JPH06272695A - 圧縮機の制御装置 - Google Patents
圧縮機の制御装置Info
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- JPH06272695A JPH06272695A JP6382293A JP6382293A JPH06272695A JP H06272695 A JPH06272695 A JP H06272695A JP 6382293 A JP6382293 A JP 6382293A JP 6382293 A JP6382293 A JP 6382293A JP H06272695 A JPH06272695 A JP H06272695A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流入流量の急速な減少などにより出口圧力が
急速に上昇した場合でも、圧縮機がサージング領域内で
運転されることがないよう制御することのできる圧縮機
の制御装置を提供する。 【構成】 圧縮機１の流入流量Ｑ及び回転数Ｎを各々検
出する流量検出器１０及び回転数検出器１２、Ｑ／Ｎを
演算する除算器２１、Ｑ／Ｎが設定値になるよう調節弁
６の開度を制御するための開度信号を出力する調節計１
３、Ｑ／Ｎの変化速度を演算する変化速度演算器２２、
Ｑ／Ｎに基づき前記変化速度に対するしきい値を演算す
る関数発生器２３、前記変化速度と前記しきい値を比較
し、前記変化速度が前記しきい値を超えた時に１（全開
指令信号）を出力する比較器２４、第２の開度信号とし
て比較器２４の出力信号をそのまま、又は減少率を制限
して出力する変化率リミッタ２５、前記第１及び第２の
開度信号の何れか値の大きい方を選択して出力する最大
値選択器２６及び調節弁６を有するものである。
急速に上昇した場合でも、圧縮機がサージング領域内で
運転されることがないよう制御することのできる圧縮機
の制御装置を提供する。 【構成】 圧縮機１の流入流量Ｑ及び回転数Ｎを各々検
出する流量検出器１０及び回転数検出器１２、Ｑ／Ｎを
演算する除算器２１、Ｑ／Ｎが設定値になるよう調節弁
６の開度を制御するための開度信号を出力する調節計１
３、Ｑ／Ｎの変化速度を演算する変化速度演算器２２、
Ｑ／Ｎに基づき前記変化速度に対するしきい値を演算す
る関数発生器２３、前記変化速度と前記しきい値を比較
し、前記変化速度が前記しきい値を超えた時に１（全開
指令信号）を出力する比較器２４、第２の開度信号とし
て比較器２４の出力信号をそのまま、又は減少率を制限
して出力する変化率リミッタ２５、前記第１及び第２の
開度信号の何れか値の大きい方を選択して出力する最大
値選択器２６及び調節弁６を有するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機の制御装置に関
し、特にガスパイプラインやアンモニアプラントなどの
化学プラントのガス昇圧用として使用される遠心圧縮機
の制御に適用して有用なものである。
し、特にガスパイプラインやアンモニアプラントなどの
化学プラントのガス昇圧用として使用される遠心圧縮機
の制御に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスパイプラインやアンモニアプ
ラントなどで使用される圧縮機の制御装置は、例えば図
８に示すような構成になっている。
ラントなどで使用される圧縮機の制御装置は、例えば図
８に示すような構成になっている。
【０００３】圧縮機１は、駆動機２によって駆動され
る。駆動機２としては、例えばガスタービンや蒸気ター
ビンなどが使用される。圧縮機１の運転中には、ガスは
配管３、サクションドラム５を通って圧縮機１に入り、
ここで圧縮される。圧縮機１を出たガスは、配管４に流
れていく。
る。駆動機２としては、例えばガスタービンや蒸気ター
ビンなどが使用される。圧縮機１の運転中には、ガスは
配管３、サクションドラム５を通って圧縮機１に入り、
ここで圧縮される。圧縮機１を出たガスは、配管４に流
れていく。
【０００４】また、圧縮機１の出口から配管７を通じて
サクションドラム５にガスが循環できるようになってお
り、しかも配管７の途中には調節弁６が設けられてい
る。流量調節計１１は、圧縮機１の流入流量を検出する
流量検出器１０の出力信号を入力し、前記流入流量が設
定値以下にならないよう調節弁６を操作する。これによ
り圧縮機１のサージング現象を防止するようになってい
る。
サクションドラム５にガスが循環できるようになってお
り、しかも配管７の途中には調節弁６が設けられてい
る。流量調節計１１は、圧縮機１の流入流量を検出する
流量検出器１０の出力信号を入力し、前記流入流量が設
定値以下にならないよう調節弁６を操作する。これによ
り圧縮機１のサージング現象を防止するようになってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る圧縮機の制御装置において、圧縮機１の運転状態が
サージング領域の方向（以下単にサージング方向とい
う）に急速に変化した時の挙動を図９及び図１０によっ
て説明する。図９は、圧縮機１の性能曲線及び運転状態
の軌跡を示す。図１０は、横軸に時間、縦軸に状態量
（圧力、流量など）を示す。
係る圧縮機の制御装置において、圧縮機１の運転状態が
サージング領域の方向（以下単にサージング方向とい
う）に急速に変化した時の挙動を図９及び図１０によっ
て説明する。図９は、圧縮機１の性能曲線及び運転状態
の軌跡を示す。図１０は、横軸に時間、縦軸に状態量
（圧力、流量など）を示す。
【０００６】両図に示すようにＡ点までは圧縮機１は通
常の運転状態であり、その入口圧力Ｐｓ、出口圧力Ｐ
ｄ、流入流量Ｑ、及び回転数Ｎは定格にある。このとき
調節弁６の開度は、圧縮機１の流入流量Ｑが設定値Ｑｓ
よりも大きいため全閉となっている。
常の運転状態であり、その入口圧力Ｐｓ、出口圧力Ｐ
ｄ、流入流量Ｑ、及び回転数Ｎは定格にある。このとき
調節弁６の開度は、圧縮機１の流入流量Ｑが設定値Ｑｓ
よりも大きいため全閉となっている。
【０００７】このＡ点において、圧縮機１の出口圧力Ｐ
ｄが急速に上昇したとする。この原因としては、圧縮機
１の下流側のプロセスが停止したために、流入流量Ｑが
急速に減少したにもかかわらず、圧縮機１の回転数Ｎが
定格一定である場合などが挙げられる。
ｄが急速に上昇したとする。この原因としては、圧縮機
１の下流側のプロセスが停止したために、流入流量Ｑが
急速に減少したにもかかわらず、圧縮機１の回転数Ｎが
定格一定である場合などが挙げられる。
【０００８】図９及び図１０に示すように流入流量Ｑが
Ａ点から急速に減少すると、これに伴って出口圧力Ｐｄ
がＡ点から急速に上昇する。その後Ｂ点にて流入流量Ｑ
は、流量調節計１１の設定値Ｑｓよりも小さくなる。こ
のとき、流量調節計１１は、調節弁６の開度を徐々に大
きくして、流入流量Ｑを設定値Ｑｓに保持しようとす
る。しかし、一般的に流量調節計１１のゲインはプロセ
スの安定のため大きくとることができない。このことか
ら、流入流量Ｑの急速な減少に対して調節弁６の開度を
急速に大きくすることができない。
Ａ点から急速に減少すると、これに伴って出口圧力Ｐｄ
がＡ点から急速に上昇する。その後Ｂ点にて流入流量Ｑ
は、流量調節計１１の設定値Ｑｓよりも小さくなる。こ
のとき、流量調節計１１は、調節弁６の開度を徐々に大
きくして、流入流量Ｑを設定値Ｑｓに保持しようとす
る。しかし、一般的に流量調節計１１のゲインはプロセ
スの安定のため大きくとることができない。このことか
ら、流入流量Ｑの急速な減少に対して調節弁６の開度を
急速に大きくすることができない。
【０００９】このため、出口圧力Ｐｄの上昇を充分に抑
えることができず、Ｃ点では、昇圧比（Ｐｄ／Ｐｓ）が
サージング領域に達してしまう。従ってＣ点では、圧縮
機１をサージング領域内で運転することになる。それか
ら流入流量Ｑの増加に伴って出口圧力Ｐｄは、徐々に下
がり始める。Ｄ点では、流入流量Ｑは、流量調節計１１
の設定値Ｑｓにて保持されている。
えることができず、Ｃ点では、昇圧比（Ｐｄ／Ｐｓ）が
サージング領域に達してしまう。従ってＣ点では、圧縮
機１をサージング領域内で運転することになる。それか
ら流入流量Ｑの増加に伴って出口圧力Ｐｄは、徐々に下
がり始める。Ｄ点では、流入流量Ｑは、流量調節計１１
の設定値Ｑｓにて保持されている。
【００１０】このように従来技術に係る圧縮機の制御装
置では、流量調節計１１のゲインを大きくとることがで
きないため、流量の急速な減少に対応できず、圧縮機１
をサージング領域内にて運転してしまうということが起
こる。圧縮機１をサージング領域内にて運転すると、圧
縮機１の破損につながる虞れがある。
置では、流量調節計１１のゲインを大きくとることがで
きないため、流量の急速な減少に対応できず、圧縮機１
をサージング領域内にて運転してしまうということが起
こる。圧縮機１をサージング領域内にて運転すると、圧
縮機１の破損につながる虞れがある。
【００１１】本発明は、上記従来技術に鑑み、流入流量
の急速な減少などにより出口圧力が急速に上昇した場合
でも、圧縮機がサージング領域内で運転されることがな
いよう制御することのできる圧縮機の制御装置を提供す
ることを目的とする。
の急速な減少などにより出口圧力が急速に上昇した場合
でも、圧縮機がサージング領域内で運転されることがな
いよう制御することのできる圧縮機の制御装置を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、圧縮機を運転してガスを昇圧するプロセス
において、圧縮機の流入流量を検出する流量検出器と、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出器と、前記流
量検出器の出力信号と前記回転数検出器の出力信号とを
入力し、流入流量と回転数との比を演算する除算器と、
前記除算器の出力信号を入力し、この出力信号がその設
定値に近づくよう制御するための第１の開度信号を出力
する調節計と、前記除算器の出力信号を入力し、前記流
入流量と回転数との比の変化速度を演算する変化速度演
算器と、前記除算器の出力信号を入力し、前記変化速度
に対するしきい値を演算する関数発生器と、前記変化速
度演算器の出力信号と前記関数発生器の出力信号とを入
力し、前記変化速度と前記しきい値とを比較する比較器
と、前記比較器の比較結果を表わす出力信号を入力し、
この比較結果に応じて前記変化速度が前記しきい値を超
えた時には、調節弁の開度を急速に大きくし、その後前
記変化速度が前記しきい値を下回った時には前記調節弁
の開度を徐々に小さくするよう制御するための第２の開
度信号を出力する変化率リミッタと、前記第１の開度信
号と前記第２の開度信号とを入力し、何れか値の大きい
方を選択して出力する最大値選択器と、前記圧縮機の入
口に設置され前記最大値選択器の出力信号によって操作
される調節弁とを備えて成ることを特徴とする。
明の構成は、圧縮機を運転してガスを昇圧するプロセス
において、圧縮機の流入流量を検出する流量検出器と、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出器と、前記流
量検出器の出力信号と前記回転数検出器の出力信号とを
入力し、流入流量と回転数との比を演算する除算器と、
前記除算器の出力信号を入力し、この出力信号がその設
定値に近づくよう制御するための第１の開度信号を出力
する調節計と、前記除算器の出力信号を入力し、前記流
入流量と回転数との比の変化速度を演算する変化速度演
算器と、前記除算器の出力信号を入力し、前記変化速度
に対するしきい値を演算する関数発生器と、前記変化速
度演算器の出力信号と前記関数発生器の出力信号とを入
力し、前記変化速度と前記しきい値とを比較する比較器
と、前記比較器の比較結果を表わす出力信号を入力し、
この比較結果に応じて前記変化速度が前記しきい値を超
えた時には、調節弁の開度を急速に大きくし、その後前
記変化速度が前記しきい値を下回った時には前記調節弁
の開度を徐々に小さくするよう制御するための第２の開
度信号を出力する変化率リミッタと、前記第１の開度信
号と前記第２の開度信号とを入力し、何れか値の大きい
方を選択して出力する最大値選択器と、前記圧縮機の入
口に設置され前記最大値選択器の出力信号によって操作
される調節弁とを備えて成ることを特徴とする。
【００１３】
【作用】上記構成の本発明によれば、圧縮機の流入流量
が急速に減少し、前記圧縮機の出口圧力が急速に上昇し
たとすると、除算器で演算される圧縮機の流入流量と回
転数との比は、急速に変化する。このとき変化速度演算
器で演算される前記流入流量と回転数との比の変化速度
が関数発生器で演算されるしきい値を超えると、変化率
リミッタからは、調節弁が急速に開くよう第２の開度信
号が出力される。
が急速に減少し、前記圧縮機の出口圧力が急速に上昇し
たとすると、除算器で演算される圧縮機の流入流量と回
転数との比は、急速に変化する。このとき変化速度演算
器で演算される前記流入流量と回転数との比の変化速度
が関数発生器で演算されるしきい値を超えると、変化率
リミッタからは、調節弁が急速に開くよう第２の開度信
号が出力される。
【００１４】一方調節計からは、前記流入流量と回転数
との比とその設定値とに基づいて、前記調節弁に対する
第１の開度信号が出力される。
との比とその設定値とに基づいて、前記調節弁に対する
第１の開度信号が出力される。
【００１５】次に最大値選択器では、前記変化率リミッ
タから出力される第２の開度信号と前記調節計から出力
される第１の開度信号とを比較し、これらのうち値の大
きな第２の開度信号を選択して出力する。このため前記
調節弁がこの第２の開度信号によって急速に開き、前記
流入流量が急速に増加する。かくして圧縮機の運転状態
がサージング領域に至る前に前記出口圧力の上昇は抑え
られる。
タから出力される第２の開度信号と前記調節計から出力
される第１の開度信号とを比較し、これらのうち値の大
きな第２の開度信号を選択して出力する。このため前記
調節弁がこの第２の開度信号によって急速に開き、前記
流入流量が急速に増加する。かくして圧縮機の運転状態
がサージング領域に至る前に前記出口圧力の上昇は抑え
られる。
【００１６】その後前記変化率リミッタから出力される
第２の開度信号が徐々に減少するのに伴って前記調節弁
の開度も徐々に小さくなっていくが、前記第２の開度信
号の値が前記調節計から出力される第１の開度信号の値
よりも小さくなった時点で、前記最大値選択器からは、
この第１の開度信号が出力されるようにになる。従って
これ以降は、前記調節弁の制御が前記調節計に引き継が
れる。
第２の開度信号が徐々に減少するのに伴って前記調節弁
の開度も徐々に小さくなっていくが、前記第２の開度信
号の値が前記調節計から出力される第１の開度信号の値
よりも小さくなった時点で、前記最大値選択器からは、
この第１の開度信号が出力されるようにになる。従って
これ以降は、前記調節弁の制御が前記調節計に引き継が
れる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。なお図８と同様の部分には、同一の符号を付し
て重複する説明は省略する。
明する。なお図８と同様の部分には、同一の符号を付し
て重複する説明は省略する。
【００１８】図１は、本実施例に係る圧縮機の制御装置
の全体構成を示す説明図、図２，図３，図４及び図５
は、各演算器の演算内容の一例を示す説明図である。
の全体構成を示す説明図、図２，図３，図４及び図５
は、各演算器の演算内容の一例を示す説明図である。
【００１９】図１に示すように本実施例に係る圧縮機の
制御装置は、流量検出器１０、回転数検出器１２、除算
器２１、調節計１３、変化速度演算器２２、関数発生器
２３、比較器２４、変化率リミッタ２５、最大値選択器
２６及び調節弁６を有する。
制御装置は、流量検出器１０、回転数検出器１２、除算
器２１、調節計１３、変化速度演算器２２、関数発生器
２３、比較器２４、変化率リミッタ２５、最大値選択器
２６及び調節弁６を有する。
【００２０】これらのうち流量検出器１０及び回転数検
出器１２は、圧縮機１の流入流量Ｑ及び回転数Ｎを各々
検出し、何れも検出信号を除算器２１へ出力する。除算
器２１は、前記検出信号を入力し、流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）を演算して、これを調節計１３、変
化速度演算器２２及び関数発生器２３へ出力する。
出器１２は、圧縮機１の流入流量Ｑ及び回転数Ｎを各々
検出し、何れも検出信号を除算器２１へ出力する。除算
器２１は、前記検出信号を入力し、流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）を演算して、これを調節計１３、変
化速度演算器２２及び関数発生器２３へ出力する。
【００２１】調節計１３は、除算器２１の出力信号を入
力し、この出力信号、すなわち前記流入流量Ｑと回転数
Ｎの比（Ｑ／Ｎ）がその設定値に近づくよう調節弁６の
開度を制御するための第１の開度信号を最大値選択器２
６へ出力する。これは、一般に図６（ｂ）に示す特性を
圧縮機１が持つためである。すなわち同図に示すように
縦軸を圧縮機１のヘッドと回転数Ｎの２乗との比（ヘッ
ド／Ｎ2 ）とし、横軸を流入流量Ｑと回転数Ｎとの比
（Ｑ／Ｎ）とすると、圧縮機１の特性は、回転数Ｎに関
わらずおおよそ一本の曲線で表現することができるため
である。
力し、この出力信号、すなわち前記流入流量Ｑと回転数
Ｎの比（Ｑ／Ｎ）がその設定値に近づくよう調節弁６の
開度を制御するための第１の開度信号を最大値選択器２
６へ出力する。これは、一般に図６（ｂ）に示す特性を
圧縮機１が持つためである。すなわち同図に示すように
縦軸を圧縮機１のヘッドと回転数Ｎの２乗との比（ヘッ
ド／Ｎ2 ）とし、横軸を流入流量Ｑと回転数Ｎとの比
（Ｑ／Ｎ）とすると、圧縮機１の特性は、回転数Ｎに関
わらずおおよそ一本の曲線で表現することができるため
である。
【００２２】変化速度演算器２２は、図２に示すように
ローパスフィルタ２２ａ及び微分演算器２２ｂを有す
る。この変化速度演算器２２は、除算器２１の出力信号
を入力し、この出力信号を一旦ローパスフィルタ２２ａ
に通した後、微分演算器２２ｂに送り、ここで前記出力
信号、すなわち前記流入流量Ｑと回転数Ｎとの比（Ｑ／
Ｎ）の変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）を演算し、こ
の変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）を比較器２４へ出
力する。なお演算式を−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔとし、微分
値ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔにマイナスを掛けることによっ
て、Ｑ／Ｎがサージング方向に変化する場合、すなわち
流入流量Ｑの減少などによりＱ／Ｎの値が小さくなる場
合に−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔの演算結果がプラスになるよ
うにしている。
ローパスフィルタ２２ａ及び微分演算器２２ｂを有す
る。この変化速度演算器２２は、除算器２１の出力信号
を入力し、この出力信号を一旦ローパスフィルタ２２ａ
に通した後、微分演算器２２ｂに送り、ここで前記出力
信号、すなわち前記流入流量Ｑと回転数Ｎとの比（Ｑ／
Ｎ）の変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）を演算し、こ
の変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）を比較器２４へ出
力する。なお演算式を−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔとし、微分
値ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔにマイナスを掛けることによっ
て、Ｑ／Ｎがサージング方向に変化する場合、すなわち
流入流量Ｑの減少などによりＱ／Ｎの値が小さくなる場
合に−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔの演算結果がプラスになるよ
うにしている。
【００２３】関数発生器２３は、除算器２１の出力信号
を入力し、この出力信号、すなわち前記流入流量Ｑと回
転数Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）に基づいて、Ｑ／Ｎの変化速度
（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）に対するしきい値を演算し、
これを比較器２４へ出力する。図３は、前記しきい値の
評価関数の一例を示す説明図である。同図に示す評価関
数では、Ｑ／Ｎがサージング点よりも大きくなるほど変
化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）に対するしきい値も大
きくなる。逆にＱ／Ｎが小さくなるほど前記しきい値は
小さくなる。
を入力し、この出力信号、すなわち前記流入流量Ｑと回
転数Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）に基づいて、Ｑ／Ｎの変化速度
（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）に対するしきい値を演算し、
これを比較器２４へ出力する。図３は、前記しきい値の
評価関数の一例を示す説明図である。同図に示す評価関
数では、Ｑ／Ｎがサージング点よりも大きくなるほど変
化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）に対するしきい値も大
きくなる。逆にＱ／Ｎが小さくなるほど前記しきい値は
小さくなる。
【００２４】比較器２４は、図４に示すように変化速度
演算器２２及び関数発生器２３の出力信号ｘ1 ，ｘ2 を
各々入力し、両者を比較する。その結果ｘ1 ＜ｘ2 なら
ば出力信号ｙは、０となり、ｘ1 ≧ｘ2 ならば出力信号
ｙは、１となる。なお前記１及び０は、各々調節弁６に
対する全開指令信号及び全閉指令信号である。また前記
出力信号ｘ1 ，ｘ2 は、各々Ｑ／Ｎの変化速度（−ｄ
（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）及びそのしきい値である。
演算器２２及び関数発生器２３の出力信号ｘ1 ，ｘ2 を
各々入力し、両者を比較する。その結果ｘ1 ＜ｘ2 なら
ば出力信号ｙは、０となり、ｘ1 ≧ｘ2 ならば出力信号
ｙは、１となる。なお前記１及び０は、各々調節弁６に
対する全開指令信号及び全閉指令信号である。また前記
出力信号ｘ1 ，ｘ2 は、各々Ｑ／Ｎの変化速度（−ｄ
（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）及びそのしきい値である。
【００２５】変化率リミッタ２５は、図５（ａ），
（ｂ）に示すように比較器２４の出力信号ｙを入力し、
このｙに基づいて出力信号ｚを演算し、これを調節弁６
の開度を制御するための第２の開度信号として最大値選
択器２６へ出力する。すなわち出力信号の前回値を
ｚ0 、計算周期をΔｔ、変化率の既定値をＲとすると、
出力信号ｚは、（ｚ0 −ｙ）＜Ｒ・Δｔの時、ｙとな
り、（ｚ0 −ｙ）≧Ｒ・Δｔの時、ｚ0 −Ｒ・Δｔとな
る。つまり変化率リミッタ２５からは、ｙの微分係数が
負であって、その絶対値がＲ・Δｔよりも大きい場合の
み変化率の既定値Ｒによって制限された値が出力され、
それ以外はｙの値がそのまま出力される。具体的には、
比較器２４の出力信号が１（ｙ＝１）になった時には、
変化率リミッタ２５の出力信号は、瞬時に１（ｚ＝１）
となり、比較器２４の出力信号が０（ｙ＝０）になった
時には、変化率リミッタ２５の出力信号は、式ｚ0 −Ｒ
・Δｔによって演算された値となって、徐々に０に近づ
いていく。
（ｂ）に示すように比較器２４の出力信号ｙを入力し、
このｙに基づいて出力信号ｚを演算し、これを調節弁６
の開度を制御するための第２の開度信号として最大値選
択器２６へ出力する。すなわち出力信号の前回値を
ｚ0 、計算周期をΔｔ、変化率の既定値をＲとすると、
出力信号ｚは、（ｚ0 −ｙ）＜Ｒ・Δｔの時、ｙとな
り、（ｚ0 −ｙ）≧Ｒ・Δｔの時、ｚ0 −Ｒ・Δｔとな
る。つまり変化率リミッタ２５からは、ｙの微分係数が
負であって、その絶対値がＲ・Δｔよりも大きい場合の
み変化率の既定値Ｒによって制限された値が出力され、
それ以外はｙの値がそのまま出力される。具体的には、
比較器２４の出力信号が１（ｙ＝１）になった時には、
変化率リミッタ２５の出力信号は、瞬時に１（ｚ＝１）
となり、比較器２４の出力信号が０（ｙ＝０）になった
時には、変化率リミッタ２５の出力信号は、式ｚ0 −Ｒ
・Δｔによって演算された値となって、徐々に０に近づ
いていく。
【００２６】最大値選択器２６は、調節計１３及び変化
率リミッタ２５の出力信号を各々入力し、両者のうち何
れか値の大きな方を選択し、調節弁６へ出力する。調節
弁６は、最大値選択器２６の出力信号を入力し、この出
力信号によって操作される。
率リミッタ２５の出力信号を各々入力し、両者のうち何
れか値の大きな方を選択し、調節弁６へ出力する。調節
弁６は、最大値選択器２６の出力信号を入力し、この出
力信号によって操作される。
【００２７】上記構成の制御装置において、圧縮機１の
運転状態がサージング方向に急速に変化した時の挙動を
図６及び図７によって説明する。なお図６（ａ）は、縦
軸を昇圧比（Ｐｄ／Ｐｓ）、横軸を流入流量Ｑとした時
の圧縮機１の特性曲線及び運転状態の軌跡を示す図、図
６（ｂ）は、前述のように縦軸をヘッドと回転数Ｎの２
乗との比（ヘッド／Ｎ2 ）、横軸を流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）としたときの圧縮機１の特性曲線及
び運転状態の軌跡を示す図、図７は、横軸に時間、縦軸
に状態量（圧力、流量など）を示す図である。
運転状態がサージング方向に急速に変化した時の挙動を
図６及び図７によって説明する。なお図６（ａ）は、縦
軸を昇圧比（Ｐｄ／Ｐｓ）、横軸を流入流量Ｑとした時
の圧縮機１の特性曲線及び運転状態の軌跡を示す図、図
６（ｂ）は、前述のように縦軸をヘッドと回転数Ｎの２
乗との比（ヘッド／Ｎ2 ）、横軸を流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）としたときの圧縮機１の特性曲線及
び運転状態の軌跡を示す図、図７は、横軸に時間、縦軸
に状態量（圧力、流量など）を示す図である。
【００２８】これらの図に示すようにＡ点までは、圧縮
機１は、通常の運転状態であり、その入口圧力（Ｐ
ｓ）、出口圧力（Ｐｄ）、流入流量（Ｑ）、及び回転数
（Ｎ）は、定格にある。このとき、調節弁６の開度は、
流入流量Ｑと回転数Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）がその設定値よ
りも大きいため全閉となっている。
機１は、通常の運転状態であり、その入口圧力（Ｐ
ｓ）、出口圧力（Ｐｄ）、流入流量（Ｑ）、及び回転数
（Ｎ）は、定格にある。このとき、調節弁６の開度は、
流入流量Ｑと回転数Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）がその設定値よ
りも大きいため全閉となっている。
【００２９】このＡ点において圧縮機１の出口圧力Ｐｄ
が急速に上昇したとする。この原因としては、圧縮機１
の下流側のプロセスが停止したために、流入流量Ｑが急
速に減少したにもかかわらず、圧縮機１の回転数が定格
一定である場合などが挙げられる。
が急速に上昇したとする。この原因としては、圧縮機１
の下流側のプロセスが停止したために、流入流量Ｑが急
速に減少したにもかかわらず、圧縮機１の回転数が定格
一定である場合などが挙げられる。
【００３０】図６及び図７に示すように流入流量ＱがＡ
点から急速に減少すると、これに伴って出口圧力Ｐｄが
Ａ点から急速に上昇する。その後Ｂ点では、流入流量Ｑ
の急速な減少に伴い前記流入流量Ｑと回転数Ｎとの比
（Ｑ／Ｎ）が急速に減少して、その変化速度（−ｄ（Ｑ
／Ｎ）／ｄｔ）が大きくなる。さらにＱ／Ｎの減少によ
り関数発生器２３の出力信号（しきい値）も小さくな
り、ついには変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）が関数
発生器２３の出力信号（しきい値）よりも大きくなっ
て、比較器２４からは１（全開指令信号）が出力され
る。さらに変化率リミッタ２５からは、第２の開度信号
としてそのまま１が出力される。このとき第２の開度信
号の方が調節計１３から出力される第１の開度信号（こ
のときの値は０）よりも大きいため、最大値選択器２６
は、第２の開度信号を選択し、調節弁６へ出力する。調
節弁６は、この第２の開度信号を入力すると急速に開度
を大きくする。
点から急速に減少すると、これに伴って出口圧力Ｐｄが
Ａ点から急速に上昇する。その後Ｂ点では、流入流量Ｑ
の急速な減少に伴い前記流入流量Ｑと回転数Ｎとの比
（Ｑ／Ｎ）が急速に減少して、その変化速度（−ｄ（Ｑ
／Ｎ）／ｄｔ）が大きくなる。さらにＱ／Ｎの減少によ
り関数発生器２３の出力信号（しきい値）も小さくな
り、ついには変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）が関数
発生器２３の出力信号（しきい値）よりも大きくなっ
て、比較器２４からは１（全開指令信号）が出力され
る。さらに変化率リミッタ２５からは、第２の開度信号
としてそのまま１が出力される。このとき第２の開度信
号の方が調節計１３から出力される第１の開度信号（こ
のときの値は０）よりも大きいため、最大値選択器２６
は、第２の開度信号を選択し、調節弁６へ出力する。調
節弁６は、この第２の開度信号を入力すると急速に開度
を大きくする。
【００３１】Ｃ点では、調節弁６の初期の動作遅れのた
め、流入流量Ｑがさらに減少し、Ｑ／Ｎがその設定値よ
りも小さくなるため、このＱ／Ｎを前記設定値にすべく
調節計６からは、第１の開度信号が出力される。その
後、調節弁６が開くのに伴って流入流量Ｑが急速に増え
始め、出口圧力Ｐｄも急速に下がる。これにより、Ｑ／
Ｎの変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）は負方向に反転
する。この変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）がしきい
値よりも小さくなった時点で比較器２４からは０が出力
される。しかし変化率リミッタ２５から出力される第２
の開度信号は、変化率の既定値Ｒに基づいて徐々に減少
し、０に近づく。
め、流入流量Ｑがさらに減少し、Ｑ／Ｎがその設定値よ
りも小さくなるため、このＱ／Ｎを前記設定値にすべく
調節計６からは、第１の開度信号が出力される。その
後、調節弁６が開くのに伴って流入流量Ｑが急速に増え
始め、出口圧力Ｐｄも急速に下がる。これにより、Ｑ／
Ｎの変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）は負方向に反転
する。この変化速度（−ｄ（Ｑ／Ｎ）／ｄｔ）がしきい
値よりも小さくなった時点で比較器２４からは０が出力
される。しかし変化率リミッタ２５から出力される第２
の開度信号は、変化率の既定値Ｒに基づいて徐々に減少
し、０に近づく。
【００３２】Ｄ点では、調節弁６は、第２の開度信号に
追従し、徐々に閉まる。これに伴い、流入流量Ｑが徐々
に減少してＱ／Ｎが徐々に減少し、圧縮機１の出口圧力
Ｐｄは徐々に上昇してくる。
追従し、徐々に閉まる。これに伴い、流入流量Ｑが徐々
に減少してＱ／Ｎが徐々に減少し、圧縮機１の出口圧力
Ｐｄは徐々に上昇してくる。
【００３３】Ｅ点では、Ｑ／Ｎが再び設定値よりも小さ
くなり、調節計１３からは、このＱ／Ｎを前記設定値に
すべく第１の開度信号が出力される。やがて前記第２の
開度信号が前記第１の開度信号よりも大きくなると、最
大値選択器２６は、この第１開度信号を選択して調節弁
６へ出力する。従ってこれ以降調節弁６の開度は、調節
計１３により制御される。
くなり、調節計１３からは、このＱ／Ｎを前記設定値に
すべく第１の開度信号が出力される。やがて前記第２の
開度信号が前記第１の開度信号よりも大きくなると、最
大値選択器２６は、この第１開度信号を選択して調節弁
６へ出力する。従ってこれ以降調節弁６の開度は、調節
計１３により制御される。
【００３４】以上説明したように流入流量Ｑの急速な減
少にもかかわらず圧縮機１は、サージング領域を避けて
運転されていることがわかる。
少にもかかわらず圧縮機１は、サージング領域を避けて
運転されていることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明は、圧縮機の流入流量と回転数との比の変
化速度を演算し、この変化速度が大きい時には、第２の
開度信号によって調節弁の開度を制御し、前記変化速度
が小さい場合には、第１の開度信号によって前記調節弁
の開度を制御するようにしたものである。
うに、本発明は、圧縮機の流入流量と回転数との比の変
化速度を演算し、この変化速度が大きい時には、第２の
開度信号によって調節弁の開度を制御し、前記変化速度
が小さい場合には、第１の開度信号によって前記調節弁
の開度を制御するようにしたものである。
【００３６】従って流入流量の急速な減少などにより出
口圧力が急速に上昇するような場合でも、圧縮機がサー
ジング領域内で運転されることがないよう前記出口圧力
の上昇が抑えられ、またその後もプロセスは安定に制御
される。
口圧力が急速に上昇するような場合でも、圧縮機がサー
ジング領域内で運転されることがないよう前記出口圧力
の上昇が抑えられ、またその後もプロセスは安定に制御
される。
【図１】本発明の実施例に係る圧縮機の制御装置の全体
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
【図２】変化速度演算器の演算内容の一例を示した説明
図である。
図である。
【図３】関数発生器の演算内容の一例を示した説明図で
ある。
ある。
【図４】比較器の演算内容の一例を示した説明図であ
る。
る。
【図５】変化率リミッタの演算内容の一例を示した説明
図である。
図である。
【図６】（ａ）は、縦軸を昇圧比（Ｐｓ／Ｐｄ）、横軸
を流入流量Ｑとした時の圧縮機の特性曲線及び運転状態
の軌跡を示す図、（ｂ）は縦軸をヘッドと回転数Ｎの２
乗との比（ヘッド／Ｎ2 ）、横軸を流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）とした時の圧縮機の特性曲線及び運
転状態の軌跡を示す図である。
を流入流量Ｑとした時の圧縮機の特性曲線及び運転状態
の軌跡を示す図、（ｂ）は縦軸をヘッドと回転数Ｎの２
乗との比（ヘッド／Ｎ2 ）、横軸を流入流量Ｑと回転数
Ｎとの比（Ｑ／Ｎ）とした時の圧縮機の特性曲線及び運
転状態の軌跡を示す図である。
【図７】横軸に時間、縦軸に状態量（圧力、流量など）
を示す図である。
を示す図である。
【図８】従来技術に係る圧縮機の制御装置を示す説明図
である。
である。
【図９】圧縮機の特性曲線及び運転状態の軌跡を示す図
である。
である。
【図１０】横軸に時間、縦軸に状態量（圧力、流量な
ど）を示す図である。
ど）を示す図である。
１ 圧縮機 ６ 調節弁 １０ 流量検出器 １２ 回転数検出器 １３ 調節計 ２１ 除算器 ２２ 変化速度演算器 ２３ 関数発生器 ２４ 比較器 ２５ 変化率リミッタ ２６ 最大値選択器
Claims (1)
- 【請求項１】 圧縮機を運転してガスを昇圧するプロセ
スにおいて、圧縮機の流入流量を検出する流量検出器
と、前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出器と、前
記流量検出器の出力信号と前記回転数検出器の出力信号
とを入力し、流入流量と回転数との比を演算する除算器
と、前記除算器の出力信号を入力し、この出力信号がそ
の設定値に近づくよう制御するための第１の開度信号を
出力する調節計と、前記除算器の出力信号を入力し、前
記流入流量と回転数との比の変化速度を演算する変化速
度演算器と、前記除算器の出力信号を入力し、前記変化
速度に対するしきい値を演算する関数発生器と、前記変
化速度演算器の出力信号と前記関数発生器の出力信号と
を入力し、前記変化速度と前記しきい値とを比較する比
較器と、前記比較器の比較結果を表わす出力信号を入力
し、この比較結果に応じて前記変化速度が前記しきい値
を超えた時には、調節弁の開度を急速に大きくし、その
後前記変化速度が前記しきい値を下回った時には前記調
節弁の開度を徐々に小さくするよう制御するための第２
の開度信号を出力する変化率リミッタと、前記第１の開
度信号と前記第２の開度信号とを入力し、何れか値の大
きい方を選択して出力する最大値選択器と、前記圧縮機
の入口に設置され前記最大値選択器の出力信号によって
操作される調節弁とを備えて成ることを特徴とする圧縮
機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063822A JP2977406B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 圧縮機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063822A JP2977406B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 圧縮機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06272695A true JPH06272695A (ja) | 1994-09-27 |
| JP2977406B2 JP2977406B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=13240447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5063822A Expired - Lifetime JP2977406B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 圧縮機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977406B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2550469A (en) * | 2016-04-01 | 2017-11-22 | Fisher Rosemount Systems Inc | Methods and apparatus for detecting and preventing compressor surge |
| US10480521B2 (en) | 2016-04-01 | 2019-11-19 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Methods and apparatus for detecting and preventing compressor surge |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP5063822A patent/JP2977406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2550469A (en) * | 2016-04-01 | 2017-11-22 | Fisher Rosemount Systems Inc | Methods and apparatus for detecting and preventing compressor surge |
| US10480521B2 (en) | 2016-04-01 | 2019-11-19 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Methods and apparatus for detecting and preventing compressor surge |
| GB2550469B (en) * | 2016-04-01 | 2021-10-20 | Fisher Rosemount Systems Inc | Methods and apparatus for detecting and preventing compressor surge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2977406B2 (ja) | 1999-11-15 |
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