出された吐出側圧力Pが予め設
定されている上限(圧力設定)値Pmaxに達すると、四
方電磁弁5に指令を発して四方電磁弁5の油経路を切り
替え油圧ピストン4を作動させて、吸入弁2を閉にし、
同時に放風弁3を開にして圧縮機1を無負荷運転状態に
する。吸入弁2から圧縮機1へ洩れこんだ空気は、圧縮
機1から出た後放風弁3を通り放風サイレンサ10を通
って放風口15から大気に放風される。
【0015】無負荷運転状態では圧縮機本体1から貯気
槽11へ空気は供給されず、貯気槽11内の空気は消費
されていくから貯気槽11を含む吐出側配管系の圧力
(以下吐出側圧力という)Pが低下していき、予め設定
してある下限設定圧力Pminまで圧力が低下すると制御
装置9により四方電磁弁5を切り替えて再度全負荷運転
にする構成となっている。
【0016】制御装置9は、圧力検出部、記憶部、計時
部、演算部などを内蔵しており、一定周期TSで圧縮気
無負荷運転中の吐出側圧力を検出し、(k)回目の検出時
点での吐出側圧力P(k)と(k−1)回目の吐出側圧力P
(k+1)から圧力差ΔP(k)を ΔP(k)=P(k-1)−P(k) ……(1) として与え、これより(k+1)回目の吐出側圧力P
(k+1)を P(k+1)=P(k)−ΔP(k) ……(2) として求め、Pmin>P(k+1)の場合は圧縮機を無負荷運
転から全負荷運転に切り替える。
【0017】図2は無負荷運転から全負荷運転に切り替
わる際の吐出側圧力の変化を示す図である。図中A,
B,C,D,Eの各点は吐出側圧力の検出タイミングを
示し、それぞれの間隔は一定時間TSである。また、
A,B,C,D,Eの各点における圧力はPA,PB,P
C,PD,PEである。曲線aは吐出側圧力P(k)がP(k)
<Pminとなった時点で圧縮機を無負荷運転から全負荷
運転に切り替える従来の制御装置での圧力変化を示した
ものである。この場合吐出側圧力は検出点BでP(k)
minとなり、検出タイミングによる圧力低下分ΔPd1
と機械系の動作遅れによる圧力低下分ΔPd2を加えた圧
力が、必要最低圧力として設定された下限圧力設定値P
minから低下する。すなわち、圧力低下速度をKP,圧力
検出遅れ時間をTd2,機械系の動作遅れ時間をTd1とす
ればΔPd1,ΔPd2はそれぞれ ΔPd1=KP×Td1 ……(3) ΔPd2=KP×Td2 ……(4) となり、圧力低下速度をKPは例えばD点とC点の圧力
差ΔPから KP=ΔP/TS ……(5) として求められるから、(3),(4)式はそれぞれ ΔPd1=ΔP×Td1/TS ……(6) ΔPd2=ΔP×Td2/TS ……(7) と表わされる。ここで、ΔPは圧縮機負荷側の空気消費
量により変化し、Td1は圧縮機の容量により変わり、ま
たTd2も検出タイミングによるものであるから0〜TS
の間で変化するため、下限圧力設定値を予め必要最低圧
力Pminに(ΔPd1+ΔPd2)を加えた値に設定すること
は困難である。
【0018】曲線b及び曲線cは本発明による圧力予測
を行った場合の吐出圧力の変化を示したものである。曲
線bは曲線aに対し圧力予測を1回先までとした例で、
C点を(k)回目の検出とすれば(k+1)回目すなわちB
点における圧力PBを予測する。B点における圧力PB
D点での圧力PDとC点での圧力PCから PB=P(k+1)=PC−(PD−PC) =P(k)−{P(k-1)−P(k)} ……(8) で予想される。図の場合P(k-1)<Pminとなるから、C
点において無負荷運転から全負荷運転になるよう指令を
発する。しかし、予測時間TY=TS<Td1のため(Td1
−Td2)の間にPminからΔPd1'だけ圧力低下する。Δ
d1'は ΔPd1'=ΔP×(Td1−TY)/TS ……(9) となるから、予測時間をTY>Td1とすることによりP
(k)>Pminとすることができる。曲線cは圧力予測を2
回先までとした例で、D点を(k)回目の検出とすれば
(K+2)回目すなわちB点における圧力PBを予測す
る。B点における圧力PBはE点での圧力PEとD点での
圧力PDから PB=P(k+2)=PD−(PE−PD)×2 =P(k)−{P(k-1)−P(k)}×2 ……(10) で予想され、D点においてP(k-1)<Pminとなるため圧
縮機を無負荷運転から全負荷運転に切り替えられるよう
に指令を発する。この場合、予測時間TY=TS×2>T
d1であり吐出側圧力がPmin以下となることはない。こ
のようにして前回の無負荷−負荷運転切替時に吐出側圧
力がPmin以下であれば(11)式において、 P(k+1)=P(k)−{P(k-1)−P(k)}×n ……(11) 圧力予測を行う先の回数(n)を増加させることによ
り、検出タイミングや機械系の動作遅れ,空気使用量が
変化した場合でも吐出側圧力のPminからの低下を確実
に停止することができ、圧縮機の性能を向上することが
出きる。また、前回の無負荷−負荷運転切替時の吐出側
圧力により圧力予測先回数を補正するので、検出タイミ
ングや機械系の動作遅れによる圧力低下分を加味して下
限圧力設定値を調整しなくてもよく、使い勝手を向上す
ることができる。
【0019】図3は図1に示した制御装置9の具体例を
示すブロック図である。圧力センサ8により検出された
圧力信号は、A/D変換機91にてアナグロ信号からデ
ィジタル信号に変換され、中央演算処理処置92へ送ら
れる。中央演算処理処置92内には計時回路を有し、圧
力信号と計時信号により比較,演算処理をし、吸入弁の
オン・オフ信号を出力する。また、回路にはPminなど
の設定値を記憶するリ−ドオンリ−メモリ(ROM)9
3と、演算結果や、検出値などを一定時に記憶するラム
ダムアクセンスメモリ(RAM)94を有する。
【0020】
【発明の効果】本発明では、無負荷運転時の吐出側圧力
を一定周期で検出し、(k)回と(k−1)回の圧力検出値
の差から、(k+1)回の圧力検出時の吐出側圧力を予測
し、予測した(k+1)回の圧力値が必要最低圧力として
設定された下限圧力設定値以下となっていればオンオフ
式制御弁をオンし、吐出側圧力が下限圧力設定値以下に
なる前に圧縮機を無負荷運転から全負荷運転に切り替え
るようにしているから、常に吐出側圧力を下限圧力設定
値以上にすることができ、圧縮機の性能を向上すること
ができる。
【0021】また、前回の無負荷運転から全負荷運転に
切り替えた際の吐出側圧力が、機械系の遅れや圧縮機負
荷側の空気使用量が増加して圧力降下速度が大ききなっ
たことにより下限圧力設定値以下になった場合は、(k
+2)回の圧力検出時の吐出側圧力を予測し、さらに同
様の状態が継続すれば(k+3),(k+4),・・・,
(k+n)とし吐出側圧力を予測する時点を先にのばすよ
うにしているから、機械系の遅れを考慮して下限圧力設
定値を調整することなく必要圧力を確保できるので使い
勝手を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図2】無負荷運転から全負荷運転に切り替わる際の吐
出側圧力の変化を説明する線図である。
【図3】図1に示した制御装置の具体例を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1…圧縮機本体、2…吸入弁(オンオフ式制御弁)、3
…放風弁、4…ピストン、5…四方電磁弁、6…油ポン
プ、7…貯油槽、8…圧力センサ(圧力検出器)、9…
制御装置、10…放風サイレンサ、11…貯気槽、12
…アフタ−ク−ラ、13…逆止弁、14…吸入口、15
…放風口、16…空気消費ライン。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリュ−圧縮機の吸込側に設けたオンオ
    フ式制御弁を圧縮機吐出側の圧力によって制御し、全負
    荷運転及び無負荷運転を実施するスクリュ−圧縮機の容
    量制御方法において、無負荷運転時の前記圧縮機負荷側
    の圧力を一定周期で検出することにより圧力降下速度を
    求め、無負荷運転から全負荷運転に切り替える際に吐出
    側圧力が必要最低圧力以下に低下しないように、前記圧
    力降下速度により次の圧力検出時点の吐出側圧力を予測
    し、予測した吐出側圧力が前記圧縮機を無負荷運転から
    全負荷運転に切り替える下限圧力設定値以下となる場合
    は前記オンオフ式制御弁をオンして圧縮機を無負荷運転
    から全負荷運転に切り替えることを特徴とするスクリュ
    −圧縮機の容量制御方法。
  2. 【請求項2】スクリュ−圧縮機の吸込側に設けたオンオ
    フ式制御弁を圧縮機吐出側の圧力によって制御し、全負
    荷運転及び無負荷運転を実施するスクリュ−圧縮機の容
    量制御方法において、無負荷運転時の吐出側圧力を一定
    周期で検出し、(k)回と(k−1)回の圧力検出値の差か
    ら、(k+1)回の圧力検出時の吐出側圧力を予測し、予
    測した(k+1)回の圧力値が必要最低圧力として設定さ
    れた下限圧力設定値以下となっていればオンオフ式制御
    弁をオンし、吐出側圧力が下限圧力設定値以下になる前
    に圧縮機を無負荷運転から全負荷運転に切り替えること
    を特徴とするスクリュ−圧縮機の容量制御方法。
  3. 【請求項3】請求項2において、前回の無負荷運転から
    全負荷運転に切り替えた際の吐出側圧力が、機械系の遅
    れや圧縮機負荷側の空気使用量が増加して圧力降下速度
    が大ききなったことにより下限圧力設定値以下になった
    場合は、(k+2)回の圧力検出時の吐出側圧力を予測
    し、さらに同様の状態が継続すれば(k+3),(k+
    4),・・・,(k+n)とし吐出側圧力を予測する時点
    を先にのばすことを特徴とするスクリュ−圧縮機の容量
    制御方法。
JP18210692A 1992-07-09 1992-07-09 スクリュ−圧縮機の容量制御方法 Pending JPH0626485A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168034A (ja) * 2009-04-30 2009-07-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd スクリュー圧縮機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168034A (ja) * 2009-04-30 2009-07-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd スクリュー圧縮機

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