JPH08136073A - Method and apparatus for operation control of turbine type expander - Google Patents

Method and apparatus for operation control of turbine type expander

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JPH08136073A
JPH08136073A JP27662494A JP27662494A JPH08136073A JP H08136073 A JPH08136073 A JP H08136073A JP 27662494 A JP27662494 A JP 27662494A JP 27662494 A JP27662494 A JP 27662494A JP H08136073 A JPH08136073 A JP H08136073A
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善裕 仲山
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巌 河島
Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
Youichi Kamiyauchi
洋一 上谷内
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Abstract

PURPOSE: To effectively prevent the overload operation of a turbine type expander disposed in two stage series. CONSTITUTION: First and second turbine inlet valves 15, 16 are respectively provided at the inlet sides of first and second turbines 11 and 12. A pressure regulator 20 detected the inlet pressure of the first turbine, and so regulates the opening of the valve 15 as to suppress the pressure to a predetermined pressure limit value or less. A number-of-revolutions regulator 21 detects the number of the revolutions of the first turbine to set the opening for suppressing the number of the revolutions to a predetermined number-of-revolutions limit value or less. A number-of-revolutions regulator 22 detects the number of the revolutions of the second turbine and sets the opening for suppressing the number of the revolutions to a predetermined number-of-revolutions limit value or less. An opening comparator 24 regulates the opening of the valve 16 based on the smaller one of both the set openings.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、相互直列に接続された
二段のタービン式膨張機の運転を制御する方法及び装置
に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for controlling the operation of a two-stage turbine expander connected in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘリウム冷凍機をはじめとする多くの極
低温冷凍液化装置においては、寒冷発生用の冷媒循環通
路に、タービン式膨張機が二段にわたって相互直列に配
されている。これらのタービン式膨張機の起動により、
液化冷凍装置は常温から設計点の温度まで次第に冷却さ
れるが、この設計点に至るまでの起動時間はなるべく短
縮することが好ましい。この起動時間は、タービン式膨
張機の発生する寒冷量Qが多いほど短くなるが、この寒
冷量Qは一般に次式で表される。
2. Description of the Related Art In many cryogenic freeze liquefaction devices such as helium refrigerators, two stages of turbine type expanders are arranged in series in a refrigerant circulation passage for generating cold. By starting these turbine type expanders,
The liquefaction refrigerating apparatus is gradually cooled from room temperature to the temperature at the design point, but it is preferable to shorten the startup time until reaching the design point as much as possible. This start-up time becomes shorter as the amount Q of cold generated by the turbine expander increases, and this amount Q of cold is generally expressed by the following equation.

【0003】[0003]

【数1】Q=K1・Pi・√Ti・f(π) ここで、K1は定数、Piはタービン入口圧力、Tiは入
口温度、πは圧力比(=Pi/Pe)、Peはタービン出
口圧力、f(π)はπとともに増加する関数である。こ
の数1から明らかなように、寒冷量Qを急増させるに
は、タービン入口圧力Piを急増させればよい。しかし
ながら、このタービン入口圧力Piを過度に上昇させる
と、タービン圧力比Pi/Pe が高まってそのタービン
式膨張機の回転数が異常に増大し(以下、過回転と称す
る。)、その結果、焼き付き等のトラブルを起こすおそ
れがある。
[Expression 1] Q = K1 · Pi · √Ti · f (π) where K1 is a constant, Pi is the turbine inlet pressure, Ti is the inlet temperature, π is the pressure ratio (= Pi / Pe), and Pe is the turbine outlet. The pressure, f (π), is a function that increases with π. As is clear from this formula 1, the turbine inlet pressure Pi can be rapidly increased in order to rapidly increase the cold quantity Q. However, when the turbine inlet pressure Pi is excessively increased, the turbine pressure ratio Pi / Pe is increased and the rotational speed of the turbine type expander is abnormally increased (hereinafter referred to as overspeed), resulting in seizure. May cause troubles such as

【0004】そこで、このようなタービン式膨張機の過
回転を防ぎながら迅速に運転(特に予冷運転)を進める
方法として、次のようなものが提案されている。
Therefore, the following methods have been proposed as a method of rapidly proceeding the operation (particularly, the precooling operation) while preventing such an over-rotation of the turbine type expander.

【0005】A)特公平3−17062号公報:上流側
タービン式膨張機の入口温度に対応する下流側タービン
入口圧力の制限値を予め設定しておき、この制限値まで
低温側タービン式膨張機の入口圧力を圧力制御弁(以
下、タービン入口弁と称する。)によって昇圧する動作
と、この動作後、タービン式膨張機の入口温度が平衡終
端入口温度に達するまで圧力状態を維持する動作とを交
互に行う(図5参照)。この方法によれば、上記タービ
ン入口弁の制御によって低温側タービン式膨張機の入口
圧力を制御することにより、低温側タービン式膨張機が
過速度で回転するのを防ぎながら、液化冷凍装置を予冷
できる。
A) Japanese Patent Publication No. 3-17062: A limit value of the downstream turbine inlet pressure corresponding to the inlet temperature of the upstream turbine type expander is set in advance, and the low temperature side turbine expander reaches this limit value. The operation of increasing the inlet pressure of the turbine by a pressure control valve (hereinafter referred to as the turbine inlet valve) and the operation of maintaining the pressure state until the inlet temperature of the turbine expander reaches the equilibrium terminal inlet temperature after this operation. Alternately (see Figure 5). According to this method, by controlling the inlet pressure of the low temperature side turbine expander by controlling the turbine inlet valve, it is possible to prevent the low temperature side turbine expander from rotating at an excessive speed while precooling the liquefying refrigeration system. it can.

【0006】B)特開昭62−80455号公報:上流
側タービン式膨張機の入口側に圧力調節弁(以下、ター
ビン入口弁と称する。)を、下流側タービン式膨張機の
出口側に下流側圧力調節弁(以下、タービン出口弁と称
する。)をそれぞれ設け、上記タービン入口弁の開度調
節により上流側タービン式膨張機の入口圧力を所定の圧
力制限値以下に抑え、上記タービン出口弁の開度調節に
より下流側タービン式膨張機の出口圧力を圧力制限値以
下に抑える。
B) JP-A-62-80455: A pressure control valve (hereinafter referred to as a turbine inlet valve) on the inlet side of the upstream turbine type expander and a downstream side of the outlet side of the downstream turbine type expander. Side pressure control valves (hereinafter referred to as turbine outlet valves) are provided, and the inlet pressure of the upstream turbine expander is kept below a predetermined pressure limit value by adjusting the opening of the turbine inlet valve. The outlet pressure of the downstream turbine expander is kept below the pressure limit value by adjusting the opening degree.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにタービン
式膨張機が直列2段に設けられた装置では、ノズルの中
でチョークしていないという前提で、上流側タービン式
膨張機の流量G1及び下流側タービン式膨張機の流量G
2が次式で表される。
As described above, in the apparatus in which the turbine type expanders are provided in two stages in series, the flow rate G1 of the upstream turbine type expander and Flow rate G of the downstream turbine expander
2 is represented by the following equation.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】ここで、K1,K2は一定の係数、P1は
上流側タービン式膨張機の入口圧力、P2は上流側ター
ビン式膨張機の出口圧力、P3は下流側タービン式膨張
機の入口圧力、T1は上流側タービン式膨張機の入口温
度、T3は下流側タービン式膨張機の入口温度である。
Where K1 and K2 are constant coefficients, P1 is the inlet pressure of the upstream turbine expander, P2 is the outlet pressure of the upstream turbine expander, P3 is the inlet pressure of the downstream turbine expander, T1 is the inlet temperature of the upstream turbine expander, and T3 is the inlet temperature of the downstream turbine expander.

【0010】両タービン式膨張機を直列に配した場合、
G1=G2であるため、上記数1から次式が得られる。
When both turbine type expanders are arranged in series,
Since G1 = G2, the following equation is obtained from the above mathematical expression 1.

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】ここで上記A)の方法及びB)の方法で
は、上流側タービン式膨張機の出口と下流側タービン式
膨張機の入口とが弁を介さずに直結されているため、P
2=P3となる。これを数2に代入すると次式が得られ
る。
In the methods A) and B), since the outlet of the upstream turbine expander and the inlet of the downstream turbine expander are directly connected without a valve, P
2 = P3. Substituting this into Equation 2 gives the following equation.

【0013】[0013]

【数4】 [Equation 4]

【0014】従って、上記A)の方法及びB)の方法で
は、理論上、温度比T1/T3が上流側タービン式膨張
機の圧力比P1/P2の関数f(P1/P2)となる。
換言すれば、圧力比P1/P2は上記温度比T1/T3
に支配されることになり、理論上は、上記温度比T1/
T3が変化しない限り、タービン入口弁やタービン出口
弁を操作しても圧力比P1/P2が変動しないことにな
る。実際の運転では、タービン入口弁の開度の変化に伴
って圧力比P1/P2も多少変動するが、その応答性は
低く、タービン入口弁を絞っても直ちに圧力比P1/P
2が降下する保証はない。よって、上記A)の方法及び
B)の方法では、タービン入口弁あるいはタービン出口
弁を操作しても、タービン式膨張機の回転数、特に上流
側タービン式膨張機の回転数を思い通りに調節できず、
タービン式膨張機の過回転を発生させてしまうおそれが
ある。
Therefore, theoretically, in the methods A) and B), the temperature ratio T1 / T3 is a function f (P1 / P2) of the pressure ratio P1 / P2 of the upstream turbine expander.
In other words, the pressure ratio P1 / P2 is equal to the temperature ratio T1 / T3.
Theoretically, the temperature ratio T1 /
Unless T3 changes, the pressure ratio P1 / P2 does not change even if the turbine inlet valve or the turbine outlet valve is operated. In actual operation, the pressure ratio P1 / P2 also fluctuates somewhat with changes in the opening of the turbine inlet valve, but its responsiveness is low, and even if the turbine inlet valve is throttled, the pressure ratio P1 / P2 immediately changes.
There is no guarantee that 2 will fall. Therefore, in the above methods A) and B), even if the turbine inlet valve or the turbine outlet valve is operated, the rotational speed of the turbine type expander, especially the rotational speed of the upstream turbine type expander can be adjusted as desired. No
There is a possibility that the turbine type expander may be over-rotated.

【0015】また、A)の方法では、下流側タービン式
膨張機の入口圧力を階段状に昇圧させているので、予冷
中でのタービン式膨張機の性能をフルに発揮させること
ができず、その分予冷時間が長くなる不都合もある。
Further, in the method A), since the inlet pressure of the downstream turbine expander is increased stepwise, the performance of the turbine expander during precooling cannot be fully exerted. There is also the disadvantage that the pre-cooling time becomes longer accordingly.

【0016】本発明は、このような事情に鑑み、直列に
配される2段のタービン式膨張機の過負荷運転を確実に
防ぎ、さらに好ましくは、迅速な予冷も行うことができ
るタービン式膨張機の運転制御方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
In view of such circumstances, the present invention surely prevents overload operation of the two-stage turbine type expanders arranged in series, and more preferably, turbine type expansion which can also perform rapid precooling. An object of the present invention is to provide a machine operation control method and apparatus.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、寒冷を発生さ
せるための冷媒循環回路に相互直列に配された二段の寒
冷発生用タービン式膨張機の運転制御方法であって、上
流側タービン式膨張機の入口側に上流側タービン入口弁
を設け、下流側タービン式膨張機の入口側に下流側ター
ビン入口弁を設け、上流側タービン入口弁の開度変化に
より、いずれか一方のタービン式膨張機の入口圧力、上
流側タービン式膨張機の回転数、下流側タービン式膨張
機の回転数のうちの一つのパラメータを所定条件に見合
うように調節するとともに、下流側タービン入口弁の開
度調節により残りのパラメータを所定条件に見合うよう
に調節するものである(請求項1)。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for controlling the operation of a two-stage cold-generating turbine expander arranged in series with a refrigerant circulation circuit for generating cold, in which an upstream turbine is used. The upstream turbine inlet valve is installed on the inlet side of the expander, and the downstream turbine inlet valve is installed on the inlet side of the downstream turbine expander. Adjust one parameter of the inlet pressure of the expander, the rotation speed of the upstream turbine expander, and the rotation speed of the downstream turbine expander to meet a predetermined condition, and open the downstream turbine inlet valve. By adjusting, the remaining parameters are adjusted to meet predetermined conditions (claim 1).

【0018】より具体的には、いずれか一方のタービン
式膨張機の入口圧力を検出してこの圧力を予め設定され
た圧力制限値以下に抑えるように上記上流側タービン入
口弁の開度を調節するとともに、上流側タービン式膨張
機の回転数を検出してこの回転数を予め設定された回転
数制限値以下に抑えるための下流側タービン入口弁の開
度を設定し、かつ、下流側タービン式膨張機の回転数を
検出してこの回転数を予め設定された回転数制限値以下
に抑えるための下流側タービン入口弁の開度を設定し、
上記2つの開度のうち小さい側の開度に基づき上記下流
側タービン入口弁の開度を調節する方法や(請求項
2)、上流側タービン式膨張機の入口圧力を検出してこ
の圧力を予め設定された圧力制限値以下に抑えるように
上記上流側タービン入口弁の開度を調節するとともに、
上流側タービン式膨張機の出口圧力を検出してこの圧力
を予め設定された圧力制限値以上に保つための下流側タ
ービン入口弁の開度を設定し、かつ、下流側タービン式
膨張機の入口圧力を検出してこの圧力を予め設定された
圧力制限値以下に抑えるための下流側タービン入口弁の
開度を設定し、上記2つの開度のうち小さい側の開度に
基づき上記下流側タービン入口弁の開度を調節する方法
(請求項4)が好適である。
More specifically, the inlet pressure of one of the turbine type expanders is detected, and the opening degree of the upstream turbine inlet valve is adjusted so as to keep this pressure below a preset pressure limit value. In addition, the opening of the downstream turbine inlet valve is set to detect the rotational speed of the upstream turbine expander and keep this rotational speed below a preset rotational speed limit value, and the downstream turbine Sets the opening of the downstream turbine inlet valve for detecting the rotation speed of the expansion machine and suppressing this rotation speed to a preset rotation speed limit value or less,
A method of adjusting the opening of the downstream turbine inlet valve based on the opening on the smaller side of the two openings (Claim 2), or detecting the inlet pressure of the upstream turbine expander to determine this pressure. While adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve so as to be suppressed below a preset pressure limit value,
Set the opening of the downstream turbine inlet valve to detect the outlet pressure of the upstream turbine expander and keep this pressure above a preset pressure limit value, and the inlet of the downstream turbine expander The opening of the downstream turbine inlet valve for detecting the pressure and suppressing this pressure to a preset pressure limit value or less is set, and the downstream turbine is set based on the smaller opening of the two openings. A method of adjusting the opening degree of the inlet valve (claim 4) is preferable.

【0019】請求項2記載の方法では、上記上流側ター
ビン式膨張機の回転数制限値を上流側タービン式膨張機
の入口温度に応じて変化させ、上記下流側タービン式膨
張機の回転数制限値を下流側タービン式膨張機の入口温
度に応じて変化させることが、より好ましく(請求項
3)、請求項4記載の方法では、上記上流側タービン式
膨張機の出口圧力の圧力制限値を上流側タービン式膨張
機の入口温度に応じて変化させ、上記下流側タービン式
膨張機の入口圧力の圧力制限値を下流側タービン式膨張
機の入口温度に応じて変化させることが、より好ましい
(請求項5)。
According to a second aspect of the present invention, the rotational speed limit value of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, and the rotational speed restriction value of the downstream turbine expander is changed. More preferably, the value is changed according to the inlet temperature of the downstream turbine expander (claim 3), and in the method according to claim 4, the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream turbine expander is set. More preferably, it is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, and the pressure limit value of the inlet pressure of the downstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the downstream turbine expander ( Claim 5).

【0020】また、上記各方法において、上記上流側タ
ービン入口弁の開度調節に用いる圧力制限値をこの圧力
制限値に関する側のタービン式膨張機の入口温度に応じ
て変化させることにより、後述のようなより優れた効果
が得られる(請求項6)。
Further, in each of the above methods, the pressure limit value used for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve is changed according to the inlet temperature of the turbine type expander on the side relating to this pressure limit value. Such a superior effect can be obtained (Claim 6).

【0021】さらに本発明は、寒冷を発生させるための
冷媒循環回路に相互直列に配された二段の寒冷発生用タ
ービン式膨張機の運転制御装置であって、上流側タービ
ン式膨張機の入口側に上流側タービン入口弁を設け、下
流側タービン式膨張機の入口側に下流側タービン入口弁
を設けるとともに、いずれか一方のタービン式膨張機の
入口圧力を検出してこの圧力を予め設定された圧力制限
値以下に抑えるように上流側タービン入口弁の開度を調
節する上流側入口弁調節手段と、上流側タービン式膨張
機の回転数を検出してこの回転数を予め設定された回転
数制限値以下に抑えるための下流側タービン入口弁の開
度を設定する上流側開度設定手段と、下流側タービン式
膨張機の回転数を検出してこの回転数を予め設定された
回転数制限値以下に抑えるための下流側タービン入口弁
の開度を設定する下流側開度設定手段と、実際の下流側
タービン入口弁の開度を上記上流側開度設定手段で設定
された開度と下流側開度設定手段で設定された開度との
うち小さい側の開度に基づき調節する下流側入口弁調節
手段とを備えたものである(請求項7)。
Further, the present invention relates to an operation control device for a two-stage cold-generating turbine expander arranged in series with a refrigerant circulation circuit for generating cold, the inlet of an upstream turbine expander. Side upstream side turbine inlet valve, the downstream side turbine type expander inlet side is provided with a downstream side turbine inlet valve, the inlet pressure of either one of the turbine type expander is detected and this pressure is preset. The upstream inlet valve adjusting means for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve so as to keep it below the pressure limit value, and the rotational speed of the upstream turbine expander is detected to set this rotational speed at a preset rotational speed. Upstream opening degree setting means for setting the opening degree of the downstream side turbine inlet valve to keep the number of revolutions below the number limit value, and detecting the number of rotations of the downstream side turbine expander and setting this number of rotations in advance Below the limit Downstream opening degree setting means for setting the opening degree of the downstream turbine inlet valve for suppressing, and the actual opening degree of the downstream turbine inlet valve for the opening degree set by the upstream opening degree setting means and the downstream opening degree. The downstream side inlet valve adjusting means for adjusting based on the opening degree on the smaller side of the opening degrees set by the degree setting means (claim 7).

【0022】この装置では、上記上流側タービン式膨張
機の回転数制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度
に応じて変化させるように上記上流側開度設定手段を構
成し、上記下流側タービン式膨張機の回転数制限値を下
流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変化させるよ
うに上記下流側開度設定手段を構成するのが、より好ま
しい(請求項8)。
In this apparatus, the upstream side opening degree setting means is configured to change the rotational speed limit value of the upstream side turbine type expander according to the inlet temperature of the upstream side turbine type expander, and the downstream side More preferably, the downstream side opening degree setting means is configured to change the rotational speed limit value of the turbine type expander according to the inlet temperature of the downstream side turbine type expander (claim 8).

【0023】また本発明は、寒冷を発生させるための冷
媒循環回路に相互直列に配された二段の寒冷発生用ター
ビン式膨張機の運転制御装置であって、上流側タービン
式膨張機の入口側に上流側タービン入口弁を設け、下流
側タービン式膨張機の入口側に下流側タービン入口弁を
設けるとともに、上流側タービン式膨張機の入口圧力を
検出してこの圧力を予め設定された圧力制限値以下に抑
えるように上流側タービン入口弁の開度を調節する上流
側入口弁調節手段と、上流側タービン式膨張機の出口圧
力を検出してこの圧力を予め設定された圧力制限値以上
に保つための下流側タービン入口弁の開度を設定する上
流側開度設定手段と、下流側タービン式膨張機の入口圧
力を検出してこの圧力を予め設定された圧力制限値以下
に抑えるための下流側タービン入口弁の開度を設定する
下流側開度設定手段と、実際の下流側タービン入口弁の
開度を上記上流側開度設定手段で設定された開度と下流
側開度設定手段で設定された開度とのうち小さい側の開
度に基づき調節する下流側入口弁調節手段とを備えたも
のである(請求項9)。
Further, the present invention is an operation control device for a two-stage cold-generating turbine expander arranged in series in a refrigerant circulation circuit for generating cold, the inlet of an upstream turbine expander. Side upstream side turbine inlet valve, downstream side turbine type expander inlet side downstream side turbine inlet valve, upstream side turbine type expander inlet pressure is detected and this pressure is preset Upstream inlet valve adjusting means for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve so as to keep it below the limit value, and the outlet pressure of the upstream turbine expander is detected to set this pressure above a preset pressure limit value. Upstream opening degree setting means for setting the opening degree of the downstream turbine inlet valve to keep the pressure at the lower limit, and to detect the inlet pressure of the downstream turbine expander and keep this pressure below a preset pressure limit value. Under The downstream opening degree setting means for setting the opening degree of the side turbine inlet valve, and the actual opening degree of the downstream turbine inlet valve by the opening degree set by the upstream side opening degree setting means and the downstream side opening degree setting means. Downstream inlet valve adjusting means for adjusting based on the opening on the smaller side of the set opening is provided (claim 9).

【0024】この装置では、上記上流側タービン式膨張
機の出口圧力の圧力制限値を上流側タービン式膨張機の
入口温度に応じて変化させるように上記上流側開度設定
手段を構成し、上記下流側タービン式膨張機の入口圧力
の圧力制限値を下流側タービン式膨張機の入口温度に応
じて変化させるように上記下流側開度設定手段を構成す
るのが、より好ましい(請求項10)。
In this apparatus, the upstream side opening degree setting means is configured to change the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream side turbine type expander according to the inlet temperature of the upstream side turbine type expander. More preferably, the downstream opening degree setting means is configured to change the pressure limit value of the inlet pressure of the downstream turbine expander according to the inlet temperature of the downstream turbine expander (claim 10). .

【0025】また、上記各装置において、上記上流側入
口弁調節手段で用いられる圧力制限値をこの圧力制限値
に関する側のタービン式膨張機の入口温度に応じて変化
させるように上記上流側入口弁調節手段を構成すること
により、後述のようなより優れた効果が得られる(請求
項11)。
Further, in each of the above devices, the upstream inlet valve is configured so that the pressure limit value used by the upstream inlet valve adjusting means is changed according to the inlet temperature of the turbine type expander on the side related to the pressure limit value. By configuring the adjusting means, a more excellent effect as described below can be obtained (claim 11).

【0026】[0026]

【作用】請求項1記載の方法では、下流側タービン式膨
張機の入口側に設けられた下流側タービン入口弁の操作
により、上流側タービン式膨張機の出口圧力と下流側タ
ービン式膨張機の入口圧力とを異ならせることができ、
上流側タービン式膨張機の入口温度と下流側タービン式
膨張機の入口温度との比に束縛されることなく、上流側
タービン式膨張機の圧力比を自由に調節できる。従っ
て、上流側タービン入口弁の開度変化により、いずれか
一方のタービン式膨張機の入口圧力、上流側タービン式
膨張機の回転数、下流側タービン式膨張機の回転数のう
ちの一つのパラメータを適正に調節するとともに、下流
側タービン入口弁の開度調節により残りのパラメータを
適正に調節することにより、双方のタービン式膨張機の
過回転を防ぐことができる。
In the method according to the first aspect, the outlet pressure of the upstream turbine expander and the downstream turbine expander of the upstream turbine expander are controlled by operating the downstream turbine inlet valve provided on the inlet side of the downstream turbine expander. The inlet pressure can be different,
The pressure ratio of the upstream turbine expander can be freely adjusted without being restricted by the ratio between the inlet temperature of the upstream turbine expander and the inlet temperature of the downstream turbine expander. Therefore, depending on the change in the opening degree of the upstream turbine inlet valve, one of the parameters of the inlet pressure of either one of the turbine type expander, the rotational speed of the upstream turbine type expander, and the rotational speed of the downstream turbine type expander Is appropriately adjusted, and the remaining parameters are appropriately adjusted by adjusting the opening degree of the downstream side turbine inlet valve, whereby it is possible to prevent both turbine type expanders from over-rotating.

【0027】より具体的に、請求項2,7記載の方法及
び装置では、上記上流側タービン入口弁の開度変化によ
り、いずれか一方のタービン式膨張機の入口圧力を調節
するとともに、上流側タービン式膨張機の回転数を検出
してこの回転数を予め設定された回転数制限値以下に抑
えるための下流側タービン入口弁の開度を設定し、か
つ、下流側タービン式膨張機の回転数を検出してこの回
転数を予め設定された回転数制限値以下に抑えるための
下流側タービン入口弁の開度を設定し、両開度のうち小
さい側の開度に基づいて実際の下流側タービン入口弁の
開度を調節することにより、双方のタービン式膨張機の
回転数を直接的に調節でき、過回転を確実に防止でき
る。
More specifically, in the method and apparatus according to claims 2 and 7, the inlet pressure of either one of the turbine type expanders is adjusted by changing the opening degree of the upstream turbine inlet valve, and the upstream side is adjusted. Set the opening of the downstream turbine inlet valve to detect the rotational speed of the turbine expander and keep this rotational speed below the preset rotational speed limit value, and rotate the downstream turbine expander. Number, and sets the opening of the downstream turbine inlet valve to keep this number of revolutions below a preset rotational speed limit value. By adjusting the opening degree of the side turbine inlet valve, the rotational speeds of both turbine expanders can be directly adjusted, and over-rotation can be reliably prevented.

【0028】ここで、請求項3,8記載の方法及び装置
では、上記上流側タービン式膨張機の回転数制限値を上
流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変化させ、上
記下流側タービン式膨張機の回転数制限値を下流側ター
ビン式膨張機の入口温度に応じて変化させることによ
り、広い温度範囲に亘ってその運転温度に適したタービ
ン式膨張機の回転数制御を実行できる。また、従来のよ
うにタービン温度の変化に伴ってタービン圧力制限値を
階段状に変化させていくものに比べ、予冷中も各タービ
ン式膨張機の性能をより有効に発揮させることができ、
その分予冷時間が短縮される。
Here, in the method and apparatus according to claims 3 and 8, the rotational speed limit value of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, and the downstream turbine is changed. By changing the rotational speed limit value of the rotary expander according to the inlet temperature of the downstream turbine expander, the rotational speed control of the turbine expander suitable for the operating temperature can be executed over a wide temperature range. Further, as compared with the conventional one in which the turbine pressure limit value is changed stepwise with a change in turbine temperature, the performance of each turbine expander can be more effectively exhibited during precooling.
The precooling time is reduced accordingly.

【0029】一方、請求項4,9記載の方法及び装置で
は、上記上流側タービン入口弁の開度変化により、上流
側タービン式膨張機の入口圧力を調節するとともに、上
流側タービン式膨張機の出口圧力を検出してこの圧力を
予め設定された回転数制限値以下に抑えるための下流側
タービン入口弁の開度を設定し、かつ、下流側タービン
式膨張機の入口圧力を検出してこの圧力を予め設定され
た回転数制限値以下に抑えるための下流側タービン入口
弁の開度を設定し、両開度のうち小さい側の開度に基づ
いて実際の下流側タービン入口弁の開度を調節すること
により、双方のタービン式膨張機の回転数を直接検出し
なくても、間接的に両タービン式膨張機の回転数を制御
でき、過回転を防止できる。
On the other hand, in the method and apparatus according to claims 4 and 9, the inlet pressure of the upstream turbine expander is adjusted by changing the opening degree of the upstream turbine inlet valve, and the upstream turbine expander is controlled. This is done by detecting the outlet pressure and setting the opening of the downstream turbine inlet valve to keep this pressure below a preset rotational speed limit value and by detecting the inlet pressure of the downstream turbine expander. Set the opening of the downstream turbine inlet valve to keep the pressure below the preset rotational speed limit value, and based on the smaller opening of both openings, the actual opening of the downstream turbine inlet valve. By adjusting, the rotational speeds of both turbine type expanders can be indirectly controlled without directly detecting the rotational speeds of both turbine type expanders, and over-rotation can be prevented.

【0030】ここで、請求項5,10記載の方法及び装
置では、上記上流側タービン式膨張機の出口圧力の圧力
制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させ、上記下流側タービン式膨張機の入口圧力の圧力
制限値を下流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させることにより、広い温度範囲に亘ってその運転温
度に適したタービン式膨張機の圧力制御を実行できる。
また、従来のようにタービン温度の変化に伴ってタービ
ン圧力制限値を階段状に変化させていくものに比べ、予
冷中も各タービン式膨張機の性能をより有効に発揮させ
ることができ、その分予冷時間が短縮される。
Here, in the method and apparatus according to claims 5 and 10, the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, and the downstream side is changed. By changing the pressure limit value of the inlet pressure of the side turbine expander according to the inlet temperature of the downstream turbine expander, it is possible to control the pressure of the turbine expander suitable for the operating temperature over a wide temperature range. I can do it.
Further, as compared with the conventional one in which the turbine pressure limit value is changed stepwise with a change in turbine temperature, the performance of each turbine expander can be more effectively exhibited during precooling. Minute pre-cooling time is shortened.

【0031】また、請求項6,11記載の方法及び装置
では、上記上流側タービン入口弁の開度調節に用いる圧
力制限値をこの圧力制限値に関する側のタービン式膨張
機の入口温度に応じて変化させることにより、広い温度
範囲に亘ってその運転温度に適したタービン式膨張機の
入口圧力制御を実行できる。
Further, in the method and the apparatus according to claims 6 and 11, the pressure limit value used for adjusting the opening degree of the upstream side turbine inlet valve is set according to the inlet temperature of the turbine type expander on the side relating to this pressure limit value. By changing it, the inlet pressure control of the turbine expander suitable for the operating temperature can be executed over a wide temperature range.

【0032】[0032]

【実施例】本発明の第1実施例を図1及び図2に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】図1は本発明方法が実施されるヘリウム液
化冷凍装置を示したものである。同図において、1は液
体ヘリウムデュワー(容器)、2は保冷箱であり、液体
ヘリウムデュワー1内には冷媒であるヘリウムが収容さ
れ、保冷箱2内には低温側から順に5つの熱交換器5,
6,7,8,9が設置されている。
FIG. 1 shows a helium liquefaction refrigerating apparatus in which the method of the present invention is carried out. In the figure, 1 is a liquid helium dewar (container), 2 is a cool box, helium as a refrigerant is stored in the liquid helium dewar 1, and five heat exchangers are placed in the cool box 2 in order from the low temperature side. 5,
6, 7, 8, 9 are installed.

【0034】保冷箱2の外部には圧縮機10が設けら
れ、この圧縮機10の吐出側が熱交換器9,8,7,
6,5をこの順に通る高圧供給ライン3を介して液体ヘ
リウムデュワー1内に接続されるとともに、この液体ヘ
リウムデュワー1内が熱交換器5,6,7,8,9をこ
の順に通る低圧戻りライン4を介して圧縮機10の吸込
み側に接続されている。また、上記高圧供給ライン3に
おいて、熱交換器5の出口側の位置には、JT弁14が
設けられている。
A compressor 10 is provided outside the cool box 2, and the discharge side of the compressor 10 has heat exchangers 9, 8, 7,
A low pressure return which is connected to the inside of the liquid helium dewar 1 through a high pressure supply line 3 which passes through 6, 5 in this order and which also passes through the heat exchangers 5, 6, 7, 8, 9 in this order. It is connected to the suction side of the compressor 10 via a line 4. A JT valve 14 is provided at a position on the outlet side of the heat exchanger 5 in the high pressure supply line 3.

【0035】なお、本発明のタービン式膨張機運転制御
方法は、両ライン3,4が液体ヘリウムデュワー1に接
続された液化冷凍装置に限らず、両ライン3,4が冷凍
負荷のみに接続された冷凍装置に対しても適用が可能で
ある。
The turbine-type expander operation control method of the present invention is not limited to the liquefaction refrigeration system in which both lines 3 and 4 are connected to the liquid helium dewar 1, and both lines 3 and 4 are connected only to the refrigeration load. It can also be applied to refrigeration equipment.

【0036】上記高圧供給ライン3において上記熱交換
器8,9同士の間に位置する箇所と、低圧戻りライン4
において熱交換器5,6同士の間に位置する箇所とは、
タービンライン13を介して接続されている。このター
ビンライン13は熱交換器7を通っており、この熱交換
器7よりも上流側の位置には上流側タービン式膨張機
(以下、単に「第1タービン」と称する。)11が設け
られ、熱交換器7よりも下流側の位置には下流側タービ
ン式膨張機(以下、単に「第2タービン」と称する。)
12が設けられている。従って、両タービン11,12
はタービンライン13に相互直列に配された状態となっ
ている。
A portion of the high pressure supply line 3 located between the heat exchangers 8 and 9 and a low pressure return line 4
In, the location located between the heat exchangers 5 and 6 is
It is connected via a turbine line 13. The turbine line 13 passes through the heat exchanger 7, and an upstream turbine expander (hereinafter, simply referred to as “first turbine”) 11 is provided at a position upstream of the heat exchanger 7. A downstream turbine expander (hereinafter, simply referred to as “second turbine”) at a position downstream of the heat exchanger 7.
12 are provided. Therefore, both turbines 11, 12
Are arranged in series with the turbine line 13.

【0037】このタービンライン13には、第1タービ
ン入口弁(上流側タービン入口弁)15、第2タービン
入口弁(下流側タービン入口弁)16、温度計17,1
8、圧力調節器(上流側入口弁調節手段)20、回転数
調節器(上流側開度設定手段)21、回転数調節器(下
流側開度設定手段)22、及び開度比較器(下流側入口
弁調節手段)24が設けられている。
In this turbine line 13, a first turbine inlet valve (upstream turbine inlet valve) 15, a second turbine inlet valve (downstream turbine inlet valve) 16, thermometers 17, 1
8, pressure regulator (upstream inlet valve adjusting means) 20, rotation speed regulator (upstream opening setting means) 21, rotation speed regulator (downstream opening setting means) 22, and opening comparator (downstream) A side inlet valve adjusting means) 24 is provided.

【0038】第1タービン入口弁15は、上記第1ター
ビン11の入口側に設けられており、第2タービン入口
弁16は、上記第2タービン12の入口側であって熱交
換器7の出口側に設けられている。温度計17は、第1
タービン11の入口温度T1の検出信号を圧力調節器2
0及び回転数調節器21に出力するものであり、温度計
18は、第2タービン12の入口温度T2の検出信号を
回転数調節器22に出力するものである。
The first turbine inlet valve 15 is provided on the inlet side of the first turbine 11, and the second turbine inlet valve 16 is the inlet side of the second turbine 12 and the outlet of the heat exchanger 7. It is provided on the side. The thermometer 17 is the first
The pressure regulator 2 detects the detection signal of the inlet temperature T1 of the turbine 11.
0 and the rotation speed adjuster 21, and the thermometer 18 outputs a detection signal of the inlet temperature T2 of the second turbine 12 to the rotation speed adjuster 22.

【0039】圧力調節器20は、上記第1タービン入口
温度T1に対応して予め定められた第1タービン入口圧
力P1の圧力制限値を記憶するとともに、実際の第1タ
ービン入口圧力P1を検出し、この圧力を上記圧力制限
値以下に抑えるように第1タービン入口弁15の開度を
調節するものである。この実施例では、図2(a)に示
すように、第1タービン入口温度T1が定格温度Toを
超える領域では、第1タービン入口温度T1が降下する
に従って上記入口圧力P1の圧力制限値が上げられ、第
1タービン入口温度T1が定格温度To以下の領域で
は、上記圧力制限値が定格圧力P1oに設定されてい
る。
The pressure regulator 20 stores the pressure limit value of the first turbine inlet pressure P1 which is predetermined corresponding to the first turbine inlet temperature T1 and detects the actual first turbine inlet pressure P1. The opening of the first turbine inlet valve 15 is adjusted so that this pressure is kept below the pressure limit value. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, in the region where the first turbine inlet temperature T1 exceeds the rated temperature To, the pressure limit value of the inlet pressure P1 increases as the first turbine inlet temperature T1 decreases. In the region where the first turbine inlet temperature T1 is equal to or lower than the rated temperature To, the pressure limit value is set to the rated pressure P1o.

【0040】回転数調節器21は、上記第1タービン入
口温度T1に対応して予め定められた第1タービン11
の回転数(単位時間当たりの回転数)の回転数制限値を
記憶するとともに、実際の第1タービン回転数N1を検
出し、この回転数N1を上記回転数制限値以下に抑える
ための第1タービン入口弁15の開度を設定し、その設
定信号を開度比較器24に出力するものである。この実
施例では、図2(b)に示すように、第1タービン入口
温度T1が定格温度Toを超える領域では、第1タービ
ン入口温度T1が降下するに従って上記回転数N1の回
転数制限値が上げられ、第2タービン入口温度T1が定
格温度To以下の領域では、上記回転数制限値が定格回
転数N1oに設定されている。
The rotation speed adjuster 21 includes a first turbine 11 which is predetermined in correspondence with the first turbine inlet temperature T1.
The first rotation speed limit value of the rotation speed (revolutions per unit time) is stored, the actual first turbine rotation speed N1 is detected, and the first rotation speed N1 is controlled to be equal to or lower than the rotation speed limit value. The opening of the turbine inlet valve 15 is set, and the setting signal is output to the opening comparator 24. In this embodiment, as shown in FIG. 2 (b), in the region where the first turbine inlet temperature T1 exceeds the rated temperature To, the rotational speed limit value of the rotational speed N1 increases as the first turbine inlet temperature T1 decreases. In the region where the second turbine inlet temperature T1 is increased and is equal to or lower than the rated temperature To, the rotation speed limit value is set to the rated rotation speed N1o.

【0041】同様に、回転数調節器22は、上記第2タ
ービン入口温度T2に対応して予め定められた第2ター
ビン12の回転数(単位時間当たりの回転数)の回転数
制限値を記憶するとともに、実際の第2タービン回転数
N2を検出し、この回転数N2を上記回転数制限値以下
に抑えるための第2タービン入口弁16の開度を設定
し、その設定信号を開度比較器24に出力するものであ
る。この実施例では、図2(c)に示すように、第2タ
ービン入口温度T3が定格温度Toを超える領域では、
第2タービン入口温度T3が降下するに従って上記回転
数N2の回転数制限値が上げられ、第2タービン入口温
度T3が定格温度To以下の領域では、上記回転数制限
値が定格回転数N2oに設定されている。
Similarly, the rotation speed regulator 22 stores the rotation speed limit value of the rotation speed (rotation speed per unit time) of the second turbine 12 which is predetermined corresponding to the second turbine inlet temperature T2. In addition, the actual second turbine rotation speed N2 is detected, and the opening degree of the second turbine inlet valve 16 for suppressing this rotation speed N2 to the rotation speed limit value or less is set, and the setting signal is compared with the opening degree. It is output to the container 24. In this embodiment, as shown in FIG. 2C, in the region where the second turbine inlet temperature T3 exceeds the rated temperature To,
As the second turbine inlet temperature T3 decreases, the rotational speed limit value of the rotational speed N2 is increased, and in the region where the second turbine inlet temperature T3 is equal to or lower than the rated temperature To, the rotational speed limit value is set to the rated rotational speed N2o. Has been done.

【0042】開度比較器24は、上記回転数調節器21
で設定された開度と、上記回転数調節器22で設定され
た開度とを比較し、小さい方を選択してこの開度に基づ
き第2タービン入口弁16の開度を調節するものであ
る。
The opening comparator 24 is the rotation speed adjuster 21.
The opening degree set by the above is compared with the opening degree set by the rotation speed controller 22, the smaller one is selected, and the opening degree of the second turbine inlet valve 16 is adjusted based on this opening degree. is there.

【0043】次に、この装置の作用を説明する。Next, the operation of this device will be described.

【0044】圧縮機10から吐出される冷媒(ヘリウ
ム)は、高圧供給ライン3を通って熱交換器9で液体窒
素により冷却された後、JT弁14を通じて液体ヘリウ
ムデュワー1に導入され、この液体ヘリウムデュワー1
からの蒸発ヘリウムガスは、低圧戻りライン4を通じて
圧縮機10の吸込み側に戻される。
The refrigerant (helium) discharged from the compressor 10 is cooled by liquid nitrogen in the heat exchanger 9 through the high-pressure supply line 3, and then introduced into the liquid helium dewar 1 through the JT valve 14, and this liquid Helium Dewar 1
The evaporated helium gas from 1 is returned to the suction side of the compressor 10 through the low pressure return line 4.

【0045】上記熱交換器9で冷却されたヘリウムの一
部は、タービンライン13に分流し、低圧戻りライン4
に入る。このタービンライン13では、温度計17によ
り第1タービン11の入口温度T1が検出され、この第
1タービン入口温度T1に基づいて第1タービン11の
入口圧力P1の圧力制限値が決定される一方、圧力調節
器20により実際の第1タービン入口圧力P1が検出さ
れ、この入口圧力P1を上記圧力制限値以下に抑えるよ
うに第1タービン入口弁15の開度が調節される。この
第1タービン入口圧力P1の抑制により、間接的に第2
タービン入口圧力P3も抑制される。
A part of the helium cooled by the heat exchanger 9 is divided into the turbine line 13 and the low pressure return line 4
to go into. In the turbine line 13, the thermometer 17 detects the inlet temperature T1 of the first turbine 11, and the pressure limit value of the inlet pressure P1 of the first turbine 11 is determined based on the first turbine inlet temperature T1. The actual first turbine inlet pressure P1 is detected by the pressure regulator 20, and the opening of the first turbine inlet valve 15 is adjusted so as to keep the inlet pressure P1 below the pressure limit value. This suppression of the first turbine inlet pressure P1 indirectly causes the second pressure
The turbine inlet pressure P3 is also suppressed.

【0046】一方、回転数調節器21では、上記第1タ
ービン入口温度T1に基づいて第1タービン11の回転
数N1の回転数制限値が決定される一方、この回転数調
節器21により実際の第1タービン回転数N1が検出さ
れ、この回転数N1を上記回転数制限値以下に抑えるた
めの開度が設定される。同様に、回転数調節器22で
は、温度計18により検出される第2タービン入口温度
T3に基づいて第2タービン12の回転数N2の回転数
制限値が決定される一方、この回転数調節器22により
実際の第2タービン回転数N2が検出され、この回転数
N2を上記回転数制限値以下に抑えるための開度が設定
される。そして、両設定開度のうちの小さい方に基づい
て、開度比較器24により第2タービン入口弁16の開
度が調節され、これにより双方のタービン11,12の
過回転が確実に防がれる。
On the other hand, in the rotation speed adjuster 21, the rotation speed limit value of the rotation speed N1 of the first turbine 11 is determined based on the first turbine inlet temperature T1. The first turbine rotation speed N1 is detected, and an opening degree for setting this rotation speed N1 below the rotation speed limit value is set. Similarly, in the rotation speed adjuster 22, the rotation speed limit value of the rotation speed N2 of the second turbine 12 is determined based on the second turbine inlet temperature T3 detected by the thermometer 18, while this rotation speed adjuster is used. The actual second turbine rotation speed N2 is detected by 22 and an opening degree for setting this rotation speed N2 below the rotation speed limit value is set. Then, the opening degree of the second turbine inlet valve 16 is adjusted by the opening degree comparator 24 based on the smaller one of the set opening degrees, whereby the over-rotation of both turbines 11 and 12 can be surely prevented. Be done.

【0047】しかも、この実施例では、上記第1タービ
ン入口圧力P1及び両タービン回転数N1,N2の制限
値を各タービン11,12の入口温度T1,T2に応じ
て定めているので、広い温度範囲に亘って適正な入口圧
力制御及び回転数制御を実行できる。また、従来のよう
に圧力制限値を温度降下に応じて階段状に上昇させてい
く場合に比べ、予冷中も両タービン11,12の性能を
より有効に発揮させることが可能であり、その分予冷時
間を短縮できる。
In addition, in this embodiment, the first turbine inlet pressure P1 and the limiting values of both turbine rotational speeds N1 and N2 are determined according to the inlet temperatures T1 and T2 of the turbines 11 and 12, so that a wide temperature range can be obtained. Appropriate inlet pressure control and rotational speed control can be executed over the range. Further, as compared with the conventional case where the pressure limit value is increased stepwise according to the temperature drop, the performance of both turbines 11 and 12 can be more effectively exerted during the precooling. Pre-cooling time can be shortened.

【0048】次に、第2実施例を説明する。この実施例
では、前記第1実施例での回転数調節器21,22に代
え、圧力調節器25,26が設けられている。
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, pressure regulators 25 and 26 are provided instead of the rotation speed regulators 21 and 22 in the first embodiment.

【0049】圧力調節器25は、上記第1タービン入口
温度T1に対応して予め定められた第1タービン11の
出口圧力P2の圧力制限値を記憶するとともに、実際の
第1タービン出口圧力P2を検出し、この出口圧力P2
を上記圧力制限値以上に保つための第2タービン入口弁
16の開度を設定し、その設定信号を開度比較器24に
出力するものである。この実施例では、図4(a)に示
すように、第1タービン入口温度T1が定格温度Toを
超える領域では、第1タービン入口温度T1が降下する
に従って上記出口圧力P2の圧力制限値が上げられ、第
2タービン入口温度T3が定格温度To以下の領域で
は、上記圧力制限値が定格圧力P2oに設定されてい
る。
The pressure regulator 25 stores the pressure limit value of the outlet pressure P2 of the first turbine 11 which is predetermined corresponding to the first turbine inlet temperature T1 and also stores the actual first turbine outlet pressure P2. Detected, this outlet pressure P2
The opening degree of the second turbine inlet valve 16 for maintaining the above-mentioned pressure limit value or more is set, and the setting signal is output to the opening degree comparator 24. In this embodiment, as shown in FIG. 4A, in a region where the first turbine inlet temperature T1 exceeds the rated temperature To, the pressure limit value of the outlet pressure P2 increases as the first turbine inlet temperature T1 decreases. In the region where the second turbine inlet temperature T3 is equal to or lower than the rated temperature To, the pressure limit value is set to the rated pressure P2o.

【0050】同様に、圧力調節器26は、上記第2ター
ビン入口温度T2に対応して予め定められた第2タービ
ン12の入口圧力P3の圧力制限値を記憶するととも
に、実際の第2タービン入口圧力P3を検出し、この入
口圧力P3を上記圧力制限値以下に抑えるための第2タ
ービン入口弁16の開度を設定し、その設定信号を開度
比較器24に出力するものである。この実施例では、図
4(b)に示すように、第2タービン入口温度T3が定
格温度Toを超える領域では、第2タービン入口温度T
3が降下するに従って上記入口圧力P3の圧力制限値が
上げられ、第2タービン入口温度T3が定格温度To以
下の領域では、上記圧力制限値が定格圧力P3oに設定
されている。
Similarly, the pressure adjuster 26 stores the pressure limit value of the inlet pressure P3 of the second turbine 12 which is predetermined corresponding to the second turbine inlet temperature T2, and also the actual second turbine inlet. The pressure P3 is detected, the opening degree of the second turbine inlet valve 16 for suppressing the inlet pressure P3 to the pressure limit value or less is set, and the setting signal is output to the opening degree comparator 24. In this embodiment, as shown in FIG. 4B, in the region where the second turbine inlet temperature T3 exceeds the rated temperature To, the second turbine inlet temperature T
The pressure limit value of the inlet pressure P3 is increased as 3 falls, and the pressure limit value is set to the rated pressure P3o in the region where the second turbine inlet temperature T3 is equal to or lower than the rated temperature To.

【0051】そして、開度比較器24は、上記圧力調節
器25で設定された開度と、上記圧力調節器26で設定
された開度とを比較し、小さい方を選択してこの開度に
基づき第2タービン入口弁16の開度を調節するように
構成されている。
The opening degree comparator 24 compares the opening degree set by the pressure regulator 25 with the opening degree set by the pressure regulator 26, and selects the smaller one to select the opening degree. Based on the above, the opening degree of the second turbine inlet valve 16 is adjusted.

【0052】この実施例によれば、第1実施例と同様、
第1タービン入口弁15の開度調節で第1タービン11
の入口圧力P1を制限値以下に抑える一方、第2タービ
ン入口弁16の開度調節で、第1タービン11の出口圧
力P2を圧力制限値以上に保ち、かつ第2タービン12
の入口圧力P3を圧力制限値以下に抑えることができ
る。ここで、各タービン11,12の回転数は、それぞ
れのタービン圧力比P1/P2,P3/P4(P4は第
2タービン出口圧力)に大きく影響されるので、上記出
口圧力P2及び入口圧力P3の調節によって、比較的高
価なタービン回転計や回転数調節器を用いること無く、
比較的安価な圧力調節器25,26を用いて間接的に両
タービン11,12の過回転を防ぐことができる。
According to this embodiment, like the first embodiment,
By adjusting the opening of the first turbine inlet valve 15, the first turbine 11
Inlet pressure P1 of the first turbine 11 is controlled to be equal to or lower than the limit value, while the opening pressure of the second turbine inlet valve 16 is adjusted to keep the outlet pressure P2 of the first turbine 11 equal to or higher than the pressure limit value.
The inlet pressure P3 can be suppressed below the pressure limit value. Here, since the rotational speeds of the turbines 11 and 12 are greatly influenced by the respective turbine pressure ratios P1 / P2 and P3 / P4 (P4 is the second turbine outlet pressure), the outlet pressure P2 and the inlet pressure P3 are By adjusting, without using a relatively expensive turbine tachometer or speed regulator,
The relatively inexpensive pressure regulators 25 and 26 can be used to indirectly prevent over-rotation of both turbines 11 and 12.

【0053】また、この実施例でも、各圧力P1,P
2,P3の制限値を各タービン11,12の入口温度T
1,T2に応じて定めているので、広い温度範囲に亘っ
て適正な入口圧力制御及び回転数制御を実行できる。
Also in this embodiment, each pressure P1, P
2, the inlet temperature T of each turbine 11 and 12 is set to the limit value of P3.
Since it is determined according to T1 and T2, appropriate inlet pressure control and rotational speed control can be executed over a wide temperature range.

【0054】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例として次のような態様をとることも可能
である。
The present invention is not limited to the above embodiments, but the following modes can be adopted as examples.

【0055】(1) 上記各実施例において、両タービン回
転数N1,N2の制御や(第1実施例)、圧力P2,P
3の制御を行うべく、第2タービン入口弁16の開度を
過小にしてしまい、あるいは全閉にしてしまうと、ター
ビンライン13の閉塞により第1タービン11の出口圧
力P2が過度に上昇して第1タービン11を破損した
り、上記第2タービン入口弁16を再度開いた時に両タ
ービン11,12の回転数N1,N2が急上昇して制御
不能になったりするおそれがあるので、上記開度比較器
24には開度下限値を設定しておき、回転数調節器2
1,22や圧力調節器25,26の設定信号にかかわら
ず、第2タービン入口弁16の開度は上記開度下限値以
上に保っておくように上記開度比較器24を構成するの
が、より好ましい。さらに、上記設定開度が上記開度下
限値以下になった場合には警告指令を発するように開度
比較器24を構成すれば、より好ましいものとなる。
(1) In each of the above-mentioned embodiments, control of both turbine rotational speeds N1, N2 (first embodiment), pressures P2, P
If the opening degree of the second turbine inlet valve 16 is made too small or fully closed to perform the control of No. 3, the outlet pressure P2 of the first turbine 11 excessively rises due to the blockage of the turbine line 13. Since the first turbine 11 may be damaged or the second turbine inlet valve 16 may be opened again, the rotational speeds N1 and N2 of the turbines 11 and 12 may suddenly increase and become uncontrollable. The opening lower limit value is set in the comparator 24, and the rotation speed adjuster 2
The opening comparator 24 is configured so that the opening of the second turbine inlet valve 16 is maintained at the opening lower limit value or more regardless of the setting signals of the pressure adjusting devices 1 and 22 and the pressure adjusters 25 and 26. , And more preferable. Further, it is more preferable if the opening comparator 24 is configured to issue a warning command when the set opening becomes less than or equal to the opening lower limit value.

【0056】(2) 前記第1実施例では、第1タービン入
口弁15の操作で第2タービン12の入口圧力P3を調
節するようにしてもよい。この入口圧力P3を下げれ
ば、結果的に第1タービン入口圧力P1も下げることが
可能である。
(2) In the first embodiment, the inlet pressure P3 of the second turbine 12 may be adjusted by operating the first turbine inlet valve 15. If this inlet pressure P3 is lowered, the first turbine inlet pressure P1 can be consequently lowered.

【0057】(3) 前記第1実施例の装置において、第1
タービン入口弁15の操作で第1タービン11の回転数
N1、第2タービン12の回転数N2のいずれか一方を
調節し、第2タービン入口弁16の操作で第1タービン
11の入口圧力P1(もしくは第2タービン12の入口
圧力P2)及び両回転数N1,N2のうちの他方を調節
することも可能である。また、第2実施例の装置におい
て、第1タービン入口弁15の操作で第1タービン11
の出口圧力P2、第2タービン12の入口圧力P3のい
ずれか一方を調節し、第2タービン入口弁16の操作で
第1タービン11の入口圧力P1及び上記両圧力P2,
P3のうちの他方を調節することも可能である。
(3) In the device of the first embodiment, the first
The turbine inlet valve 15 is operated to adjust either the rotational speed N1 of the first turbine 11 or the rotational speed N2 of the second turbine 12, and the inlet pressure P1 of the first turbine 11 is operated by operating the second turbine inlet valve 16. Alternatively, it is also possible to adjust the inlet pressure P2) of the second turbine 12 and the other of the rotation speeds N1 and N2. In addition, in the device of the second embodiment, the operation of the first turbine inlet valve 15 causes the first turbine 11 to operate.
Of the outlet pressure P2 of the first turbine 11 and the inlet pressure P3 of the second turbine 12 are adjusted by operating the second turbine inlet valve 16.
It is also possible to regulate the other of P3.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、次の効
果を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0059】請求項1記載の方法は、上流側タービン式
膨張機の入口側に上流側タービン入口弁を設け、下流側
タービン式膨張機の入口側に下流側タービン入口弁を設
け、上流側タービン入口弁の開度変化により、いずれか
一方のタービン式膨張機の入口圧力、上流側タービン式
膨張機の回転数、下流側タービン式膨張機の回転数のう
ちの一つのパラメータを調節するとともに、下流側ター
ビン入口弁の開度調節により残りのパラメータを調節す
るようにしたものであるので、上記下流側タービン入口
弁の操作により、上流側タービン式膨張機の出口圧力と
下流側タービン式膨張機の入口圧力とを自由に異ならせ
ることにより、双方のタービン式膨張機の過回転を防止
できる効果がある。
According to the method of claim 1, the upstream turbine inlet valve is provided on the inlet side of the upstream turbine expander, and the downstream turbine inlet valve is provided on the inlet side of the downstream turbine expander. By changing the opening degree of the inlet valve, while adjusting one parameter of the inlet pressure of either one of the turbine type expander, the rotational speed of the upstream turbine expander, the rotational speed of the downstream turbine expander, Since the remaining parameters are adjusted by adjusting the opening of the downstream turbine inlet valve, the outlet pressure of the upstream turbine expander and the downstream turbine expander can be adjusted by operating the downstream turbine inlet valve. By freely differentiating the inlet pressure of the two, it is possible to prevent over-rotation of both turbine type expanders.

【0060】より具体的に、請求項2,7記載の方法及
び装置では、上記上流側タービン入口弁の開度変化によ
り、いずれか一方のタービン式膨張機の入口圧力を調節
するとともに、上流側タービン式膨張機の回転数を検出
してこの回転数を予め設定された回転数制限値以下に抑
えるための下流側タービン入口弁の開度を設定し、か
つ、下流側タービン式膨張機の回転数を検出してこの回
転数を予め設定された回転数制限値以下に抑えるための
下流側タービン入口弁の開度を設定し、両開度のうち小
さい側の開度に基づいて実際の下流側タービン入口弁の
開度を調節するようにしているので、双方のタービン式
膨張機の回転数を直接的に調節でき、過回転をより確実
に防止できる効果がある。
More specifically, in the method and apparatus according to claims 2 and 7, the inlet pressure of one of the turbine type expanders is adjusted by changing the opening degree of the upstream turbine inlet valve, and the upstream side is adjusted. Set the opening of the downstream turbine inlet valve to detect the rotational speed of the turbine expander and keep this rotational speed below the preset rotational speed limit value, and rotate the downstream turbine expander. Number, and sets the opening of the downstream turbine inlet valve to keep this number of revolutions below a preset rotational speed limit value. Since the opening degree of the side turbine inlet valve is adjusted, the rotational speeds of both turbine type expanders can be directly adjusted, and there is an effect that over-rotation can be more reliably prevented.

【0061】ここで、請求項3,8記載の方法及び装置
では、上記上流側タービン式膨張機の回転数制限値を上
流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変化させ、上
記下流側タービン式膨張機の回転数制限値を下流側ター
ビン式膨張機の入口温度に応じて変化させることによ
り、広い温度範囲に亘ってその運転温度に適したタービ
ン式膨張機の回転数制御を実行できる効果がある。ま
た、従来のようにタービン温度の変化に伴ってタービン
圧力制限値を階段状に変化させていくものに比べ、予冷
中も各タービン式膨張機の性能をより有効に発揮させる
ことができ、予冷時間を短縮できる効果がある。
Here, in the method and apparatus according to claims 3 and 8, the rotational speed limit value of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, and the downstream turbine is expanded. Effect of changing the rotational speed limit value of the rotary expander according to the inlet temperature of the downstream turbine expander, thereby enabling the rotational speed control of the turbine expander suitable for the operating temperature over a wide temperature range There is. In addition, compared to the conventional method in which the turbine pressure limit value is changed stepwise as the turbine temperature changes, the performance of each turbine expander can be more effectively exhibited during precooling. This has the effect of shortening the time.

【0062】一方、請求項4,9記載の方法及び装置で
は、上記上流側タービン入口弁の開度変化により、上流
側タービン式膨張機の入口圧力を調節するとともに、上
流側タービン式膨張機の出口圧力を検出してこの圧力を
予め設定された回転数制限値以下に抑えるための下流側
タービン入口弁の開度を設定し、かつ、下流側タービン
式膨張機の入口圧力を検出してこの圧力を予め設定され
た回転数制限値以下に抑えるための下流側タービン入口
弁の開度を設定し、両開度のうち小さい側の開度に基づ
いて実際の下流側タービン入口弁の開度を調節するよう
にしているので、高価な回転計等を用いて双方のタービ
ン式膨張機の回転数を直接検出しなくても、安価な構造
で間接的にタービン回転数を調節でき、過回転を防止で
きる効果がある。
On the other hand, in the method and apparatus according to claims 4 and 9, the inlet pressure of the upstream turbine expander is adjusted by changing the opening of the upstream turbine inlet valve, and the upstream turbine expander is also controlled. This is done by detecting the outlet pressure and setting the opening of the downstream turbine inlet valve to keep this pressure below a preset rotational speed limit value and by detecting the inlet pressure of the downstream turbine expander. Set the opening of the downstream turbine inlet valve to keep the pressure below the preset rotational speed limit value, and based on the smaller opening of both openings, the actual opening of the downstream turbine inlet valve. The turbine speed can be adjusted indirectly with an inexpensive structure without directly detecting the rotation speed of both turbine expanders using an expensive tachometer, etc. There is an effect that can prevent.

【0063】ここで、請求項5,10記載の方法及び装
置では、上記上流側タービン式膨張機の出口圧力の圧力
制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させ、上記下流側タービン式膨張機の入口圧力の圧力
制限値を下流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させることにより、広い温度範囲に亘ってその運転温
度に適したタービン式膨張機の圧力制御を実行できる効
果がある。また、従来のようにタービン温度の変化に伴
ってタービン圧力制限値を階段状に変化させていくもの
に比べ、予冷中も各タービン式膨張機の性能をより有効
に発揮させることができ、予冷時間を短縮できる効果が
ある。
Here, in the method and apparatus according to claims 5 and 10, the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream turbine type expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine type expander, and the downstream side is changed. By changing the pressure limit value of the inlet pressure of the side turbine expander according to the inlet temperature of the downstream turbine expander, it is possible to control the pressure of the turbine expander suitable for the operating temperature over a wide temperature range. There is an effect that can be executed. In addition, compared to the conventional method in which the turbine pressure limit value is changed stepwise as the turbine temperature changes, the performance of each turbine expander can be more effectively exhibited during precooling. This has the effect of shortening the time.

【0064】また、請求項6,11記載の方法及び装置
では、上記上流側タービン入口弁の開度調節に用いる圧
力制限値をこの圧力制限値に関する側のタービン式膨張
機の入口温度に応じて変化させることにより、広い温度
範囲に亘ってその運転温度に適したタービン式膨張機の
入口圧力制御を実行できる。
Further, in the method and the apparatus according to claims 6 and 11, the pressure limit value used for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve is set according to the inlet temperature of the turbine type expander on the side relating to this pressure limit value. By changing it, the inlet pressure control of the turbine expander suitable for the operating temperature can be executed over a wide temperature range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例におけるヘリウム液化冷凍
装置の全体構成を示すフローシートである。
FIG. 1 is a flow sheet showing the overall configuration of a helium liquefaction refrigerating apparatus in a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は上記装置において設定される第1ター
ビン入口温度と第1タービン入口圧力の制限値との関係
を示すグラフ、(b)は上記装置において設定される第
1タービン入口温度と第1タービン回転数の制限値との
関係を示すグラフ、(c)は上記装置において設定され
る第2タービン入口温度と第2タービン回転数の制限値
との関係を示すグラフである。
FIG. 2A is a graph showing a relationship between a first turbine inlet temperature and a first turbine inlet pressure limit value set in the apparatus, and FIG. 2B is a first turbine inlet temperature set in the apparatus. And (c) is a graph showing the relationship between the second turbine inlet temperature and the second turbine speed limit value set in the above device.

【図3】本発明の第2実施例におけるヘリウム液化冷凍
装置の全体構成を示すフローシートである。
FIG. 3 is a flow sheet showing the overall configuration of a helium liquefaction refrigeration system according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)は上記装置において設定される第1ター
ビン入口温度と第1タービン出口圧力の制限値との関係
を示すグラフ、(b)は上記装置において設定される第
2タービン入口温度と第2タービン入口圧力の制限値と
の関係を示すグラフである。
FIG. 4A is a graph showing a relationship between a first turbine inlet temperature set in the above apparatus and a limit value of a first turbine outlet pressure, and FIG. 4B is a second turbine inlet temperature set in the above apparatus. 6 is a graph showing the relationship between the second turbine inlet pressure limit value and.

【図5】従来のタービン式膨張機運転制御方法で設定さ
れる上流側タービン式膨張機入口圧力の制限値と下流側
タービン式膨張機入口温度との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the upstream turbine-side expander inlet pressure limit value set by the conventional turbine-type expander operation control method and the downstream turbine-type expander inlet temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 高圧供給ライン 4 低圧戻りライン 11 第1タービン(上流側タービン式膨張機) 12 第2タービン(下流側タービン式膨張機) 13 タービンライン 15 第1タービン入口弁 16 第2タービン入口弁 17,18 温度計 20 圧力調節器(上流側入口弁調節手段) 21 回転数調節器(上流側開度設定手段) 22 回転数調節器(下流側開度設定手段) 24 開度比較器(下流側入口弁調節手段) 25 圧力調節器(上流側開度設定手段) 26 圧力調節器(下流側開度設定手段) 3 High-pressure supply line 4 Low-pressure return line 11 1st turbine (upstream turbine expander) 12 2nd turbine (downstream turbine expander) 13 Turbine line 15 1st turbine inlet valve 16 2nd turbine inlet valve 17, 18 Thermometer 20 Pressure regulator (upstream inlet valve adjusting means) 21 Rotation speed regulator (upstream opening setting means) 22 Rotation speed regulator (downstream opening setting means) 24 Opening comparator (downstream inlet valve) Adjusting means) 25 Pressure adjuster (upstream opening degree setting means) 26 Pressure adjuster (downstream opening degree setting means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上谷内 洋一 神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号 株式 会社神戸製鋼所神戸本社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoichi Uetani 1-3-18 Wakihamacho, Chuo-ku, Kobe City Kobe Steel, Ltd. Kobe Head Office

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 寒冷を発生させるための冷媒循環回路に
相互直列に配された二段の寒冷発生用タービン式膨張機
の運転制御方法であって、上流側タービン式膨張機の入
口側に上流側タービン入口弁を設け、下流側タービン式
膨張機の入口側に下流側タービン入口弁を設け、上流側
タービン入口弁の開度変化により、いずれか一方のター
ビン式膨張機の入口圧力、上流側タービン式膨張機の回
転数、下流側タービン式膨張機の回転数のうちの一つの
パラメータを所定条件に見合うように調節するととも
に、下流側タービン入口弁の開度調節により残りのパラ
メータを所定条件に見合うように調節することを特徴と
するタービン式膨張機の運転制御方法。
1. A method for controlling the operation of a two-stage cold-generation turbine expander arranged in series in a refrigerant circulation circuit for generating cold, the upstream side being upstream of the inlet side of the upstream turbine expander. Side turbine inlet valve is installed, the downstream turbine inlet valve is installed on the inlet side of the downstream turbine expander, and the inlet pressure of either one of the turbine type expander is changed depending on the opening degree of the upstream turbine inlet valve. One of the rotational speed of the turbine expander and the rotational speed of the downstream turbine expander is adjusted to meet a predetermined condition, and the remaining parameters are adjusted to a predetermined condition by adjusting the opening of the downstream turbine inlet valve. A method for controlling the operation of a turbine type expander, which is characterized in that it is adjusted to meet
【請求項2】 請求項1記載のタービン式膨張機の運転
制御方法において、いずれか一方のタービン式膨張機の
入口圧力を検出してこの圧力を予め設定された圧力制限
値以下に抑えるように上記上流側タービン入口弁の開度
を調節するとともに、上流側タービン式膨張機の回転数
を検出してこの回転数を予め設定された回転数制限値以
下に抑えるための下流側タービン入口弁の開度を設定
し、かつ、下流側タービン式膨張機の回転数を検出して
この回転数を予め設定された回転数制限値以下に抑える
ための下流側タービン入口弁の開度を設定し、上記2つ
の開度のうち小さい側の開度に基づき上記下流側タービ
ン入口弁の開度を調節することを特徴とするタービン式
膨張機の運転制御方法。
2. The operation control method for a turbine expander according to claim 1, wherein the inlet pressure of any one of the turbine expanders is detected and the pressure is controlled to be equal to or lower than a preset pressure limit value. While adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve, the downstream turbine inlet valve for detecting the rotational speed of the upstream turbine expander and keeping this rotational speed below a preset rotational speed limit value. The opening degree is set, and the rotation rate of the downstream side turbine expander is detected, and the opening degree of the downstream side turbine inlet valve for suppressing this rotation rate to a preset rotation speed limit value or less is set, A method for controlling operation of a turbine type expander, characterized in that the opening degree of the downstream turbine inlet valve is adjusted based on the smaller opening degree of the two opening degrees.
【請求項3】 請求項2記載のタービン式膨張機の運転
制御方法において、上記上流側タービン式膨張機の回転
数制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度に応じて
変化させ、上記下流側タービン式膨張機の回転数制限値
を下流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変化させ
ることを特徴とするタービン式膨張機の運転制御方法。
3. The operation control method for a turbine expander according to claim 2, wherein the rotational speed limit value of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, A method for controlling the operation of a turbine type expander, wherein the rotational speed limit value of the side turbine type expander is changed according to the inlet temperature of the downstream side turbine type expander.
【請求項4】 請求項1記載のタービン式膨張機の運転
制御方法において、上流側タービン式膨張機の入口圧力
を検出してこの圧力を予め設定された圧力制限値以下に
抑えるように上記上流側タービン入口弁の開度を調節す
るとともに、上流側タービン式膨張機の出口圧力を検出
してこの圧力を予め設定された圧力制限値以上に保つた
めの下流側タービン入口弁の開度を設定し、かつ、下流
側タービン式膨張機の入口圧力を検出してこの圧力を予
め設定された圧力制限値以下に抑えるための下流側ター
ビン入口弁の開度を設定し、上記2つの開度のうち小さ
い側の開度に基づき上記下流側タービン入口弁の開度を
調節することを特徴とするタービン式膨張機の運転制御
方法。
4. The turbine expander operation control method according to claim 1, wherein the inlet pressure of the upstream turbine expander is detected, and the upstream pressure is controlled to be equal to or lower than a preset pressure limit value. Adjusts the opening of the turbine inlet valve on the side and detects the outlet pressure of the upstream turbine expander and sets the opening of the turbine inlet valve on the downstream side to maintain this pressure above a preset pressure limit value. In addition, the opening of the downstream turbine inlet valve for detecting the inlet pressure of the downstream turbine expander and suppressing this pressure below a preset pressure limit value is set. A method for controlling the operation of a turbine type expander, characterized in that the opening of the downstream turbine inlet valve is adjusted based on the opening on the smaller side.
【請求項5】 請求項4記載のタービン式膨張機の運転
制御方法において、上記上流側タービン式膨張機の出口
圧力の圧力制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度
に応じて変化させ、上記下流側タービン式膨張機の入口
圧力の圧力制限値を下流側タービン式膨張機の入口温度
に応じて変化させることを特徴とするタービン式膨張機
の運転制御方法。
5. The operation control method for a turbine expander according to claim 4, wherein the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander, A method for controlling the operation of a turbine type expander, characterized in that the pressure limit value of the inlet pressure of the downstream side turbine type expander is changed according to the inlet temperature of the downstream side turbine type expander.
【請求項6】 請求項2〜5のいずれかに記載のタービ
ン式膨張機の運転制御方法において、上記上流側タービ
ン入口弁の開度調節に用いる圧力制限値をこの圧力制限
値に関する側のタービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させることを特徴とするタービン式膨張機の運転制御
方法。
6. The method of controlling the operation of a turbine expander according to claim 2, wherein a pressure limit value used for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve is a turbine on the side related to the pressure limit value. A method for controlling the operation of a turbine type expander, which is characterized in that it is changed according to the inlet temperature of the type expander.
【請求項7】 寒冷を発生させるための冷媒循環回路に
相互直列に配された二段の寒冷発生用タービン式膨張機
の運転制御装置であって、上流側タービン式膨張機の入
口側に上流側タービン入口弁を設け、下流側タービン式
膨張機の入口側に下流側タービン入口弁を設けるととも
に、いずれか一方のタービン式膨張機の入口圧力を検出
してこの圧力を予め設定された圧力制限値以下に抑える
ように上流側タービン入口弁の開度を調節する上流側入
口弁調節手段と、上流側タービン式膨張機の回転数を検
出してこの回転数を予め設定された回転数制限値以下に
抑えるための下流側タービン入口弁の開度を設定する上
流側開度設定手段と、下流側タービン式膨張機の回転数
を検出してこの回転数を予め設定された回転数制限値以
下に抑えるための下流側タービン入口弁の開度を設定す
る下流側開度設定手段と、実際の下流側タービン入口弁
の開度を上記上流側開度設定手段で設定された開度と下
流側開度設定手段で設定された開度とのうち小さい側の
開度に基づき調節する下流側入口弁調節手段とを備えた
ことを特徴とするタービン式膨張機の運転制御装置。
7. An operation control device for a two-stage turbine expander for cold generation, which is arranged in series with a refrigerant circulation circuit for generating cold, the upstream side being upstream of an inlet side of the upstream turbine expander. Side turbine inlet valve is installed, the downstream turbine inlet valve is installed on the inlet side of the downstream turbine expander, and the inlet pressure of either one of the turbine expanders is detected to set this pressure to a preset pressure limit. The upstream inlet valve adjusting means for adjusting the opening degree of the upstream turbine inlet valve so as to keep it below the value, and the rotational speed of the upstream turbine expander is detected to detect this rotational speed. The upstream opening degree setting means for setting the opening degree of the downstream side turbine inlet valve to suppress the rotation speed below, and the rotation speed of the downstream side turbine expander are detected, and this rotation speed is set to a preset rotation speed limit value or less. To keep down Downstream opening degree setting means for setting the opening degree of the flow side turbine inlet valve, and the actual opening degree of the downstream turbine inlet valve set by the upstream side opening degree setting means and the downstream side opening degree setting means The operation control device for a turbine expander, comprising: a downstream-side inlet valve adjusting unit that adjusts the opening on the smaller side of the openings set by the above.
【請求項8】 請求項7記載のタービン式膨張機の運転
制御装置において、上記上流側タービン式膨張機の回転
数制限値を上流側タービン式膨張機の入口温度に応じて
変化させるように上記上流側開度設定手段を構成し、上
記下流側タービン式膨張機の回転数制限値を下流側ター
ビン式膨張機の入口温度に応じて変化させるように上記
下流側開度設定手段を構成したことを特徴とするタービ
ン式膨張機の運転制御装置。
8. The operation control device for a turbine expander according to claim 7, wherein the rotational speed limit value of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander. The upstream side opening degree setting means is configured, and the downstream side opening degree setting means is configured to change the rotational speed limit value of the downstream side turbine type expander according to the inlet temperature of the downstream side turbine type expander. An operation control device for a turbine type expander, which is characterized by:
【請求項9】 寒冷を発生させるための冷媒循環回路に
相互直列に配された二段の寒冷発生用タービン式膨張機
の運転制御装置であって、上流側タービン式膨張機の入
口側に上流側タービン入口弁を設け、下流側タービン式
膨張機の入口側に下流側タービン入口弁を設けるととも
に、上流側タービン式膨張機の入口圧力を検出してこの
圧力を予め設定された圧力制限値以下に抑えるように上
流側タービン入口弁の開度を調節する上流側入口弁調節
手段と、上流側タービン式膨張機の出口圧力を検出して
この圧力を予め設定された圧力制限値以上に保つための
下流側タービン入口弁の開度を設定する上流側開度設定
手段と、下流側タービン式膨張機の入口圧力を検出して
この圧力を予め設定された圧力制限値以下に抑えるため
の下流側タービン入口弁の開度を設定する下流側開度設
定手段と、実際の下流側タービン入口弁の開度を上記上
流側開度設定手段で設定された開度と下流側開度設定手
段で設定された開度とのうち小さい側の開度に基づき調
節する下流側入口弁調節手段とを備えたことを特徴とす
るタービン式膨張機の運転制御装置。
9. An operation control device for a two-stage turbine expander for cold generation, which is arranged in series with a refrigerant circulation circuit for generating cold, and which is upstream of an inlet side of the upstream turbine expander. Side turbine inlet valve is installed, the downstream turbine inlet valve is installed on the inlet side of the downstream turbine expander, and the inlet pressure of the upstream turbine expander is detected and this pressure is set to a preset pressure limit value or less. Upstream inlet valve adjusting means for adjusting the degree of opening of the upstream turbine inlet valve so as to suppress the above, and to detect the outlet pressure of the upstream turbine expander and maintain this pressure above a preset pressure limit value. Upstream opening degree setting means for setting the opening degree of the downstream turbine inlet valve, and the downstream side for detecting the inlet pressure of the downstream turbine expander and suppressing this pressure below a preset pressure limit value. With turbine The downstream side opening degree setting means for setting the opening degree of the mouth valve, and the actual opening degree of the downstream side turbine inlet valve are set by the upstream side opening degree setting means and the downstream side opening degree setting means. The downstream side inlet valve adjusting means for adjusting the opening degree on the smaller side of the opening degrees.
【請求項10】 請求項9記載のタービン式膨張機の運
転制御装置において、上記上流側タービン式膨張機の出
口圧力の圧力制限値を上流側タービン式膨張機の入口温
度に応じて変化させるように上記上流側開度設定手段を
構成し、上記下流側タービン式膨張機の入口圧力の圧力
制限値を下流側タービン式膨張機の入口温度に応じて変
化させるように上記下流側開度設定手段を構成したこと
を特徴とするタービン式膨張機の運転制御装置。
10. The operation control device for a turbine expander according to claim 9, wherein the pressure limit value of the outlet pressure of the upstream turbine expander is changed according to the inlet temperature of the upstream turbine expander. The upstream side opening setting means, and the downstream side opening setting means for changing the pressure limit value of the inlet pressure of the downstream side turbine type expander according to the inlet temperature of the downstream side turbine type expander. An operation control device for a turbine type expander, which is characterized in that:
【請求項11】 請求項7〜10のいずれかに記載のタ
ービン式膨張機の運転制御装置において、上記上流側入
口弁調節手段で用いられる圧力制限値をこの圧力制限値
に関する側のタービン式膨張機の入口温度に応じて変化
させるように上記上流側入口弁調節手段を構成したこと
を特徴とするタービン式膨張機の運転制御装置。
11. The operation control device for a turbine expander according to any one of claims 7 to 10, wherein the pressure limit value used by the upstream side inlet valve adjusting means is the turbine type expansion on the side related to this pressure limit value. An operation control device for a turbine type expander, characterized in that the upstream side inlet valve adjusting means is configured so as to be changed according to an inlet temperature of the machine.
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