JPH0634195U - ターボ圧縮機のサージ防止制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷が低下しても、サージ領域限界付近でタ
ーボ圧縮機を効率よく運転する。 【構成】 ターボ圧縮機１の吸入管３と吐出管４の間
に、サージ防止調節弁６を有するバイパス管７を設け
る。ターボ圧縮機の回転数を含む各値から運転流量係数
を求める運転流量係数算出器１２を備える。運転流量係
数とサージ流量係数とを比較する調節器１４を設ける。
調節器１４からサージ防止調節弁６に開度指令を送る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は羽根車の回転運動によって気体を圧送するターボ圧縮機のサージ防止 制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ターボ圧縮機の運転において、負荷の低下に伴い低流速域で使用すると、サー ジ領域に入ることにより流量や圧力が周期的に激しく変動して安定した運転がで きなくなってしまう事態が生じる。そのため、ターボ圧縮機が負荷の低下に伴っ てサージ領域に入らないようにするサージ防止制御が必要である。

【０００３】 従来のかかるサージ防止制御方式としては、吸入流量による制御方式や吐出圧 力による制御方式がある。

【０００４】 吸入流量による制御方式は、図２の（イ）（ロ）に示す如く、ターボ圧縮機ａ に入って来た気体を圧縮して負荷に送るようにしてある構成において、ターボ圧 縮機ａに入って来る気体の流量を流量（又は差圧）発信器ｂで検出し、この流量 信号を調節器ｃに入れて常時設定流量Ａと比較判定し、負荷側の使用で流量が下 がってくると、圧縮機特性曲線IIに沿いサージ線Ｉを越えてサージ領域に入るた め、これを防止するために検出流量が設定流量Ａに達すると負荷へ送られる流量 の一部又は全部を、サージ防止調節弁ｄを作動させて逃がし、放風又はバイパス 範囲で運転させてサージングを防止するようにしたものである。

【０００５】 一方、吐出圧による制御方式は、図３の（イ）（ロ）に示す如く、ターボ圧縮 機ａから吐出される側の圧力を圧力発信器ｅにより検出し、この圧力信号と設定 圧力Ｂとを調節器ｆで比較し、検出圧力が設定圧力Ｂを越えて高くなるとサージ ングが発生するため、吐出圧力が設定圧力に達するとサージ防止調節弁ｄを作動 させ、負荷に送られる流量の一部又は全部を逃がし、サージングを防止するよう にしたものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、ターボ圧縮機のサージ流域は回転数変化によって移動するものであ るが、上記従来のサージ防止制御方式の場合には、回転数の変化は考慮されてお らずサージ領域に入らない流量域で運転するよう安全策をとって（余裕をもって ）それぞれ設定流量、設定圧力が決められているので、サージ領域限界付近で効 率のよい運転を行うことはできなかった。

【０００７】 そこで、本考案は、回転数を取り込むことによりサージ領域限界付近での効率 のよい運転を行うことができるようなターボ圧縮機のサージ防止制御装置を提供 しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決するために、吸入管を通して吸入した気体を圧縮し て吐出管により負荷へ送り出すようにしてあるターボ圧縮機がサージ領域に入る のを防止するためサージ防止調節弁により吐出側から吸入側に気体を戻して流量 の低下を防止するようにしてあるターボ圧縮機のサージ防止制御装置において、 上記ターボ圧縮機に吸入される気体の質量流量とターボ圧縮機の入口圧力と入口 温度と回転数とから運転流量係数を算出する運転流量係数算出器を備え、更に、 該運転流量係数算出器で算出した運転流量係数とサージ流量係数設定器で設定し たサージ流量係数とを比較演算して上記サージ防止調節弁へ開度調節指令を送る 調節器を設けた構成とする。

【０００９】

【作用】

ターボ圧縮機の運転流量係数が、回転数を含んで吸入流量、入口圧力、入口温 度等から運転流量係数算出器によって求められ、これが調節器によりサージ流量 係数の設定値と比較演算されてサージ防止調節弁に開度指令が送られる。したが って、負荷が低下してもサージ領域限界付近でターボ圧縮機を運転することがで きるようになる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の実施例を説明する。

【００１１】 図１に示す如く、ターボ圧縮機１を電動機２で駆動し、ターボ圧縮機１に吸入 管３を通して吸入された気体を圧縮して吐出管４より負荷５へ送り出すようにし てある構成において、上記吸入管３と吐出管４との間に、サージ防止調節弁６を 備えたバイパス管７を接続し、サージ防止調節弁６を開くことにより吐出管４を 通して負荷５へ送られる気体の一部がバイパス管７を経由して吸入管３に戻され て吸入側の流量低下を防ぐようにし、上記吸入管３に、該吸入管３を通してター ボ圧縮機１に吸入される気体の質量流量ｍを検出する流量計８と、入口圧力Ｐを 検出する圧力計９と、入口温度Ｔを検出する温度計１０を設置し、又、上記ター ボ圧縮機１を駆動する電動機２に駆動指令を送る制御器１１から回転数Ｎを取り 出せるようにし、且つこれら流量計８、圧力計９、温度計１０、制御器１１によ って得られた質量流量ｍ、入口圧力Ｐ、入口温度Ｔ、回転数Ｎなどから運転流量 係数ＰＶを算出する運転流量係数算出器１２を設け、更に、該運転流量係数算出 器１２により算出した運転流量係数ＰＶとサージ流量係数設定器１３により設定 したサージ流量係数ＳＶとを比較して上記サージ防止調節弁６にＰＶがＳＶを下 回らないような操作量ＭＶの開度調節指令を送るようにした調節器１４を備えた 構成とする。

【００１２】 本考案においては、ターボ圧縮機１の運転時に負荷５の低下が生じても、サー ジ防止調節弁６の開度調節により、吐出管４を通って負荷５へ送られる気体の一 部をバイパス管７を経由させて吸入管３内に戻すことができるので、サージ領域 に入ることを防止することができる。詳述すると、吸入管３を通してターボ圧縮 機１に吸入される気体の質量流量ｍが流量計８により、入口圧力Ｐが圧力計９に より、入口温度Ｔが温度計１０によりそれぞれ常時検出されて運転流量係数算出 器１２に入れると共に、ターボ圧縮機１の回転数Ｎが制御器１１から取り出され て上記運転流量係数算出器１２に入れられるので、運転流量係数算出器１２によ って、φ＝ＲＴｍ／πＤ³ ＰＮの演算が行われ（但し、Ｒは気体定数、Ｄは圧縮 機インペラ径）、ターボ圧縮機１の運転流量係数ＰＶが算出される。更に、この 運転流量係数ＰＶは調節器１４に送られ、ここで、サージ流量係数設定器１３で 設定されたサージ流量係数ＳＶと比較され、ＰＶがＳＶを下回らないような操作 量ＭＶの開度調節指令が、吸入管３と吐出管４を接続するバイパス管７中のサー ジ防止調節弁６に送られる。すなわち、サージ流量は回転数によって変化し、運 転流量係数により一義的に決定されることから、負荷５が低下しても、運転流量 係数算出器１２で算出された運転流量係数ＰＶがサージ流量係数ＳＶを下回らな いように吐出管４から吐出される気体の一部をバイパス管７を通して吸入管３に 戻すことにより、サージ領域に入ることなくサージ領域限界付近で効率よく運転 を行うことができる。

【００１３】 なお、本考案は上記実施例にのみ限定されるものではなく、本考案の要旨を逸 脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００１４】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案のターボ圧縮機のサージ防止制御装置によれば、運転 流量係数算出器により、ターボ圧縮機の回転数を含めて、吸入流量、入口圧力、 入口温度等から運転流量係数を求め、これを、調節器によりサージ流量係数と比 較演算してサージ防止調節弁に開度指令を送るようにしたので、負荷が低下して も、サージ領域に入ることなくサージ領域限界付近でターボ圧縮機を効率よく運 転することができる、という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のターボ圧縮機のサージ防止制御装置の
一実施例を示す概要図である。

【図２】従来のサージング防止制御方式の一例を示すも
ので、（イ）は概略系統図、（ロ）は吐出圧と流量との
関係を示す図である。

【図３】従来のサージング防止制御方式の他の例を示す
もので、（イ）は概略系統図、（ロ）は吐出圧と流量と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ターボ圧縮機 ３ 吸入管 ４ 吐出管 ５ 負荷 ６ サージ防止調節弁 ７ バイパス管 １２ 運転流量係数算出器 １３ サージ流量係数設定器 １４ 調節器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入管を通して吸入した気体を圧縮して
   吐出管により負荷へ送り出すようにしてあるターボ圧縮
   機がサージ領域に入るのを防止するためサージ防止調節
   弁により吐出側から吸入側に気体を戻して流量の低下を
   防止するようにしてあるターボ圧縮機のサージ防止制御
   装置において、上記ターボ圧縮機に吸入される気体の質
   量流量とターボ圧縮機の入口圧力と入口温度と回転数と
   から運転流量係数を算出する運転流量係数算出器を備
   え、更に、該運転流量係数算出器で算出した運転流量係
   数とサージ流量係数設定器で設定したサージ流量係数と
   を比較演算して上記サージ防止調節弁へ開度調節指令を
   送る調節器を設けた構成を有することを特徴とするター
   ボ圧縮機のサージ防止制御装置。