JPH09133093A - Fluid machine and its operation control method - Google Patents

Fluid machine and its operation control method

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JPH09133093A
JPH09133093A JP8260263A JP26026396A JPH09133093A JP H09133093 A JPH09133093 A JP H09133093A JP 8260263 A JP8260263 A JP 8260263A JP 26026396 A JP26026396 A JP 26026396A JP H09133093 A JPH09133093 A JP H09133093A
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JP
Japan
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fluid machine
impeller
flow rate
index value
inlet guide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8260263A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Harada
英臣 原田
Toshiaki Nishiwaki
俊朗 西脇
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform stable action by quickly and accurately detecting a fluctuation of an operating condition generated by a flow amount smaller the a flow amount in a design point of a fluid machine. SOLUTION: In a fluid machine having an inlet guide vane 6 and an impeller 2, based on a data obtained during operation of this fluid machine, an index value representing a degree of flow stability in the impeller 2 is calculated, an opening of the inlet guide vane 6 of the fluid machine and a rotational speed of the impeller 2 are controlled so that this index value comes to be in a prescribed range, and a delivery and a head obtain a value required for the fluid machine.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心及び斜流形の
流体ポンプ、気体用のブロワ、圧縮機などの流体機械に
係り、特に入口案内羽根及びディフューザ羽根付き流体
機械に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid machine such as a centrifugal and mixed flow type fluid pump, a blower for gas and a compressor, and more particularly to a fluid machine with an inlet guide vane and a diffuser vane.

【0002】[0002]

【従来の技術】遠心または斜流のポンプを設計点より少
ない流量で運転すると、羽根車、ディフューザなどで流
れの剥離が起こり、これが引き金となって、系全体が大
きく自励振動を起こすサージングが発生する。従来、サ
ージングを検出する方法としては、圧力、流量、温度、
性能の時間平均値を測定して、前もって測定してあった
値と比較することによって、サージング状態を判断して
いた。
2. Description of the Related Art When a centrifugal or oblique flow pump is operated at a flow rate lower than the design point, flow separation occurs in the impeller, diffuser, etc., which triggers surging to cause large self-excited vibration in the entire system. Occur. Conventionally, the methods for detecting surging are pressure, flow rate, temperature,
The surging condition was judged by measuring the time average value of the performance and comparing it with the previously measured value.

【0003】サージングを急激な温度上昇の検出で行う
ものとして特公平5−53956号、特開昭62−11
3889号、特開昭59−77089号、特開昭59−
79097号、特開昭56−2496号などがある。ま
た圧力の上昇で検出を行うものとして特開昭63−16
1362号、特開昭58−57098号、特開昭55−
114896号などがあり、ハブとシュラウドのディフ
ューザの差圧で行うものとして特開平3−199700
号、ディフューザ羽根の圧力面と負圧面の圧力差で検出
するものとして特開昭62−51794号があり、また
圧力の波形で検出するものとして特開昭63−9409
8号がある。さらに、翼の圧力係数の変化率で検出する
ものとして特開昭57−129297号、軸振動の微分
で検出するものとして特開平4−47197号、マイク
ロフォンで軸の振動を検知するものとして特開平3−2
13696号がある。
Japanese Patent Publication No. 5-53956 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-11 disclose that surging is performed by detecting a rapid temperature rise.
3889, JP-A-59-77089, JP-A-59-
79097 and JP-A-56-2496. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 63-16 discloses that the detection is performed by increasing the pressure.
1362, JP-A-58-57098, JP-A-55-
No. 114896 and the like, which is performed by the differential pressure between the diffuser of the hub and the shroud.
And Japanese Patent Laid-Open No. 62-51794 for detecting the pressure difference between the pressure surface and the negative pressure surface of the diffuser blade, and Japanese Patent Laid-Open No. 63-9409 for detecting the pressure waveform.
There is No. 8. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-129297 discloses a method for detecting the rate of change of the pressure coefficient of the blade, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-47197 discloses a method for detecting the differential of shaft vibration, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-47197 detects a vibration of the shaft with a microphone. 3-2
There is No. 13696.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
は、いずれも、圧力、温度等の時間平均値を測定して、
これを前もって測定しておいたサージング時の値と比較
するという間接的な方法であって、正確かつ迅速なサー
ジングの検出は困難であった。これは、前もって性能試
験を行ってサージング点を規定しても、サージングの発
生点は配管系の容積により影響を受けるために、実際の
装置で性能試験の際と異なる容積の配管が用いられた場
合には、正確な検出ができず、また、各状態値の時間平
均値を測定するため、検出に一定の遅れが発生するから
である。
All of the above conventional methods measure the time average value of pressure, temperature, etc.,
This is an indirect method of comparing this with the previously measured value at the time of surging, and it was difficult to detect surging accurately and promptly. This is because even if a surging point was specified by conducting a performance test in advance, the surging point was affected by the volume of the piping system, so a pipe with a different volume from the performance test was used in the actual device. This is because, in this case, accurate detection cannot be performed, and since a time average value of each state value is measured, a certain delay occurs in detection.

【0005】特に、高圧を発生するポンプなどにおいて
は、サージングに至らないような比較的小さい運転状態
の変動も、配管等に与える影響が大きく、これを早期に
検出して変動を抑える必要があるが、上記のような方法
では、微小な変動を迅速に検出するのは困難であった。
In particular, in a pump or the like which generates high pressure, a relatively small fluctuation in the operating condition that does not lead to surging has a great influence on the piping and the like, and it is necessary to detect this early to suppress the fluctuation. However, it is difficult to detect minute fluctuations quickly by the above method.

【0006】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、流体機械の設計点流量より小流量で発生する運転状
態の変動を迅速かつ精度良く検出して安定な作動を行わ
せるような流体機械の運転制御方法と装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is a fluid capable of promptly and accurately detecting a variation in an operating state which occurs at a flow rate smaller than a design point flow rate of a fluid machine and performing a stable operation. An object of the present invention is to provide a machine operation control method and apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、入口案内羽根と羽根車とを有する流体機械におい
て、この流体機械の作動中に得られるデータを基に羽根
車における流れの安定性の程度を表す指標値を算出し、
この指標値が所定の範囲になり、かつ流量及びヘッドが
流体機械に要求される値になるように流体機械の前記入
口案内羽根の開度及び前記羽根車の回転数を制御するこ
とを特徴とする流体機械の運転制御方法である。
According to a first aspect of the present invention, in a fluid machine having an inlet guide vane and an impeller, the flow stability in the impeller is based on data obtained during the operation of the fluid machine. Calculate the index value showing the degree of sex,
The opening degree of the inlet guide vanes of the fluid machine and the rotation speed of the impeller are controlled so that the index value falls within a predetermined range, and the flow rate and the head reach values required for the fluid machine. Is a method of controlling the operation of a fluid machine.

【0008】請求項2に記載の発明は、上記指標値は、
羽根車の入口と出口における流速の比であることを特徴
とする請求項1に記載の流体機械の運転制御方法であ
る。請求項3に記載の発明は、上記指標値は、羽根車の
入口と出口における圧力の比の流量に対する変化率であ
ることを特徴とする請求項1に記載の流体機械の運転制
御方法である。
According to a second aspect of the invention, the index value is
The operation control method for a fluid machine according to claim 1, wherein the ratio is a flow velocity ratio between an inlet and an outlet of the impeller. The invention according to claim 3 is the operation control method for a fluid machine according to claim 1, wherein the index value is a rate of change of a ratio of pressures at an inlet and an outlet of the impeller with respect to a flow rate. .

【0009】請求項4に記載の発明は、流体機械の下流
側に吐出量を調整する吐出調整弁を設け、該吐出調整弁
の開度を変化させて前記圧力比の流量に対する変化率を
得ることを特徴とする請求項3に記載の流体機械の運転
制御方法である。請求項5に記載の発明は、さらに、デ
ィフューザ羽根の角度を測定された流量に対して最も安
定である角度に調整する制御を行なうことを特徴とする
請求項1に記載の流体機械の運転制御方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, a discharge adjusting valve for adjusting the discharge amount is provided on the downstream side of the fluid machine, and the opening of the discharge adjusting valve is changed to obtain the rate of change of the pressure ratio with respect to the flow rate. The operation control method for a fluid machine according to claim 3, wherein The invention according to claim 5 further performs control for adjusting the angle of the diffuser blade to an angle that is most stable with respect to the measured flow rate, and operation control of the fluid machine according to claim 1. Is the way.

【0010】請求項6に記載の発明は、角度が可変な入
口案内羽根と回転数が可変な羽根車とを有する流体機械
において、この流体機械の所定位置において作動データ
を検出するセンサと、該センサの検出値を基に羽根車に
おける流れの安定性の程度を表す指標値を算出し、この
指標値が所定の範囲になり、かつ流量及びヘッドが流体
機械に要求される値になるように流体機械の前記入口案
内羽根の開度及び前記羽根車の回転数を制御する制御手
段を有することを特徴とする流体機械である。
According to a sixth aspect of the present invention, in a fluid machine having an inlet guide vane with a variable angle and an impeller with a variable rotational speed, a sensor for detecting operation data at a predetermined position of the fluid machine, Based on the value detected by the sensor, calculate an index value that indicates the degree of flow stability in the impeller, and make sure that this index value is within the specified range, and that the flow rate and head are the values required for the fluid machine. It is a fluid machine having a control means for controlling the opening degree of the inlet guide vanes and the rotation speed of the impeller of the fluid machine.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明に係る可変案内羽根付き流体機
械の一実施例を図1乃至図9を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0012】図1及び図2は、本発明が適用される単段
遠心圧縮機を示す図であり、図1はその縦断面図、図2
はその部分側面図である。これは、吸込配管1から流入
する流体に羽根車2によって運動エネルギーを与え、こ
れをディフューザ3に送って昇圧し、スクロール4から
吐出配管5に送り出すようになっている。
1 and 2 are views showing a single-stage centrifugal compressor to which the present invention is applied. FIG. 1 is a longitudinal sectional view thereof, and FIG.
Is a partial side view thereof. The impeller 2 gives kinetic energy to the fluid flowing from the suction pipe 1, sends it to the diffuser 3 to raise the pressure, and sends it from the scroll 4 to the discharge pipe 5.

【0013】吸込配管1には、扇状の入口案内羽根6が
周方向に複数配置され、これには、伝達機構7を介して
アクチュエータ8が連結されている。下流側のディフュ
ーザ3にはディフューザ羽根3aが配置され、これも伝
達機構9を介してアクチュエータ10に接続されてい
る。吸込配管1には、吸込流量を測定するための流量セ
ンサ11が設けられ、また羽根車2の前後には圧力セン
サS1〜S3が設けられている。すなわち、センサS1
吸い込み配管7の後段に、センサS2 はディフューザ4
の入口2カ所に、センサS3 は吐出配管9にそれぞれ取
付けられている。羽根車2の軸には回転数センサ12、
ディフューザ6にはディフューザ角度センサ15、入口
案内羽根6には入口案内羽根角度センサ16が設けられ
ている。
A plurality of fan-shaped inlet guide vanes 6 are arranged in the suction pipe 1 in the circumferential direction, and an actuator 8 is connected thereto via a transmission mechanism 7. The diffuser vane 3 a is arranged on the diffuser 3 on the downstream side, which is also connected to the actuator 10 via the transmission mechanism 9. The suction pipe 1 is provided with a flow rate sensor 11 for measuring the suction flow rate, and pressure sensors S 1 to S 3 are provided before and after the impeller 2. That is, the sensor S 1 is at the latter stage of the suction pipe 7, and the sensor S 2 is at the diffuser 4
Sensors S 3 are attached to the discharge pipe 9 at the two inlets of. The shaft of the impeller 2 has a rotation speed sensor 12,
The diffuser 6 is provided with a diffuser angle sensor 15, and the inlet guide vane 6 is provided with an inlet guide vane angle sensor 16.

【0014】図3は、この流体機械の制御系の構成を示
すブロック図である。この図に示されるように、この可
変案内羽根付き流体機械は演算処理装置21を備えてお
り、これは、流体機械の作動中に得られるデータを基に
羽根車の入口と出口の間の状態量の変化量を算出し、こ
の変化量に基づいて流体機械の運転条件を調整する機能
を有する。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of this fluid machine. As shown in this figure, this fluid machine with variable guide vanes is equipped with a processor 21, which, based on the data obtained during the operation of the fluid machine, determines the condition between the inlet and the outlet of the impeller. It has the function of calculating the amount of change in the amount and adjusting the operating conditions of the fluid machine based on this amount of change.

【0015】演算処理装置の入力側には、上記圧力セン
サS1〜S3、流量センサ11、回転数センサ12、ディ
フューザ羽根角度センサ15、入口案内羽根角度センサ
16及び必要とされる流体機械の運転状態等を入力する
入力装置23が接続され、出力側には、入口案内羽根6
を可変制御する第1制御駆動装置24、ディフューザ羽
根3aを可変制御する第2制御駆動装置25、羽根車2
の回転数、即ち流体機械の回転数を制御する第3制御駆
動装置26が接続されている。なお、センサS1 〜S3
に接続された増幅器13、フィルタ14、入力インター
フェース、演算処理装置21等の機能は、一つのマイク
ロプロセッサで行うことも可能である。
On the input side of the arithmetic processing unit, the pressure sensors S 1 to S 3 , the flow rate sensor 11, the rotation speed sensor 12, the diffuser vane angle sensor 15, the inlet guide vane angle sensor 16 and the required fluid machine are installed. An input device 23 for inputting the operating state and the like is connected, and the inlet guide vane 6 is provided on the output side.
Control drive device 24 for variably controlling the fan, second control drive device 25 for variably controlling the diffuser blade 3a, and impeller 2
Is connected to a third control drive device 26 for controlling the number of revolutions, that is, the number of revolutions of the fluid machine. In addition, the sensors S 1 to S 3
The functions of the amplifier 13, the filter 14, the input interface, the arithmetic processing unit 21 and the like connected to can be performed by one microprocessor.

【0016】以下に、図4のフロー図を参照しながら、
この発明の流体機械の運転制御方法を説明する。まず、
ステップ1の初期設定で、羽根車2の回転数や入口案内
羽根6の角度などを所定の限界を超えない適当な値に設
定しておく。次に、ステップ2において、処理センサ1
1及び圧力センサS1,S2により時間をおいて得られた
出力値Q,P1,P2,Q’,P1’,P2’を測定する。
そして、ステップ3で羽根車2の入口側と出口側におけ
る圧力比(Pr=P2/P1)の変化dPr=Pr−P
r’とdQ=Q−Q’の比dPr/dQを算出する。
Below, referring to the flow chart of FIG.
The operation control method of the fluid machine of the present invention will be described. First,
In the initial setting of step 1, the rotation speed of the impeller 2 and the angle of the inlet guide vane 6 are set to appropriate values that do not exceed predetermined limits. Next, in step 2, the processing sensor 1
The output values Q, P 1 , P 2 , Q ′, P 1 ′ and P 2 ′ obtained with time by 1 and the pressure sensors S 1 and S 2 are measured.
Then, in step 3, the change in pressure ratio (Pr = P 2 / P 1 ) between the inlet side and the outlet side of the impeller 2 dPr = Pr−P
The ratio dPr / dQ of r ′ and dQ = Q−Q ′ is calculated.

【0017】そして、ステップ4でこの比が所定の限界
値(=0)を超えているかどうかを判断し、限界値を超
えているときは、ステップ5で入口案内羽根を閉方向に
回転することが可能かどうかを判断する。そして入口案
内羽根を閉方向に回転することができない時は、ステッ
プ6で運転を中止するか、その旨の警告を発する。ステ
ップ5で入口案内羽根角度が閉方向に回転可能であれ
ば、ステップ7で一定ピッチ角度だけ回転し、また、ス
テップ2に戻って同じステップをたどる。
Then, in step 4, it is judged whether or not this ratio exceeds a predetermined limit value (= 0). If it exceeds the limit value, in step 5, the inlet guide vanes are rotated in the closing direction. Determine if is possible. When the inlet guide vane cannot be rotated in the closing direction, the operation is stopped or a warning to that effect is issued in step 6. If the inlet guide vane angle can be rotated in the closing direction in step 5, it is rotated by a constant pitch angle in step 7, and the process returns to step 2 and follows the same steps.

【0018】ステップ4において、dPr/dQが限界
値を超えていないときは、ステップ8でヘッドHを測定
し、ステップ9でこれが目標値であるかどうかを確認
し、目標値であればそのまま運転を継続する(ステップ
10)。目標値に達していない場合は、ステップ11に
おいて、回転数が予め定めた限界値を超えていないか判
断し、超えていればそれ以上の運転は不可能なのでステ
ップ12で運転を中止あるいは警告を出力する。回転数
が限界値以下であれば、ステップ13で回転数を一定の
ピッチだけ上昇させ、ステップ2に戻って以下のステッ
プを繰り返す。
When dPr / dQ does not exceed the limit value in step 4, the head H is measured in step 8 and it is confirmed in step 9 whether or not this is the target value. Is continued (step 10). If the target value has not been reached, it is judged in step 11 whether or not the rotation speed exceeds a predetermined limit value, and if it exceeds the limit value, further operation is impossible, so operation is stopped or a warning is issued in step 12. Output. If the number of revolutions is less than or equal to the limit value, the number of revolutions is increased by a fixed pitch in step 13, the process returns to step 2 and the following steps are repeated.

【0019】上記の圧力比Prは、流体機械の羽根車の
運転状態を表す指標として有効であることが分かった。
図5は、入口案内羽根の角度を0度及び60度に設定
し、流量を変化させた時の流量と羽根車入口出口の圧力
比の関係を示すもので、入口案内羽根角度が0度のとき
は、Q/Qref=0.6のところで、入口案内羽根角
度が60度のときはQ/Qref=0.4のところで微
小な振動が発生し始める(Qrefは流体機械の設計点
での流量)。このことから、定常運転状態であるQ/Q
ref=1の領域から移行してくる場合には、dPr/
dQ=0を限界値としてこれが0を超えた場合に対応策
を採ればよいことが分かる。
It has been found that the above pressure ratio Pr is effective as an index showing the operating state of the impeller of the fluid machine.
FIG. 5 shows the relationship between the flow rate and the pressure ratio of the impeller inlet / outlet when the flow rate is changed by setting the angle of the inlet guide vane to 0 ° and 60 °. Then, when Q / Qref = 0.6, when the inlet guide vane angle is 60 degrees, minute vibrations start to occur at Q / Qref = 0.4 (Qref is the flow rate at the design point of the fluid machine. ). From this, Q / Q which is a steady operation state
When moving from the region of ref = 1, dPr /
It can be seen that when dQ = 0 is set as a limit value and this exceeds 0, a countermeasure may be taken.

【0020】図6は、この実施例を用いて運転制御した
時の1つの変化パターンを示すもので、例えば、初期設
定において入口案内羽根角度を0度、羽根車回転数をN
0として運転を行い、流量が徐々に減少した場合、Q/
Qref=0.75のところでdPr/dQ=0となり
運転が不能となるので(ステップ4)、入口案内羽根を
角度60度まで回転させる(ステップ7)。ここで、こ
のN0の回転数では所定のヘッドを得ることができず、
回転数を10%上昇させる(ステップ13)ことにより
Q/Qref=0.75の流量で所定のヘッドを得るこ
とができた。このように、この発明の方法及び装置で
は、圧力比Prを指標として羽根車の運転状態を迅速に
把握し、流体機械の運転条件を調整するので、安定的な
状態で流体機械の運転を行なうことができる。
FIG. 6 shows one change pattern when the operation is controlled by using this embodiment. For example, in the initial setting, the inlet guide vane angle is 0 degree and the impeller rotational speed is N.
When the operation is performed with 0 and the flow rate gradually decreases, Q /
At Qref = 0.75, dPr / dQ = 0 and operation becomes impossible (step 4), so the inlet guide vanes are rotated up to an angle of 60 degrees (step 7). Here, a predetermined head cannot be obtained at this number of rotations of N 0 ,
By increasing the rotation speed by 10% (step 13), it was possible to obtain a predetermined head with a flow rate of Q / Qref = 0.75. As described above, according to the method and apparatus of the present invention, the operating state of the impeller is quickly grasped by using the pressure ratio Pr as an index and the operating conditions of the fluid machine are adjusted, so that the fluid machine is operated in a stable state. be able to.

【0021】図7は、この発明の方法の第2の実施例を
示すもので、羽根車2の運転状態を把握する指標とし
て、羽根車2の前後における相対速度比Lcを用いるも
のである。この方法では、ステップ1で初期設定を行っ
た後、ステップ2において流量Qと羽根車の回転数Nを
測定する。そして、ステップ3において、これらの測定
値を基に羽根車の入口側と出口側における羽根車に対す
る相対速度の比(Lc=W1s/W2)を算出する。そし
て、ステップ4でこのLcが所定の限界値を超えている
かどうかを判断し、限界値を超えているときは、ステッ
プ5で入口案内羽根を閉方向に回転することが可能かど
うかを判断する。そして入口案内羽根を閉方向に回転す
ることができない時は、ステップ6で運転を中止する
か、その旨の警告を発する。以下は、図4の実施例の場
合と同じステップを行なうので、説明を省略する。
FIG. 7 shows a second embodiment of the method of the present invention, in which the relative speed ratio Lc before and after the impeller 2 is used as an index for grasping the operating state of the impeller 2. In this method, after the initialization is performed in step 1, the flow rate Q and the rotation speed N of the impeller are measured in step 2. Then, in step 3, the ratio (L c = W 1s / W 2 ) of the relative speed to the impeller on the inlet side and the outlet side of the impeller is calculated based on these measured values. Then, in step 4, it is determined whether or not this Lc exceeds a predetermined limit value, and when it exceeds the limit value, it is determined in step 5 whether or not the inlet guide vane can be rotated in the closing direction. . When the inlet guide vane cannot be rotated in the closing direction, the operation is stopped or a warning to that effect is issued in step 6. Since the same steps as those in the embodiment shown in FIG. 4 are performed below, the description thereof will be omitted.

【0022】上記の演算処理装置21におけるLcは以
下の方法で求める。まず、羽根車の回転数から羽根車の
入口及び出口における周速(U1s,U2s)を求める。次
に、羽根車出口半径方向速度成分Cm2を、流量センサ
11で測った流量Qを用いて次式で求める。 Cm2=Q/πD22B ここで、D2は羽根車外径、b2は羽根車出口幅、Bはブ
ロッケージ係数である。周方向速度成分Cu2を同様に
次式で求める。 Cu2=σU2−Cm2cotβ2 ここで、σはすべり係数、U2は周方向速度である。こ
れらを用いて出口側の相対速度W2を次式で求める。 W2={Cm2 2+(U2−Cu221/2 ここで、β2は周方向からの羽根出口角度である。
Lc in the arithmetic processing unit 21 is obtained by the following method. First, the peripheral velocities (U 1s , U 2s ) at the inlet and outlet of the impeller are obtained from the rotational speed of the impeller. Next, the radial velocity component Cm 2 at the impeller exit is determined by the following equation using the flow rate Q measured by the flow rate sensor 11. Cm 2 = Q / πD 2 b 2 B Here, D 2 is the impeller outer diameter, b 2 is the impeller outlet width, and B is the blockage coefficient. The circumferential velocity component Cu 2 is similarly obtained by the following equation. Cu 2 = σU 2 −Cm 2 cotβ 2 Here, σ is a slip coefficient, and U 2 is a circumferential velocity. Using these, the relative velocity W 2 on the outlet side is calculated by the following equation. W 2 = {Cm 2 2 + (U 2 −Cu 2 ) 2 } 1/2 where β 2 is the blade outlet angle from the circumferential direction.

【0023】次に、羽根車入口半径方向速度成分Cm1
を流量センサで測った流量Qを用いて次式で求める。 Cm1=Q/πD11B 次に、入口案内羽根角度から、Cu1を求める。そし
て、次の式から羽根車の入口側における相対速度W1s
求める。 W1s={Cm1 2+(U1s−Cu121/2 Lc=W1s/W2
Next, the impeller inlet radial velocity component Cm 1
Is calculated by the following equation using the flow rate Q measured by the flow rate sensor. Cm 1 = Q / πD 1 b 1 B Next, Cu 1 is obtained from the inlet guide vane angle. Then, the relative speed W 1s on the inlet side of the impeller is calculated from the following equation. W 1s = {Cm 1 2 + (U 1s −Cu 1 ) 2 } 1/2 Lc = W 1s / W 2

【0024】このようにして求めた相対速度比Lcは、
流体機械の羽根車の運転状態を表す指標として有効であ
ることが分かった。図8は、ある流体機械において、入
口案内羽根の角度を0度及び60度に設定し、流量を変
化させた時の流量と相対速度比の関係を示すもので、こ
こでは、流量Q/Qrefが定常状態である1から低下
して0.6以下になると急激に不安定になる。すなわ
ち、Lc=W1s/W2が2より大きくなると要注意状態
となることが分かった。従って、図7のステップ3にお
いては、上記のように求めたLcの限界値として例えば
2.0を用いれば良い。
The relative speed ratio Lc thus obtained is
It was found that it is effective as an index showing the operating state of the impeller of a fluid machine. FIG. 8 shows the relationship between the flow rate and the relative speed ratio when the angle of the inlet guide vanes is set to 0 degrees and 60 degrees and the flow rate is changed in a certain fluid machine. Here, the flow rate Q / Qref is shown. Is suddenly unstable when the value decreases from the steady state of 1 to 0.6 or less. That is, it has been found that the state of caution is required when Lc = W 1s / W 2 is larger than 2. Therefore, in step 3 of FIG. 7, for example, 2.0 may be used as the limit value of Lc obtained as described above.

【0025】なお、前記の実施例では、ディフューザ羽
根3aを動かす制御は行っていないが、ディフューザ3
における流れを最適な効率になるようにディフューザ羽
根を制御するようにしてもよい。図9に示すのは、その
ような制御方法の一例であって、ディフューザ羽根を事
前に設定した流量と羽根角度の関係に従って制御するも
のである。この関係は、流体機械の所定位置に配置した
圧力センサの指示値の変動が最も少ない安定な羽根角度
が、流量に対して一義的に定まることを用いたものであ
る。
In the above embodiment, the diffuser blade 3a is not controlled to move, but the diffuser 3
The diffuser vanes may be controlled to optimize the flow at. FIG. 9 shows an example of such a control method, in which the diffuser blades are controlled according to a preset relationship between the flow rate and the blade angle. This relationship is based on the fact that the stable blade angle with the smallest fluctuation of the indicated value of the pressure sensor arranged at the predetermined position of the fluid machine is uniquely determined with respect to the flow rate.

【0026】このフロー図において、αはそのような安
定な角度、βは適当な迎え角である。この例では、流量
Qが流体機械の設計流量に近いある基準流量Qsより小
さい範囲では安定性を重視してディフューザ羽根角度ξ
=αとし(ステップ3)、QがQsより大きいときは効
率を重視してξ=α+βとしている。このフローは、図
4又は図7のフロー図の適当な箇所(例えば、*)に挿
入して用いればよい。
In this flow chart, α is such a stable angle and β is an appropriate angle of attack. In this example, the diffuser blade angle ξ is emphasized in the range where the flow rate Q is smaller than a certain reference flow rate Qs close to the design flow rate of the fluid machine.
= Α (step 3), and when Q is larger than Qs, importance is attached to efficiency and ξ = α + β. This flow may be used by inserting it into an appropriate place (for example, *) in the flow chart of FIG. 4 or 7.

【0027】図10及び図11は、この発明の他の実施
例の流体機械を示すもので、図1により示した実施例の
装置に、吐出配管5に吐出量を制御する吐出弁27と、
これを駆動する第4制御駆動装置28を設けたもので、
この第4制御駆動装置28の制御部分は演算処理装置2
1に接続されている。
FIGS. 10 and 11 show a fluid machine according to another embodiment of the present invention. In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, a discharge valve 27 for controlling the discharge amount in the discharge pipe 5,
A fourth control drive device 28 for driving this is provided.
The control portion of the fourth control drive unit 28 is the arithmetic processing unit 2
1 connected.

【0028】図12は、この実施例の流体機械の制御の
フローを示すもので、図4の実施例では、特に安定な条
件下では、圧力比(Pr=P1/P2)の変化dPr=P
r−Pr’とdQ=Q−Q’の比dPr/dQを算出す
ることができない場合があるのに対して、この例では吐
出弁開度を調整することにより、積極的に比dPr/d
Qを算出して、制御を能動的に行なうものである。
FIG. 12 shows the flow of control of the fluid machine of this embodiment. In the embodiment of FIG. 4, the pressure ratio (Pr = P 1 / P 2 ) changes dPr under particularly stable conditions. = P
While it may not be possible to calculate the ratio dPr / dQ between r-Pr 'and dQ = Q-Q', in this example, the ratio dPr / d is positively adjusted by adjusting the discharge valve opening.
Q is calculated and control is actively performed.

【0029】すなわち、ステップ1の初期設定では所望
の流量Qtを入力しておく。ステップ2において、流量
センサ11及び圧力センサS1,S2により第1回の測定
を行い、ステップ3においてQとQtを比較する。Q>
Qtであれば、ステップ4により吐出弁を所定のピッチ
角度だけ閉じ、Q≦Qtであれば、ステップ5により吐
出弁を所定のピッチ角度だけ開く。その後に、ステップ
7で、第2回の測定を行い、ステップ6で2回の測定値
Q,P1,P2,Q’,P1’,P2’を基に比dPr/d
Qを算出する。ステップ8以降は、図4と基本的に同じ
であるので説明を省く。
That is, in the initial setting of step 1, a desired flow rate Qt is input. In step 2, the flow sensor 11 and the pressure sensors S 1 and S 2 perform the first measurement, and in step 3, Q and Qt are compared. Q>
If Qt, the discharge valve is closed by a predetermined pitch angle in step 4, and if Q ≦ Qt, the discharge valve is opened by a predetermined pitch angle in step 5. Then, in step 7, the second measurement is performed, and in step 6, the ratio dPr / d is calculated based on the two measurement values Q, P 1 , P 2 , Q ′, P 1 ′ and P 2 ′.
Calculate Q. Since step 8 and subsequent steps are basically the same as those in FIG. 4, description thereof will be omitted.

【0030】この例では、人為的に負荷の変化を与えて
羽根車での流れ安定の程度を算出することができる。こ
の実施例においても、図9のようなディフューザ羽根の
制御を行ってよいことは言うまでもない。なお、以上の
実施例においては、複数の制御駆動装置を機能別に分離
して設けたが、1つの制御駆動装置としてもよい。
In this example, the degree of flow stability in the impeller can be calculated by artificially changing the load. It goes without saying that the control of the diffuser blade as shown in FIG. 9 may be performed in this embodiment as well. In the above embodiments, the plurality of control drive devices are provided separately for each function, but one control drive device may be provided.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流体機械を設計点流量以外の流量域で運転したときに発
生する不安定現象を回避して、流体機械を広い流量範囲
で安定に運転することができる。
As described above, according to the present invention,
The instability phenomenon that occurs when the fluid machine is operated in a flow rate range other than the design point flow rate can be avoided, and the fluid machine can be stably operated in a wide flow rate range.

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

【図1】本発明の可変案内羽根付き流体機械の一例であ
る単段遠心圧縮機を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a single-stage centrifugal compressor which is an example of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.

【図2】本発明の可変案内羽根付き流体機械の一例であ
る単段遠心圧縮機を示す部分側面図である。
FIG. 2 is a partial side view showing a single-stage centrifugal compressor which is an example of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.

【図3】本発明に係る可変案内羽根付き流体機械の一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.

【図4】本発明の可変案内羽根付き流体機械の処理手順
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the fluid machine with variable guide vanes of the present invention.

【図5】流体機械の流量と圧力比の関係を示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a flow rate of a fluid machine and a pressure ratio.

【図6】流体機械の流量と相対速度比の関係を示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a flow rate of a fluid machine and a relative speed ratio.

【図7】本発明の流体機械の他の実施例の処理手順を示
すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of another embodiment of the fluid machine of the present invention.

【図8】流体機械の流量と相対速度比の関係を示すグラ
フである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a flow rate of a fluid machine and a relative speed ratio.

【図9】本発明の流体機械の他の実施例の処理手順を示
すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of another embodiment of the fluid machine of the present invention.

【図10】本発明の可変案内羽根付き流体機械である単
段遠心圧縮機の他の例を示す縦断面図である。
FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing another example of a single-stage centrifugal compressor that is a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.

【図11】図11の可変案内羽根付き流体機械の制御機
構のブロック図である。
11 is a block diagram of a control mechanism of the fluid machine with variable guide vanes of FIG.

【図12】図11の可変案内羽根付き流体機械の処理手
順を示すフローチャートである。
12 is a flowchart showing a processing procedure of the fluid machine with variable guide vanes of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 吸込配管 2 羽根車 3 ディフューザ 3a ディフューザ羽根 5 吐出配管 6 入口案内羽根 5 第1制御駆動装置 7,9 減速器 8,10 アクチュエータ 21 演算処理装置 21a 入口羽根角度算出部 21b 変動量判断部 21c 記憶部 23 入力装置 24 第1制御駆動装置 25 第2制御駆動装置 26 第3制御駆動装置 27 吐出弁 28 第4制御駆動装置 S1,S2,S3 圧力センサ1 Suction pipe 2 Impeller 3 Diffuser 3a Diffuser blade 5 Discharge pipe 6 Entrance guide vane 5 First control drive device 7,9 Reduction gear 8,10 Actuator 21 Arithmetic processing device 21a Inlet blade angle calculation part 21b Variation amount judgment part 21c Memory Part 23 Input device 24 First control drive device 25 Second control drive device 26 Third control drive device 27 Discharge valve 28 Fourth control drive device S 1 , S 2 , S 3 Pressure sensor

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年10月25日[Submission date] October 25, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】吸込配管1には、扇状の入口案内羽根6が
周方向に複数配置され、これには、伝達機構7を介して
アクチュエータ8が連結されている。下流側のディフュ
ーザ3にはディフューザ羽根3aが配置され、これも伝
達機構9を介してアクチュエータ10に接続されてい
る。吸込配管1には、吸込流量を測定するための流量セ
ンサ11が設けられ、また羽根車2の前後には圧力セン
サS〜Sが設けられている。すなわち、センサS
吸込配管1の後段に、センサSはディフューザ
入口2カ所に、センサSは吐出配管にそれぞれ取付
けられている。羽根車2の軸には回転数センサ12、デ
ィフューザにはディフューザ角度センサ15、入口案
内羽根6には入口案内羽根角度センサ16が設けられて
いる。
A plurality of fan-shaped inlet guide vanes 6 are arranged in the suction pipe 1 in the circumferential direction, and an actuator 8 is connected thereto via a transmission mechanism 7. The diffuser vane 3 a is arranged on the diffuser 3 on the downstream side, which is also connected to the actuator 10 via the transmission mechanism 9. The suction pipe 1 is provided with a flow rate sensor 11 for measuring the suction flow rate, and pressure sensors S 1 to S 3 are provided before and after the impeller 2. That is, the sensor S 1
Is attached to the latter stage of the suction pipe 1 , the sensor S 2 is attached to two inlets of the diffuser 3 , and the sensor S 3 is attached to the discharge pipe 5 . The shaft of the impeller 2 is provided with a rotation speed sensor 12, the diffuser 3 is provided with a diffuser angle sensor 15, and the inlet guide vane 6 is provided with an inlet guide vane angle sensor 16.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図11[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図11】 FIG. 11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入口案内羽根と羽根車とを有する流体機
械において、 この流体機械の作動中に得られるデータを基に羽根車に
おける流れの安定性の程度を表す指標値を算出し、 この指標値が所定の範囲になり、かつ流量及びヘッドが
流体機械に要求される値になるように流体機械の前記入
口案内羽根の開度及び前記羽根車の回転数を制御するこ
とを特徴とする流体機械の運転制御方法。
1. In a fluid machine having an inlet guide vane and an impeller, an index value representing the degree of flow stability in the impeller is calculated based on data obtained during the operation of the fluid machine, and the index value is calculated. A fluid characterized by controlling the opening degree of the inlet guide vanes and the rotational speed of the impeller of the fluid machine so that the value falls within a predetermined range and the flow rate and the head reach the values required for the fluid machine. Machine operation control method.
【請求項2】 上記指標値は、羽根車の入口と出口にお
ける流速の比であることを特徴とする請求項1に記載の
流体機械の運転制御方法。
2. The operation control method for a fluid machine according to claim 1, wherein the index value is a ratio of flow velocities at an inlet and an outlet of the impeller.
【請求項3】 上記指標値は、羽根車の入口と出口にお
ける圧力の比の流量に対する変化率であることを特徴と
する請求項1に記載の流体機械の運転制御方法。
3. The method for controlling the operation of a fluid machine according to claim 1, wherein the index value is a rate of change of a ratio of pressures at an inlet and an outlet of the impeller with respect to a flow rate.
【請求項4】 流体機械の下流側に吐出量を調整する吐
出調整弁を設け、該吐出調整弁の開度を変化させて前記
圧力比の流量に対する変化率を得ることを特徴とする請
求項3に記載の流体機械の運転制御方法。
4. A discharge adjusting valve for adjusting a discharge amount is provided on the downstream side of a fluid machine, and an opening of the discharge adjusting valve is changed to obtain a rate of change of the pressure ratio with respect to a flow rate. 4. The operation control method for a fluid machine according to item 3.
【請求項5】 さらに、ディフューザ羽根の角度を測定
された流量に対して最も安定である角度に調整する制御
を行なうことを特徴とする請求項1に記載の流体機械の
運転制御方法。
5. The operation control method for a fluid machine according to claim 1, further comprising a control for adjusting an angle of the diffuser blade to an angle that is most stable with respect to the measured flow rate.
【請求項6】 角度が可変な入口案内羽根と回転数が可
変な羽根車とを有する流体機械において、 この流体機械の所定位置において作動データを検出する
センサと、 該センサの検出値を基に羽根車における流れの安定性の
程度を表す指標値を算出し、この指標値が所定の範囲に
なり、かつ流量及びヘッドが流体機械に要求される値に
なるように流体機械の前記入口案内羽根の開度及び前記
羽根車の回転数を制御する制御手段を有することを特徴
とする流体機械。
6. A fluid machine having an inlet guide vane with a variable angle and an impeller with a variable rotational speed, a sensor for detecting operation data at a predetermined position of the fluid machine, and a detection value of the sensor based on the detected value. An index value indicating the degree of flow stability in the impeller is calculated, and the inlet guide vanes of the fluid machine are adjusted so that the index value falls within a predetermined range, and the flow rate and the head reach values required for the fluid machine. A fluid machine having a control means for controlling the opening degree of and the rotation speed of the impeller.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014035726A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Dresser, Inc. System and method to align variable diffuser vane with direction of flow of working fluid
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