JPH0979181A - 可変案内羽根付き流体機械 - Google Patents
可変案内羽根付き流体機械Info
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- JPH0979181A JPH0979181A JP7256720A JP25672095A JPH0979181A JP H0979181 A JPH0979181 A JP H0979181A JP 7256720 A JP7256720 A JP 7256720A JP 25672095 A JP25672095 A JP 25672095A JP H0979181 A JPH0979181 A JP H0979181A
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- angle
- flow rate
- guide vanes
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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
流量範囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供
する。 【解決手段】 流体機械本体あるいは配管に設けられ
た状態量検出装置Ｓ1〜Ｓ3と、必要とされる流体機械の
運転状態を入力する入力装置２３と、入力装置２３によ
って入力された運転状態が達成できるように検出された
吸込流量とヘッドとから入口案内羽根６の角度を算出す
る入口羽根角度算出部２１ａと、状態量検出装置によっ
て検出された状態量の微小測定時間ごとの変動値を算出
してこの変動値を予め定められたしきい値と比較する変
動量判断部２１ｂとを有する演算処理装置２１と、入口
案内羽根６を算出された角度に駆動制御する第１制御駆
動装置２４と、状態量の変動値が上記しきい値以下とな
るようにディフューザ羽根角度を制御駆動する第２制御
駆動装置２５とを備えた。
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
流量範囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供
する。 【解決手段】 流体機械本体あるいは配管に設けられ
た状態量検出装置Ｓ1〜Ｓ3と、必要とされる流体機械の
運転状態を入力する入力装置２３と、入力装置２３によ
って入力された運転状態が達成できるように検出された
吸込流量とヘッドとから入口案内羽根６の角度を算出す
る入口羽根角度算出部２１ａと、状態量検出装置によっ
て検出された状態量の微小測定時間ごとの変動値を算出
してこの変動値を予め定められたしきい値と比較する変
動量判断部２１ｂとを有する演算処理装置２１と、入口
案内羽根６を算出された角度に駆動制御する第１制御駆
動装置２４と、状態量の変動値が上記しきい値以下とな
るようにディフューザ羽根角度を制御駆動する第２制御
駆動装置２５とを備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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。
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。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来、遠心及び斜流のポンプ
を設計点以外の流量域で運転すると、羽根車、ディフュ
ーザなどの各構成要素で流れの剥離等が発生し、これら
の原因によって、当該ポンプの効率が、設計点流量のそ
れと比べて低下する欠点があった。
を設計点以外の流量域で運転すると、羽根車、ディフュ
ーザなどの各構成要素で流れの剥離等が発生し、これら
の原因によって、当該ポンプの効率が、設計点流量のそ
れと比べて低下する欠点があった。
【０００３】これを解決するためには、入口案内羽根や
ディフューザ羽根を可変にして、羽根車に流入する流れ
や羽根車から流出する流れにこれらの案内羽根を最適に
適合するように、各案内羽根の角度を調節して性能を向
上させる試みがなされてきた。
ディフューザ羽根を可変にして、羽根車に流入する流れ
や羽根車から流出する流れにこれらの案内羽根を最適に
適合するように、各案内羽根の角度を調節して性能を向
上させる試みがなされてきた。
【０００４】その代表的なものとして特公平４−１８１
５８号、特公平４−１８１５９号、特開昭６３−２３９
３９８号、特開昭６３−２３０９９９号がある。しか
し、これらは、入口案内羽根、ディフューザ羽根の種々
の角度における圧縮機全体性能を無次元化した特性とし
て把握しておく必要があり、さらに当該圧縮機を装置に
組み込んで最適な案内羽根の角度を算出する場合、角度
を変えた数点で圧縮機全体性能を計測しないと最適点が
決定できず、案内羽根角度を確定するまでに時間が掛か
る欠点があった。また、制御方法が非常に複雑になり、
装置のコストと制御用ソフトに多大なコストが掛かる欠
点があった。
５８号、特公平４−１８１５９号、特開昭６３−２３９
３９８号、特開昭６３−２３０９９９号がある。しか
し、これらは、入口案内羽根、ディフューザ羽根の種々
の角度における圧縮機全体性能を無次元化した特性とし
て把握しておく必要があり、さらに当該圧縮機を装置に
組み込んで最適な案内羽根の角度を算出する場合、角度
を変えた数点で圧縮機全体性能を計測しないと最適点が
決定できず、案内羽根角度を確定するまでに時間が掛か
る欠点があった。また、制御方法が非常に複雑になり、
装置のコストと制御用ソフトに多大なコストが掛かる欠
点があった。
【０００５】一方、羽根車出口の流れ角度を算出する方
法として特開平４−８１５９８号がある。この方法では
流れ角度を算出する方法にいくつかの仮定が入るのと、
一般に羽根車出口では流れが歪むために壁面の静圧から
流れ角度を算出することに無理があり、さらに流れが不
安定となる領域では、精度上に問題があるなどの欠点が
多かった。
法として特開平４−８１５９８号がある。この方法では
流れ角度を算出する方法にいくつかの仮定が入るのと、
一般に羽根車出口では流れが歪むために壁面の静圧から
流れ角度を算出することに無理があり、さらに流れが不
安定となる領域では、精度上に問題があるなどの欠点が
多かった。
【０００６】また、入口案内羽根やディフューザ羽根の
角度を変えるとポンプの特性が大幅に変わるために、羽
根車から流出する流れの角度を何らかの方法で把握する
手段を用いない場合は、各案内羽根の角度ごとに性能試
験を前もって詳細に行い、この試験結果をもとに入口案
内羽根やディフューザ羽根の角度を決めるという方法が
取られてきた。
角度を変えるとポンプの特性が大幅に変わるために、羽
根車から流出する流れの角度を何らかの方法で把握する
手段を用いない場合は、各案内羽根の角度ごとに性能試
験を前もって詳細に行い、この試験結果をもとに入口案
内羽根やディフューザ羽根の角度を決めるという方法が
取られてきた。
【０００７】さらに、この方法を用いてポンプの運転を
自動制御する場合、入口案内羽根やディフューザ羽根の
角度を、少なくとも３回は変えて（特公平４−１８１５
９号）、当該ポンプのその時点での運転状態を把握し
て、入口案内羽根やディフューザ羽根の角度を決定する
方法を取らねばならず、設定までの時間がかかり、特に
サージング点付近の運転などのように瞬時に状態を決定
しなければならない運転点では問題が多かった。
自動制御する場合、入口案内羽根やディフューザ羽根の
角度を、少なくとも３回は変えて（特公平４−１８１５
９号）、当該ポンプのその時点での運転状態を把握し
て、入口案内羽根やディフューザ羽根の角度を決定する
方法を取らねばならず、設定までの時間がかかり、特に
サージング点付近の運転などのように瞬時に状態を決定
しなければならない運転点では問題が多かった。
【０００８】特に、サージングが発生するような低流量
域での羽根車出口流れの流出角度は、出口部の幅方向で
異なっているため、ディフューザ羽根の角度を流れの角
度に合致させることは難しい。また、回転数が変わるよ
うな制御ではこれらの制御がさらに難しくなり、制御装
置も高級になり、装置のコストと制御ソフトのコストが
かかる欠点があった。
域での羽根車出口流れの流出角度は、出口部の幅方向で
異なっているため、ディフューザ羽根の角度を流れの角
度に合致させることは難しい。また、回転数が変わるよ
うな制御ではこれらの制御がさらに難しくなり、制御装
置も高級になり、装置のコストと制御ソフトのコストが
かかる欠点があった。
【０００９】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、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
囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供するこ
とを目的とする。
で、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
囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたもので、請求項１の発明は、入口
案内羽根とディフューザ羽根を具備した流体機械におい
て、流体機械本体あるいは配管に設けられた状態量検出
装置と、必要とされる流体機械の運転状態を入力する入
力装置と、該入力装置によって入力された運転状態が達
成できるように検出された吸込流量とヘッドとから入口
案内羽根の角度を算出する入口羽根角度算出部と、上記
状態量検出装置によって検出された状態量の微小測定時
間ごとの変動値を算出してこの変動値を予め定められた
しきい値と比較する変動量判断部とを有する演算処理装
置と、上記入口案内羽根を算出された角度に駆動制御す
る第１制御駆動装置と、上記状態量の変動値が上記しき
い値以下となるようにディフューザ羽根角度を制御駆動
する第２制御駆動装置とを備えたことを特徴とする可変
案内羽根付き流体機械である。
決するためになされたもので、請求項１の発明は、入口
案内羽根とディフューザ羽根を具備した流体機械におい
て、流体機械本体あるいは配管に設けられた状態量検出
装置と、必要とされる流体機械の運転状態を入力する入
力装置と、該入力装置によって入力された運転状態が達
成できるように検出された吸込流量とヘッドとから入口
案内羽根の角度を算出する入口羽根角度算出部と、上記
状態量検出装置によって検出された状態量の微小測定時
間ごとの変動値を算出してこの変動値を予め定められた
しきい値と比較する変動量判断部とを有する演算処理装
置と、上記入口案内羽根を算出された角度に駆動制御す
る第１制御駆動装置と、上記状態量の変動値が上記しき
い値以下となるようにディフューザ羽根角度を制御駆動
する第２制御駆動装置とを備えたことを特徴とする可変
案内羽根付き流体機械である。
【００１１】この発明においては、演算処理装置の入口
羽根角度算出部が、検出された吸込流量とヘッドとから
入口案内羽根の角度を算出し、第１制御駆動装置が入口
案内羽根を算出された角度に駆動制御し、これにより、
入力装置から入力された必要な運転状態が達成される。
そして、演算処理装置の変動量判断部がセンサからの出
力信号を処理して状態量の微小測定時間ごとの変動値を
算出し、この変動値と予め求めた変動値のしきい値とを
比較してサージングの予兆を検出する。状態量の変動値
はサージングを検知する有効な指標値であり、これに基
づいてサージングの検出が迅速になされ、さらにこれに
基づいて第２制御駆動装置が、変動値がしきい値以下に
なるように、ディフューザ羽根角度を制御し、サージン
グの発生を抑制する。
羽根角度算出部が、検出された吸込流量とヘッドとから
入口案内羽根の角度を算出し、第１制御駆動装置が入口
案内羽根を算出された角度に駆動制御し、これにより、
入力装置から入力された必要な運転状態が達成される。
そして、演算処理装置の変動量判断部がセンサからの出
力信号を処理して状態量の微小測定時間ごとの変動値を
算出し、この変動値と予め求めた変動値のしきい値とを
比較してサージングの予兆を検出する。状態量の変動値
はサージングを検知する有効な指標値であり、これに基
づいてサージングの検出が迅速になされ、さらにこれに
基づいて第２制御駆動装置が、変動値がしきい値以下に
なるように、ディフューザ羽根角度を制御し、サージン
グの発生を抑制する。
【００１２】請求項２に記載の発明は、上記演算処理装
置が、基準の流量・圧力係数特性曲線と要求される運転
点を通る特定の曲線との交点、及び要求される運転点の
流量圧力係数に基づき、入口案内羽根角度を決定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の可変案内羽根付き流体
機械である。請求項３に記載の発明は、上記微小測定時
間が、羽根車の羽根の通過に起因する変動の影響を相殺
するための必要最小限の時間として設定されることを特
徴とする請求項１又は２に記載の可変案内羽根付き流体
機械である。請求項４に記載の発明は、上記変動値が、
上記微小測定時間においてさらにこれを細分したサンプ
リング時間ごとに得た状態量データの標準偏差として与
えられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の可変案内羽根付き流体機械である。
置が、基準の流量・圧力係数特性曲線と要求される運転
点を通る特定の曲線との交点、及び要求される運転点の
流量圧力係数に基づき、入口案内羽根角度を決定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の可変案内羽根付き流体
機械である。請求項３に記載の発明は、上記微小測定時
間が、羽根車の羽根の通過に起因する変動の影響を相殺
するための必要最小限の時間として設定されることを特
徴とする請求項１又は２に記載の可変案内羽根付き流体
機械である。請求項４に記載の発明は、上記変動値が、
上記微小測定時間においてさらにこれを細分したサンプ
リング時間ごとに得た状態量データの標準偏差として与
えられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の可変案内羽根付き流体機械である。
【００１３】請求項５に記載の発明は、上記サンプリン
グ時間が、羽根車の羽根の通過に起因する変動の影響を
相殺するための必要最大限の時間として設定されること
を特徴とする請求項４に記載の可変案内羽根付き流体機
械である。請求項６に記載の発明は、上記演算処理装置
に、上記微小測定時間又は上記サンプリング時間を設定
するための入力装置が設けられていることを特徴とする
請求項１ないし５のいずれかに記載の可変案内羽根付き
流体機械である。請求項７に記載の発明は、第２制御駆
動装置は、上記ディフューザ羽根角度を変えたときに流
量の調節を行うために吸込弁もしくは吐出弁あるいは両
方の開度制御を行うことを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載の可変案内羽根付き流体機械である。
請求項８に記載の発明は、上記状態量の変動値が上記し
きい値以下となるように流体機械の回転数制御を行うこ
とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の可
変案内羽根付き流体機械である。請求項９に記載の発明
は、必要とされる流体機械の運転状態において、状態量
の変動値を予め定められたしきい値以下となるように、
入口案内羽根の角度とディフューザ羽根角度を交互に制
御することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに
記載の可変案内羽根付き流体機械である。
グ時間が、羽根車の羽根の通過に起因する変動の影響を
相殺するための必要最大限の時間として設定されること
を特徴とする請求項４に記載の可変案内羽根付き流体機
械である。請求項６に記載の発明は、上記演算処理装置
に、上記微小測定時間又は上記サンプリング時間を設定
するための入力装置が設けられていることを特徴とする
請求項１ないし５のいずれかに記載の可変案内羽根付き
流体機械である。請求項７に記載の発明は、第２制御駆
動装置は、上記ディフューザ羽根角度を変えたときに流
量の調節を行うために吸込弁もしくは吐出弁あるいは両
方の開度制御を行うことを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載の可変案内羽根付き流体機械である。
請求項８に記載の発明は、上記状態量の変動値が上記し
きい値以下となるように流体機械の回転数制御を行うこ
とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の可
変案内羽根付き流体機械である。請求項９に記載の発明
は、必要とされる流体機械の運転状態において、状態量
の変動値を予め定められたしきい値以下となるように、
入口案内羽根の角度とディフューザ羽根角度を交互に制
御することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに
記載の可変案内羽根付き流体機械である。
【００１４】
【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。
械の一実施例を図１乃至図９を参照して説明する。
【００１５】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に送り出すものである。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３
ａ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、また配管及
びディフューザには圧力センサＳ1〜Ｓ3が設けられてい
る。すなわち、センサＳ1 は吸い込み配管７に取付けら
れ、センサＳ2 はディフューザ４の入口２カ所に取付け
られ、センサＳ3 は吐出配管９に取付けられている。羽
根車２の軸には回転数センサ１２が設けられている。
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に送り出すものである。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３
ａ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、また配管及
びディフューザには圧力センサＳ1〜Ｓ3が設けられてい
る。すなわち、センサＳ1 は吸い込み配管７に取付けら
れ、センサＳ2 はディフューザ４の入口２カ所に取付け
られ、センサＳ3 は吐出配管９に取付けられている。羽
根車２の軸には回転数センサ１２が設けられている。
【００１６】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、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、流体機械の回転数、吸込流量及びヘッド上昇を
測定算出し、吸込流量による最適なディフューザ羽根３
ａの角度を決定する入口羽根角度算出部２１ａと、セン
サＳ1ないしＳ3によって検出された各部の圧力の微小測
定時間ごとの変動値を算出してこの変動値を予め定めら
れたしきい値と比較する変動量判断部２１ｂと、入口案
内羽根６が全開のときの流体機械性能を前もって記憶し
ておく記憶部２１ｃとを有する。さらに、必要とされる
流体機械の運転状態や、後述する定数Ｋ1ないしＫ3を入
力する入力装置２３、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を備え
ている。
すブロック図である。この図に示されるように、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、流体機械の回転数、吸込流量及びヘッド上昇を
測定算出し、吸込流量による最適なディフューザ羽根３
ａの角度を決定する入口羽根角度算出部２１ａと、セン
サＳ1ないしＳ3によって検出された各部の圧力の微小測
定時間ごとの変動値を算出してこの変動値を予め定めら
れたしきい値と比較する変動量判断部２１ｂと、入口案
内羽根６が全開のときの流体機械性能を前もって記憶し
ておく記憶部２１ｃとを有する。さらに、必要とされる
流体機械の運転状態や、後述する定数Ｋ1ないしＫ3を入
力する入力装置２３、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を備え
ている。
【００１７】圧力センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 からの変動波
形信号は、信号増幅器１３に入力され、信号増幅器１３
で増幅された信号はローパスフィルタ（Ｌ．Ｐ．Ｆ）１
４を介して演算処理装置２１に入力されるようになって
いる。演算処理装置２１の出力信号は、第１、第２及び
第３の制御駆動装置２４，２５，２６に入力される。な
お、センサＳ1 〜Ｓ3 に接続された増幅器１３、フィル
タ１３、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。また、入口羽根角度算出部２１ａ、変動量判断部
２１ｂ、記憶部２１ｃなどを個別のマイクロプロセッサ
で処理してもよい。
形信号は、信号増幅器１３に入力され、信号増幅器１３
で増幅された信号はローパスフィルタ（Ｌ．Ｐ．Ｆ）１
４を介して演算処理装置２１に入力されるようになって
いる。演算処理装置２１の出力信号は、第１、第２及び
第３の制御駆動装置２４，２５，２６に入力される。な
お、センサＳ1 〜Ｓ3 に接続された増幅器１３、フィル
タ１３、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。また、入口羽根角度算出部２１ａ、変動量判断部
２１ｂ、記憶部２１ｃなどを個別のマイクロプロセッサ
で処理してもよい。
【００１８】本流体機械では、入力装置２３によって入
力された要求性能が発揮できるように、入口羽根角度算
出部２１ａで入口案内羽根６の角度を算出して入口案内
羽根６を駆動制御し、変動量判断部２１ｂで状態量の変
動値を算出し、最適ディフューザ羽根角度（後述する）
になるようにディフューザ羽根３ａを駆動制御し、さら
に、回転数を駆動制御して運転するようになっている。
力された要求性能が発揮できるように、入口羽根角度算
出部２１ａで入口案内羽根６の角度を算出して入口案内
羽根６を駆動制御し、変動量判断部２１ｂで状態量の変
動値を算出し、最適ディフューザ羽根角度（後述する）
になるようにディフューザ羽根３ａを駆動制御し、さら
に、回転数を駆動制御して運転するようになっている。
【００１９】図４は、制御装置において、入口案内羽根
６を流体機械の要求性能を発揮できるように設定し、さ
らにディフューザ羽根３ａを駆動制御してサージングを
防止しつつ安定な運転を行なうためのフローチャートを
示すものである。まず、ステップ１で、羽根車２の回転
数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、羽根車２の回転数Ｎ、要求され
る流量Ｑ及びヘッドＨに対応する入口案内羽根６の角度
αを決定する。これは、要求する流量Ｑ、ヘッドＨの
入力、流量係数φ、圧力係数ψの計算、流量係数
φ、圧力係数ψを通る２次曲線係数の算出、入口案内
羽根０度のときの特性との交点φ′，ψ′の計算、次
の式に基づき入口案内羽根の角度を算出（ｋは定数）、
の手順で行なう。（１）式については後述する。 α＝arctan（ｋ（ψ′−ψ）／φ′） （１）
６を流体機械の要求性能を発揮できるように設定し、さ
らにディフューザ羽根３ａを駆動制御してサージングを
防止しつつ安定な運転を行なうためのフローチャートを
示すものである。まず、ステップ１で、羽根車２の回転
数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、羽根車２の回転数Ｎ、要求され
る流量Ｑ及びヘッドＨに対応する入口案内羽根６の角度
αを決定する。これは、要求する流量Ｑ、ヘッドＨの
入力、流量係数φ、圧力係数ψの計算、流量係数
φ、圧力係数ψを通る２次曲線係数の算出、入口案内
羽根０度のときの特性との交点φ′，ψ′の計算、次
の式に基づき入口案内羽根の角度を算出（ｋは定数）、
の手順で行なう。（１）式については後述する。 α＝arctan（ｋ（ψ′−ψ）／φ′） （１）
【００２０】次に、ステップ３で第１制御駆動装置２４
を作動して入口案内羽根６の角度制御を行う。次に、ス
テップ４でセンサＳ1 〜Ｓ3 によって状態量の変動を測
定し、また、流量Ｑ、ヘッドＨを測定し、φ”，ψ”を
計算する。次に、ステップ５で状態量の微小時間ごとの
変動値を算出し、しきい値と比較演算して、変動値がし
きい値以下でない場合には、ステップ６で第２制御駆動
装置２５を作動してディフューザ羽根３ａの角度の変更
を行い、ステップ４及びステップ５を行なう。
を作動して入口案内羽根６の角度制御を行う。次に、ス
テップ４でセンサＳ1 〜Ｓ3 によって状態量の変動を測
定し、また、流量Ｑ、ヘッドＨを測定し、φ”，ψ”を
計算する。次に、ステップ５で状態量の微小時間ごとの
変動値を算出し、しきい値と比較演算して、変動値がし
きい値以下でない場合には、ステップ６で第２制御駆動
装置２５を作動してディフューザ羽根３ａの角度の変更
を行い、ステップ４及びステップ５を行なう。
【００２１】変動値がしきい値以下である場合には、ヘ
ッドＨが所定値であるかどうかを判断し（ステップ
７）、所定値であれば、そこで運転を継続する。ヘッド
が所定値でない場合には、ヘッドと所定値の大小関係を
判断し（ステップ８）、ヘッドが小さい場合は、ステッ
プ９で、次の式に基づきα′を計算し、（α′−α）だ
け入口案内羽根６の角度を減少させる。 α’＝arctan（ｋ（ψ”−ψ）／φ”）
ッドＨが所定値であるかどうかを判断し（ステップ
７）、所定値であれば、そこで運転を継続する。ヘッド
が所定値でない場合には、ヘッドと所定値の大小関係を
判断し（ステップ８）、ヘッドが小さい場合は、ステッ
プ９で、次の式に基づきα′を計算し、（α′−α）だ
け入口案内羽根６の角度を減少させる。 α’＝arctan（ｋ（ψ”−ψ）／φ”）
【００２２】次に、ステップ１０で入口案内羽根角度が
下限値であるかどうか判断し、ＮＯであればステップ４
に戻ってそれ以降のステップを繰り返す。また、ＹＥＳ
であれば、ステップ１１において回転数が限界値である
かを判断し、ＹＥＳであればそのままで運転を継続する
（所望のヘッドは得られない）。ＮＯであれば、ステッ
プ１２で回転数を（予め定めた所定のピッチだけ）増加
させ、ステップ４に戻ってそれ以降のステップを繰り返
す。
下限値であるかどうか判断し、ＮＯであればステップ４
に戻ってそれ以降のステップを繰り返す。また、ＹＥＳ
であれば、ステップ１１において回転数が限界値である
かを判断し、ＹＥＳであればそのままで運転を継続する
（所望のヘッドは得られない）。ＮＯであれば、ステッ
プ１２で回転数を（予め定めた所定のピッチだけ）増加
させ、ステップ４に戻ってそれ以降のステップを繰り返
す。
【００２３】ステップ８でヘッドが所定値より大きいと
判断される場合は、ステップ１３で上の式に基づきα′
を計算し、（α′−α）だけ入口案内羽根角度を増加さ
せる。次に、ステップ１４で入口案内羽根角度が上限値
であるかどうか判断し、ＮＯであればステップ４に戻っ
てそれ以降のステップを繰り返す。また、ＹＥＳであれ
ば、ステップ１５で回転数を（予め定めた所定のピッチ
だけ）減少させ、ステップ４に戻ってそれ以降のステッ
プを繰り返す。
判断される場合は、ステップ１３で上の式に基づきα′
を計算し、（α′−α）だけ入口案内羽根角度を増加さ
せる。次に、ステップ１４で入口案内羽根角度が上限値
であるかどうか判断し、ＮＯであればステップ４に戻っ
てそれ以降のステップを繰り返す。また、ＹＥＳであれ
ば、ステップ１５で回転数を（予め定めた所定のピッチ
だけ）減少させ、ステップ４に戻ってそれ以降のステッ
プを繰り返す。
【００２４】以下に、式（１）の求め方を示す。図５
は、流体機械の特性曲線と抵抗曲線の説明図である。最
初の条件として、入口案内羽根が０度のときの性能は既
知とする。次に、任意要項（与えられた要項）の、流量
Ｑ及びヘッドＨから、流量係数φ（４・Ｑ／（π・Ｄ2 2
・Ｕ2 ））及び圧力係数ψ（ｇ・Ｈ／（Ｕ2 2））を計算
する。この任意要項点（φ，ψ）と原点（固定抵抗があ
る場合にはその値は既知として、ψ軸の切片の値を求め
る）を通る抵抗曲線を２次曲線と仮定して、この抵抗曲
線の係数を求める。この抵抗曲線と、既知の入口案内羽
根０度のときの特性曲線との交点の座標（φ′，ψ′）
を数値計算等で求める。
は、流体機械の特性曲線と抵抗曲線の説明図である。最
初の条件として、入口案内羽根が０度のときの性能は既
知とする。次に、任意要項（与えられた要項）の、流量
Ｑ及びヘッドＨから、流量係数φ（４・Ｑ／（π・Ｄ2 2
・Ｕ2 ））及び圧力係数ψ（ｇ・Ｈ／（Ｕ2 2））を計算
する。この任意要項点（φ，ψ）と原点（固定抵抗があ
る場合にはその値は既知として、ψ軸の切片の値を求め
る）を通る抵抗曲線を２次曲線と仮定して、この抵抗曲
線の係数を求める。この抵抗曲線と、既知の入口案内羽
根０度のときの特性曲線との交点の座標（φ′，ψ′）
を数値計算等で求める。
【００２５】座標値φ′から、流量Ｑ′を次の式で求め
る。 Ｑ′＝φ′・π・Ｄ2 2・Ｕ2 ／４ 羽根車入口面積をＡ1 とすると、次の式から羽根車入口
軸流速度Ｃm1が求まる。 Ｃm1＝Ｑ′／Ａ1 ＝φ′・π・Ｄ2 2・Ｕ2 ／（４・Ａ1 ） 流体機械のヘッドＨ′は、羽根車出口周速Ｕ2 と絶対速
度の周方向成分Ｃu2との積Ｕ2 ・Ｃu2と、羽根車入口周
速Ｕ1と絶対速度の周方向成分Ｃｕ1 との積Ｕ1・Ｃu1の
差から次式で求められる。 Ｈ′＝（Ｕ2・Ｃｕ2−Ｕ1・Ｃu1）／ｇ ここで、ψ′＝（ｇ・Ｈ′／Ｕ2 2）であるから、ψ′＝
（Ｕ2 ・Ｃu2−Ｕ1 ・Ｃu1）／Ｕ2 2となる。今、入口案
内羽根角度は０度としているので絶対速度の周方向成分
Ｃu1は０となる。従って、羽根車出口の絶対速度の周方
向速度成分Ｃu2は次の式で求められる。 Ｃu2＝Ｕ2 ・ψ′
る。 Ｑ′＝φ′・π・Ｄ2 2・Ｕ2 ／４ 羽根車入口面積をＡ1 とすると、次の式から羽根車入口
軸流速度Ｃm1が求まる。 Ｃm1＝Ｑ′／Ａ1 ＝φ′・π・Ｄ2 2・Ｕ2 ／（４・Ａ1 ） 流体機械のヘッドＨ′は、羽根車出口周速Ｕ2 と絶対速
度の周方向成分Ｃu2との積Ｕ2 ・Ｃu2と、羽根車入口周
速Ｕ1と絶対速度の周方向成分Ｃｕ1 との積Ｕ1・Ｃu1の
差から次式で求められる。 Ｈ′＝（Ｕ2・Ｃｕ2−Ｕ1・Ｃu1）／ｇ ここで、ψ′＝（ｇ・Ｈ′／Ｕ2 2）であるから、ψ′＝
（Ｕ2 ・Ｃu2−Ｕ1 ・Ｃu1）／Ｕ2 2となる。今、入口案
内羽根角度は０度としているので絶対速度の周方向成分
Ｃu1は０となる。従って、羽根車出口の絶対速度の周方
向速度成分Ｃu2は次の式で求められる。 Ｃu2＝Ｕ2 ・ψ′
【００２６】本発明者の研究によれば、羽根車出口での
絶対速度の周方向速度成分Ｃu2は流量にだけ依存して、
入口案内羽根角度によって変わらないことがわかった。
この結果を用いると、任意要項（与えられた要項）のψ
は、 ψ＝（Ｕ2 2・ψ′−Ｕ1 ・Ｃu1）／Ｕ2 2 ＝ψ′−Ｕ1 ・Ｃu1／Ｕ2 2 と表されるので、羽根車入口での絶対速度の周方向速度
成分Ｃu1は Ｃu1＝（ψ′−ψ）・Ｕ2 2／Ｕ1 となる。
絶対速度の周方向速度成分Ｃu2は流量にだけ依存して、
入口案内羽根角度によって変わらないことがわかった。
この結果を用いると、任意要項（与えられた要項）のψ
は、 ψ＝（Ｕ2 2・ψ′−Ｕ1 ・Ｃu1）／Ｕ2 2 ＝ψ′−Ｕ1 ・Ｃu1／Ｕ2 2 と表されるので、羽根車入口での絶対速度の周方向速度
成分Ｃu1は Ｃu1＝（ψ′−ψ）・Ｕ2 2／Ｕ1 となる。
【００２７】任意要項を満足させるための入口案内羽根
の角度は、羽根車入口での二乗平均径をＤ1rms とする
と、 α1 ＝arctan（Ｃu1／Ｃm1） ＝arctan（Ａ1 ・（ψ′−ψ）・Ｕ2 ／（Ｄ2 2・φ′・Ｕ1 ）） ＝arctan（Ａ1 ・（ψ′−ψ）／（Ｄ2 ・Ｄ1rms ・φ′）） ここで定数ｋを ｋ＝Ａ1 ／（Ｄ2 ・Ｄ1rms ） とすると、 α1 ＝arctan（ｋ（ψ′−ψ）／φ′） となり、上記式が求められる。
の角度は、羽根車入口での二乗平均径をＤ1rms とする
と、 α1 ＝arctan（Ｃu1／Ｃm1） ＝arctan（Ａ1 ・（ψ′−ψ）・Ｕ2 ／（Ｄ2 2・φ′・Ｕ1 ）） ＝arctan（Ａ1 ・（ψ′−ψ）／（Ｄ2 ・Ｄ1rms ・φ′）） ここで定数ｋを ｋ＝Ａ1 ／（Ｄ2 ・Ｄ1rms ） とすると、 α1 ＝arctan（ｋ（ψ′−ψ）／φ′） となり、上記式が求められる。
【００２８】上記の演算処理装置２１による判断の元と
なる変動値Ｆｐの求め方を図６及び図７を用いて説明す
る。図６（ａ）は上記センサの出力の波形信号を示すも
のであり、左側がディフューザの周方向２カ所の位置で
測定した圧力変動、右側が吸込配管及び吐出配管で測定
した圧力変動の測定結果を示すものである。この図から
明らかなように、流量が設計点流量より少なくなると、
まずディフューザでの圧力の変動値が大きくなり（の
左図）、さらに流量を低下させると配管での変動が大き
くなり（の右図）、サージングが発生することがわか
る。
なる変動値Ｆｐの求め方を図６及び図７を用いて説明す
る。図６（ａ）は上記センサの出力の波形信号を示すも
のであり、左側がディフューザの周方向２カ所の位置で
測定した圧力変動、右側が吸込配管及び吐出配管で測定
した圧力変動の測定結果を示すものである。この図から
明らかなように、流量が設計点流量より少なくなると、
まずディフューザでの圧力の変動値が大きくなり（の
左図）、さらに流量を低下させると配管での変動が大き
くなり（の右図）、サージングが発生することがわか
る。
【００２９】また、図６（ｂ）は、設計流量を基準とし
た無次元流量と圧縮機のヘッドを設計流量でのヘッドを
基準として無次元化した無次元ヘッド係数との関係を示
す図である。図６（ｂ）における，，は、それぞ
れ図６（ａ）の３通りの流量，，に対応してい
る。
た無次元流量と圧縮機のヘッドを設計流量でのヘッドを
基準として無次元化した無次元ヘッド係数との関係を示
す図である。図６（ｂ）における，，は、それぞ
れ図６（ａ）の３通りの流量，，に対応してい
る。
【００３０】従って、このような状態量の変動を定量的
に把握することにより、適当なしきい値に基づいてサー
ジング発生を早期に検知し、迅速な対応が採れる。図７
において、Ｔは１回の変動値を算出する微小時間であ
り、δｔは変動値を算出する元となる圧力値Ｐi（Ｑ，
ｔ）のサンプリングピッチである。変動値Ｆｐ，Ｆｐ*
は、時間Ｔの間にδｔのピッチで測定された状態量の単
位時間当たりの標準偏差であり、以下の式で与えられ
る。 Ｆｐ（Ｑ）＝［１／ＴΣ｛Ｐｉ（Ｑ，ｔ）−Ｍｉ
（Ｑ）｝2］1/2 ただし、 Ｍｉ（Ｑ）＝１／ＴΣＰｉ（Ｑ，ｔ） 一定のバイアスを持ついわゆるＤＣデータも、そうでな
いＡＣデータもいずれも上式で取り扱うことができる。
に把握することにより、適当なしきい値に基づいてサー
ジング発生を早期に検知し、迅速な対応が採れる。図７
において、Ｔは１回の変動値を算出する微小時間であ
り、δｔは変動値を算出する元となる圧力値Ｐi（Ｑ，
ｔ）のサンプリングピッチである。変動値Ｆｐ，Ｆｐ*
は、時間Ｔの間にδｔのピッチで測定された状態量の単
位時間当たりの標準偏差であり、以下の式で与えられ
る。 Ｆｐ（Ｑ）＝［１／ＴΣ｛Ｐｉ（Ｑ，ｔ）−Ｍｉ
（Ｑ）｝2］1/2 ただし、 Ｍｉ（Ｑ）＝１／ＴΣＰｉ（Ｑ，ｔ） 一定のバイアスを持ついわゆるＤＣデータも、そうでな
いＡＣデータもいずれも上式で取り扱うことができる。
【００３１】測定時間Ｔは、状態量の変動の指標値を精
度良く算出でき、しかも迅速な対応が採れるように短い
時間であることが必要である。この実施例では、このよ
うな時間Ｔを設定する目安として６０／ＺＮ（秒）を用
いる。ここで、Ｎは羽根車２の回転数（回／分）で、Ｚ
は羽根車２の羽根の枚数Ｚであり、従って、６０／ＺＮ
は、羽根車２が回転することによる本質的に発生する圧
力等の状態量の変動の周期である。Ｔは、このような本
質的変動による影響を受けない程度に大きく設定する必
要があり、従って、以下のような条件が課される。 Ｔ≧Ｋ1・６０／ＺＮ 従って、実際には、Ｔはこの下限値に設定すればよい。
ここで、Ｋ1は流体機械によって決まる定数で、当該機
械の試験時、あるいは量産品であればその代表品の性能
を予め調べ、定数入力装置１５によって設定しておく。
度良く算出でき、しかも迅速な対応が採れるように短い
時間であることが必要である。この実施例では、このよ
うな時間Ｔを設定する目安として６０／ＺＮ（秒）を用
いる。ここで、Ｎは羽根車２の回転数（回／分）で、Ｚ
は羽根車２の羽根の枚数Ｚであり、従って、６０／ＺＮ
は、羽根車２が回転することによる本質的に発生する圧
力等の状態量の変動の周期である。Ｔは、このような本
質的変動による影響を受けない程度に大きく設定する必
要があり、従って、以下のような条件が課される。 Ｔ≧Ｋ1・６０／ＺＮ 従って、実際には、Ｔはこの下限値に設定すればよい。
ここで、Ｋ1は流体機械によって決まる定数で、当該機
械の試験時、あるいは量産品であればその代表品の性能
を予め調べ、定数入力装置１５によって設定しておく。
【００３２】次に、サンプリングピッチであるδｔの設
定方法について述べる。このようなサンプリング周期δ
ｔは、正確な指標値を算出するという観点からは小さい
程好ましい。しかし、過度のサンプリングによりコンピ
ュータに負荷が掛かって算出に時間が掛かるのは却って
好ましくない。この実施例では、このような時間δｔを
設定する目安として、ここでも６０／ＺＮ（秒）を用い
る。すなわち、δｔを、羽根車２が回転することによる
本質的に発生する圧力等の状態量の変動による影響を受
けない程度に小さく設定する必要がある。従って、以下
のような条件が課される。 δｔ≦Ｋ・６０／ＺＮ
定方法について述べる。このようなサンプリング周期δ
ｔは、正確な指標値を算出するという観点からは小さい
程好ましい。しかし、過度のサンプリングによりコンピ
ュータに負荷が掛かって算出に時間が掛かるのは却って
好ましくない。この実施例では、このような時間δｔを
設定する目安として、ここでも６０／ＺＮ（秒）を用い
る。すなわち、δｔを、羽根車２が回転することによる
本質的に発生する圧力等の状態量の変動による影響を受
けない程度に小さく設定する必要がある。従って、以下
のような条件が課される。 δｔ≦Ｋ・６０／ＺＮ
【００３３】さらに、この実施例では、図６で説明した
ように、設計点の場合と、より低流量で運転が不安定
になる及びの場合においてそれぞれ振幅周期が異な
ることに鑑み、設定を変えるようにしている。すなわ
ち、ヘッドが右上がりになる不安定領域を検出する場
合のサンプリング周期δｔは、Ｋ2・６０／ＺＮであ
り、サージング現象を検出する場合のサンプリング周
期δｔは、Ｋ3・６０／ＺＮである。ここで、Ｋ2，Ｋ3
は流体機械によって決まる定数で、Ｋ1の場合と同様
に、当該機械の試験時、あるいは量産品であればその代
表品の性能を予め調べ、定数入力装置２３によって設定
しておく。
ように、設計点の場合と、より低流量で運転が不安定
になる及びの場合においてそれぞれ振幅周期が異な
ることに鑑み、設定を変えるようにしている。すなわ
ち、ヘッドが右上がりになる不安定領域を検出する場
合のサンプリング周期δｔは、Ｋ2・６０／ＺＮであ
り、サージング現象を検出する場合のサンプリング周
期δｔは、Ｋ3・６０／ＺＮである。ここで、Ｋ2，Ｋ3
は流体機械によって決まる定数で、Ｋ1の場合と同様
に、当該機械の試験時、あるいは量産品であればその代
表品の性能を予め調べ、定数入力装置２３によって設定
しておく。
【００３４】流体機械の運転時の変動値は、その都度上
記のように算出されるが、サージング発生の判断基準と
なる変動値（しきい値γ）の求め方を以下に示す。図８
は本発明者の研究によって得られたデータで、横軸は、
各運転点の流量を設計点の流量で無次元化した無次元流
量、縦軸は圧力の変動値を設計点での変動値（＝Ｆｐ
ｄ）で無次元化した無次元変動値を示す。図中の○印は
ディフューザ壁面での圧力の測定結果から得られたも
の、□印は吸込配管での圧力の測定結果から得られたも
のを示す。ここでの条件は、以下の通りである。 Ｎ＝９０００ｒｐｍ， Ｚ＝１７ Ｋ1＝２０００， Ｋ2＝５， Ｋ3＝２０
記のように算出されるが、サージング発生の判断基準と
なる変動値（しきい値γ）の求め方を以下に示す。図８
は本発明者の研究によって得られたデータで、横軸は、
各運転点の流量を設計点の流量で無次元化した無次元流
量、縦軸は圧力の変動値を設計点での変動値（＝Ｆｐ
ｄ）で無次元化した無次元変動値を示す。図中の○印は
ディフューザ壁面での圧力の測定結果から得られたも
の、□印は吸込配管での圧力の測定結果から得られたも
のを示す。ここでの条件は、以下の通りである。 Ｎ＝９０００ｒｐｍ， Ｚ＝１７ Ｋ1＝２０００， Ｋ2＝５， Ｋ3＝２０
【００３５】この結果から、吸込配管での無次元変動値
が急激に大きくなってサージング状態（無次元変動値８
の点）に達する前に無次元変動値が大きくなり始めるこ
とがわかる。ここで、ポンプが安定的に運転できる限界
値を適宜設定してこれをしきい値とすればよい。この例
では、Ｆｐ／Ｆｐｄとして１．５が限界となると判定
し、しきい値γとして１．５Ｆｐｄを用いる。この場
合、変動値がしきい値に達していても、無次元変動値が
無次元流量に対して減少していれば系は安定の方向に向
かうのでサージングにはならない。そこで、微小無次元
流量の変化に対する微小無次元変動値の変化ｄ（Ｆｐ）
／ｄＱ量が正である場合はしきい値を超える流量を検出
してもサージングではないと判断するようにしてもよ
い。
が急激に大きくなってサージング状態（無次元変動値８
の点）に達する前に無次元変動値が大きくなり始めるこ
とがわかる。ここで、ポンプが安定的に運転できる限界
値を適宜設定してこれをしきい値とすればよい。この例
では、Ｆｐ／Ｆｐｄとして１．５が限界となると判定
し、しきい値γとして１．５Ｆｐｄを用いる。この場
合、変動値がしきい値に達していても、無次元変動値が
無次元流量に対して減少していれば系は安定の方向に向
かうのでサージングにはならない。そこで、微小無次元
流量の変化に対する微小無次元変動値の変化ｄ（Ｆｐ）
／ｄＱ量が正である場合はしきい値を超える流量を検出
してもサージングではないと判断するようにしてもよ
い。
【００３６】以上説明したように、本実施例では、入力
装置２３によって入力された要求性能が発揮できるよう
に入口案内羽根６の角度を算出して、入口案内羽根６を
駆動制御して運転がされる。入口案内羽根６の角度を変
えると羽根車内の流れ状態が変わり、従って、羽根車出
口流れ状態も変わるが、圧縮機の無次元吸込流量を測定
し、図８の関係に従ってディフューザ羽根３ａの最適角
度が一義的に決定される。そして、ディフューザ羽根を
制御してもヘッドが所定値を満足しない場合は、さらに
回転数をも制御して不安定状態を回避しながら運転され
る。従って、いかなる状態でも当該圧縮機の無次元流量
さえわかればディフューザ羽根の角度を羽根車出口流れ
に最適に合致させて運転することが可能となった。
装置２３によって入力された要求性能が発揮できるよう
に入口案内羽根６の角度を算出して、入口案内羽根６を
駆動制御して運転がされる。入口案内羽根６の角度を変
えると羽根車内の流れ状態が変わり、従って、羽根車出
口流れ状態も変わるが、圧縮機の無次元吸込流量を測定
し、図８の関係に従ってディフューザ羽根３ａの最適角
度が一義的に決定される。そして、ディフューザ羽根を
制御してもヘッドが所定値を満足しない場合は、さらに
回転数をも制御して不安定状態を回避しながら運転され
る。従って、いかなる状態でも当該圧縮機の無次元流量
さえわかればディフューザ羽根の角度を羽根車出口流れ
に最適に合致させて運転することが可能となった。
【００３７】図９に一例として、横軸はこの装置を取付
けた遠心圧縮機の無次元流量、縦軸は上から圧力係数及
び効率をとって、この装置を取付けた遠心圧縮機の性能
を示すが、広い運転範囲で高効率な運転ができることが
確認された。
けた遠心圧縮機の無次元流量、縦軸は上から圧力係数及
び効率をとって、この装置を取付けた遠心圧縮機の性能
を示すが、広い運転範囲で高効率な運転ができることが
確認された。
【００３８】図１０に、ディフューザ羽根を固定して、
入口案内羽根だけを可変にした場合の遠心圧縮機の全体
性能を示すが、図９に示す本発明による装置の性能はこ
の図に比べて大流量，小流量とも、性能が大幅に改善さ
れていることが分かり、本発明による効果が明らかであ
る。
入口案内羽根だけを可変にした場合の遠心圧縮機の全体
性能を示すが、図９に示す本発明による装置の性能はこ
の図に比べて大流量，小流量とも、性能が大幅に改善さ
れていることが分かり、本発明による効果が明らかであ
る。
【００３９】図１乃至図９に図示した実施例において
は、制御駆動装置を第１、第２、第３制御駆動装置に機
能別に分離したが、１つの制御駆動装置としてもよい。
は、制御駆動装置を第１、第２、第３制御駆動装置に機
能別に分離したが、１つの制御駆動装置としてもよい。
【００４０】
【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。
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。
【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。
る単段遠心圧縮機を示す縦断面図である。
【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。
る単段遠心圧縮機を示す部分側面図である。
【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。
施例を示すブロック図である。
【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。
を示すフローチャートである。
【図５】流体機械の特性曲線と抵抗曲線の説明図であ
る。
る。
【図６】ポンプの各所における圧力変動状態を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の流体機械における変動値の求め方を説
明するグラフである。
明するグラフである。
【図８】本発明の流体機械における変動値のしきい値の
求め方を示すグラフである。
求め方を示すグラフである。
【図９】本発明の装置の無次元流量と効率及びヘッド係
数との関係を示す図である。
数との関係を示す図である。
【図１０】従来の装置の無次元流量と効率及びヘッド係
数との関係を示す図である。
数との関係を示す図である。
【符号の説明】 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 伝達機構 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 Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3 圧力センサ
Claims (9)
- 【請求項１】 入口案内羽根とディフューザ羽根を具備
した流体機械において、 流体機械本体あるいは配管に設けられた状態量検出装置
と、 必要とされる流体機械の運転状態を入力する入力装置
と、 該入力装置によって入力された運転状態が達成できるよ
うに検出された吸込流量とヘッドとから入口案内羽根の
角度を算出する入口羽根角度算出部と、上記状態量検出
装置によって検出された状態量の微小測定時間ごとの変
動値を算出してこの変動値を予め定められたしきい値と
比較する変動量判断部とを有する演算処理装置と、 上記入口案内羽根を算出された角度に駆動制御する第１
制御駆動装置と、 上記状態量の変動値が上記しきい値以下となるようにデ
ィフューザ羽根角度を制御駆動する第２制御駆動装置と
を備えたことを特徴とする可変案内羽根付き流体機械。 - 【請求項２】 上記演算処理装置は、基準の流量・圧力
係数特性曲線と要求される運転点を通る特定の曲線との
交点、及び要求される運転点の流量圧力係数に基づき、
入口案内羽根角度を決定することを特徴とする請求項１
に記載の可変案内羽根付き流体機械。 - 【請求項３】 上記微小測定時間は、羽根車の羽根の通
過に起因する変動の影響を相殺するための必要最小限の
時間として設定されることを特徴とする請求項１又は２
に記載の可変案内羽根付き流体機械。 - 【請求項４】 上記変動値は、上記微小測定時間におい
てさらにこれを細分したサンプリング時間ごとに得た状
態量データの標準偏差として与えられることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の可変案内羽根付
き流体機械。 - 【請求項５】 上記サンプリング時間は、羽根車の羽根
の通過に起因する変動の影響を相殺するための必要最大
限の時間として設定されることを特徴とする請求項４に
記載の可変案内羽根付き流体機械。 - 【請求項６】 上記入力装置において、上記微小測定時
間又は上記サンプリング時間を設定することができるよ
うになっていることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれかに記載の可変案内羽根付き流体機械。 - 【請求項７】 上記第２制御駆動装置は、上記ディフュ
ーザ羽根角度を変えたときに流量の調節を行うために吸
込弁もしくは吐出弁あるいは両方の開度制御を行うこと
を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の可変
案内羽根付き流体機械。 - 【請求項８】 上記状態量の変動値が上記しきい値以下
となるように流体機械の回転数制御を行うことを特徴と
する請求項１ないし７のいずれかに記載の可変案内羽根
付き流体機械。 - 【請求項９】 必要とされる流体機械の運転状態におい
て状態量の変動値を予め定められたしきい値以下とする
ことができるように、入口案内羽根の角度とディフュー
ザ羽根角度を交互に制御することを特徴とする請求項１
ないし８のいずれかに記載の可変案内羽根付き流体機
械。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7256720A JPH0979181A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 可変案内羽根付き流体機械 |
| CA002184882A CA2184882A1 (en) | 1995-09-08 | 1996-09-05 | Turbomachinery with variable-angle flow guiding vanes |
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| CN96119912A CN1089143C (zh) | 1995-09-08 | 1996-09-09 | 具有可变角流体导叶的涡轮机械 |
| KR1020030099520A KR100441719B1 (ko) | 1995-09-08 | 2003-12-30 | 가변안내장치를 구비한 유체기계 |
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| JPH0979181A true JPH0979181A (ja) | 1997-03-25 |
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ID=17296525
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7256720A Pending JPH0979181A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 可変案内羽根付き流体機械 |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007509268A (ja) * | 2003-10-10 | 2007-04-12 | ヨーク・インターナショナル・コーポレーション | 遠心圧縮機内の安定性を制御するシステム及び方法 |
| WO2022113666A1 (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 三菱重工業株式会社 | 制御装置、制御方法およびプログラム |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7256720A patent/JPH0979181A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007509268A (ja) * | 2003-10-10 | 2007-04-12 | ヨーク・インターナショナル・コーポレーション | 遠心圧縮機内の安定性を制御するシステム及び方法 |
| JP2010261464A (ja) * | 2003-10-10 | 2010-11-18 | York Internatl Corp | 遠心圧縮機内の安定性を制御するシステム及び方法 |
| WO2022113666A1 (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 三菱重工業株式会社 | 制御装置、制御方法およびプログラム |
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