JPH1018976A - 圧縮機のガス温度制御装置 - Google Patents

圧縮機のガス温度制御装置

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JPH1018976A
JPH1018976A JP8192757A JP19275796A JPH1018976A JP H1018976 A JPH1018976 A JP H1018976A JP 8192757 A JP8192757 A JP 8192757A JP 19275796 A JP19275796 A JP 19275796A JP H1018976 A JPH1018976 A JP H1018976A
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JP
Japan
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cooling liquid
compressor
gas
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gas temperature
Prior art date
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Withdrawn
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JP8192757A
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English (en)
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Yasuhiro Kawashima
康弘 川島
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5846Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling by injection

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機内部へ冷却液体を噴霧することにより
ガス温度を低下させる装置において該噴霧冷却液体が常
に気化されるように制御し得る圧縮機のガス温度制御装
置を提供する。 【解決手段】 本発明は、冷却気体の気化がガス重量流
量のみならず、圧縮機運転状態、特に冷却液体を噴霧す
る圧縮部位の理論飽和量に依存する事に着目し、請求項
1記載の発明は、圧縮機内部へ冷却液体を噴霧すること
によりガス温度を低下させる圧縮機のガス温度制御装置
において、圧縮機の運転状態から冷却液体を噴霧する圧
縮部位の理論飽和量を算出する手段と、前記冷却液体の
噴霧量を、前記算出した理論飽和量の最大25%以下に
抑制しながらその噴霧量を制御する手段からなることを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学プラント等に
適用される圧縮機等に適用される圧縮機のガス温度制御
装置圧縮機内部へ冷却液体を噴霧することによりガス温
度を低下させる圧縮機のガス温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来技術による圧縮機ガス温度制
御方法を示す。1は化学プラント等に適用される圧縮機
で、ロータ2に固設された多段状の羽根車5を回転させ
ながら、吸込配管9からガスを取り込み、羽根車5より
外部エネルギーを与えて圧縮するため圧縮ガス温度は上
昇する。しかし、エチレンプラントの分解ガス圧縮機に
代表される様に、適用ガス組成によっては、ガス温度が
高温になるとポリマー重合物17が発生し、それらのタ
ール状物質が圧縮機内のガス戻り流路6及び羽根車5に
付着する。ポリマー重合物17が戻り流路6に付着する
とガス流路面積を狭くするので圧縮効率の低下等性能が
低下する。又、ポリマー重合物17が羽根車5に付着す
るとロータ2がアンバランスとなり大きな振動を発生す
る要因となる。
【0003】従ってポリマー重合物17の発生を防止す
るために、圧縮機1の吸込配管9及び戻り流路6に冷却
液体噴霧用コントロール弁7を取り付けて流量コントロ
ーラ11の制御により冷却液体(例えば水)8を噴霧し
てガス温度を低下させるよう構成されている。尚、従来
の冷却液体8の噴霧量は、吸込み配管9に取付けたガス
重量計12により計測されたガス重量流量を基準とし
て、流量コントローラ11の制御により冷却液体噴霧用
コントロール弁7を作動させて、冷却液体源8よりガス
重量流量の最大3W%程度に制御されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術では、圧縮機運転状態にかかわらず、冷却液体量が
ガス重量流量に依存しているので、冷却液体8が完全に
気化されないこともあり、以下の問題点がある。 (1)冷却液体8が気化されない場合、戻り流路6を気
液混合で流れ羽根車5にエロージョンが発生する恐れが
あった。 (2)更に、戻り流路6から冷却液体を噴霧する場合、
従来は戻り流路の頂上部に位置するリターンベンド6b
の円周上1乃至2カ所のみから供給されていた。この為
噴霧冷却液体が気化されない場合、気液混合の不均一な
流れが発生し羽根車5の加振源となり、不安定振動、破
損等が発生することがあった。 (3)また、冷却液体が気化されない場合、例えば戻り
流路6の下部にドレンとして溜まり、ガス通路が狭くな
って性能低下を引きおこすことがあった。
【0005】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、圧
縮機内部へ冷却液体を噴霧することによりガス温度を低
下させる装置において該噴霧冷却液体が常に気化される
ように制御し得る圧縮機のガス温度制御装置を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷却気体の気
化がガス重量流量のみならず、圧縮機運転状態、特に冷
却液体を噴霧する圧縮部位の理論飽和量に依存する事に
着目し、請求項1記載の発明は、圧縮機内部へ冷却液体
を噴霧することによりガス温度を低下させる圧縮機のガ
ス温度制御装置において、圧縮機の運転状態から冷却液
体を噴霧する圧縮部位の理論飽和量を算出する手段と、
前記冷却液体の噴霧量を、前記算出した理論飽和量の最
大25%以下に抑制しながらその噴霧量を制御する手段
からなることを特徴とするものである。
【0007】請求項2記載の発明は、前記発明を更に特
定したもので、圧縮機内部へ冷却液体を噴霧することに
よりガス温度を低下させる圧縮機のガス温度制御装置に
おいて、圧縮機の吸込み側と吐出側の夫々のPV値(圧
力、温度)を測定し、これらの計測値に基づいて冷却液
体を噴霧する圧縮部位の理論飽和量を算出する演算手段
と、該演算手段よりの信号を得て冷却液体の流量を理論
飽和量の最大25%以下に制御する流量コントローラ
と、該流量コントローラからの信号を受けて前記冷却液
体の流量を調節する冷却液体噴霧コントローラ弁とから
なることとを特徴とするものである。
【0008】従って、本発明によれば冷却液体の噴霧量
を、運転状態の理論飽和量の最大25%までとしたため
に、現段の羽根車の圧縮室内に導入された冷却液体は次
段羽根車の圧縮室に導入されるまでの間に完全に気化さ
せる事ができる。尚、理論飽和量は、圧縮機の吸込みガ
ス重量流量(W)とともに、吸込温度(V1 )、吸込圧
力(P1 )、吐出温度(V2 )、及び吐出圧力(P2
を計測したPV値から下記の演算式により容易に算出す
る事ができる。
【0009】Wcool=W×(M・Wcool×Pi)/(M
・WGAS ×Pid) ここで、Wcool :冷却液理論飽和量 W :ガスの重量流量 M・Wcool:冷却液の分子量 M・WGAS :ガスの分子量 Pi :ガス温度(Tid)による冷却液飽和圧力
{Pi・f(Tid)} Pid :ガス圧力
【0010】従って、本発明によれば、次段の羽根車5
に流入するまでに冷却液体8が完全に気化するために、 (1)冷却液体8が気化するために必要なエネルギーを
ガスから取るためガス温度が低下し、ガスの戻り流路6
及び羽根車5へのポリマー重合物17の付着を防止す
る。 (2)冷却液体8が羽根車5に流入するまでに完全に気
化するので羽根車5へのエロージョンの恐れがなく、
又、ポリマー重合物17が羽根車5へ付着して加振源と
なるようなことがない。 (3)冷却液体8が気化されるので、戻り流路6の下部
にドレンが溜まらないので、ガス通路を妨げないため性
能低下を引きおこさない。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図1に本発明の実施例に係る圧縮機のガス
温度制御装置を示し、図2に流量コントローラの温度制
御方法のフローチャート例を示す。尚、図3に示す従来
例と同一部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は
省略する。
【0012】図1において、前記圧縮機の吸込み配管の
終端側(吸込み口側)にガス重量計12、吸込み圧力計
13、吸込み温度計14を接続し、一方圧縮機の吐出配
管の終端側(吐出口側)に、吐出圧力計13、吐出温度
計14を接続し、夫々の検出信号を流量コントローラ1
1に送出する。
【0013】流量コントローラ11では図2のフローチ
ャート図に示すごとく、先ず前記ガス重量計12、吸込
み圧力計13、吸込み温度計14、及び回転計18より
の検出信号{吸込ガス重量(W)、吸込温度(T1 )、
吸込圧力(P1 )、回転数(N)}と、予めコントロー
ラ11に記録させた圧縮機性能特性より吐出温度(T′
2 )を算出する。(S1) 吐出温度(T′2)の算出は図5に示すフローチャート
に基づいて行う。尚、図中の夫々の記号は下記の通りで
ある。 Tis:羽根車吸込温度 Pis:羽根車吸込圧
力 Qis:羽根車吸込風量 Ui2:羽根車周速 Di :羽根車外径 ψi :無次元流量係
数 ai :羽根車吸込音速 Nis:羽根車吸込部
ガス比燃比 g :重力加速度 Zis:羽根車吸込圧
縮性係数 R :ガス定数 ηp :ホリトロープ
効率 μp :ホリトロープ圧力係数 m :ホリトロープ
温度指数 n :ホリトロープ容積指数 Hpi:羽根車毎のホ
リトロープヘッド Pid(Pid′):羽根車吐出圧力 Tid(Tid′):羽根車吐出温度
【0014】次に吐出温度計14により計測した吐出温
度(T2 )15と、算出した吐出温度(T′2 )を比較
し、(T′2 )が等しいか又は高い場合は、ポリマー重
合物17が発生の可能性があるため、冷却液体8の噴霧
を開始する。一方T2 >T′ 2 の場合は噴霧は停止され
る。(S2)
【0015】次に吸込側及び吐出側の計測値(T1 ,P
1 ,T2 ,P2 )より各羽根車5が位置する各段毎の圧
縮室のガス状態量を算出する。前記圧縮室のガス状態の
算出は図6に示すフローチャート図に基づいて行う。
【0016】次に各段毎の圧縮室のガス状態量より、冷
却液体を噴霧する位置における圧縮室の理論飽和量を算
出するとともに、例えば図4に示すアルゴリズム式に基
づいて、コントローラ11で冷却液体の噴霧量(A)を
設定する。(S3) 前記理論飽和量の算出は段落番号「0009」に示す式
に基づいて行う。
【0017】そして例えば冷却液体の噴霧量(A)が理
論飽和量の25%以下の場合は、そのまま噴霧量(A)
の信号を、流量コントローラ11より冷却液体噴霧用コ
ントロール弁7に送出し、噴霧量(A)が理論飽和量の
25%以上の場合は、図4に示すアルゴリズム式に基づ
いて強制的に理論飽和量の25%に設定してその信号を
冷却液体噴霧用コントロール弁7に送出する。(S4)
【0018】次に冷却液体噴霧用コントロール弁7では
前記信号に基づいて弁の開閉制御を行ないながら圧縮機
1内へ噴霧する。(S5、S6)(S5) 尚、図4に示すアルゴリズム式は、(T′2ーT2)と冷
却液体の噴霧量は相関をもって上昇するが、その量は理
論飽和量の25%でマックスとなるように設定する。
【0019】尚、比較例として理論飽和量の30%でマ
ックスとなるように設定したアルゴリズム式を前記コン
トローラ11に組込んで同様な実験を行なった所、冷却
液体の一部が気化されずに、戻り流路6の下部にドレン
が溜まっていた事が確認された。
【0020】
【発明の効果】以上に記述した様に本発明によれば、圧
縮機のガス温度を制御する場合、噴霧する冷却液体を完
全に気化させ圧縮機の性能低下及び羽根車のダメージを
防ぐ事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る圧縮機のガス温度制御装
置の系統図である。
【図2】図1の圧縮機ガス温度制御方法のフローチャー
ト図を示す。
【図3】従来の圧縮機のガス温度制御装置を示す系統図
である。
【図4】冷却液体の噴霧量を求めるアルゴリズム式で、
その量は理論飽和量の25%でマックスとなる。
【図5】吐出温度(T′2)を算出するためのフローチ
ャート図である。
【図6】各羽根車5が位置する各段毎の圧縮室のガス状
態量を算出するフローチャート図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 ロータ 5 羽根車 6 戻り流路 7 冷却液体噴霧用コントロール弁 8 冷却液体 9 吸込配管 10 吐出配管 11 流量コントローラ 12 ガス重量計 13 吸込圧力計 14 吸込温度計 15 吐出温度計 16 吐出圧力計 17 ポリマー重合物 18 回転計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機内部へ冷却液体を噴霧することに
    よりガス温度を低下させる圧縮機のガス温度制御装置に
    おいて、 圧縮機の運転状態から冷却液体を噴霧する圧縮部位の理
    論飽和量を算出する手段と、前記冷却液体の噴霧量を、
    前記算出した理論飽和量の最大25%以下に抑制しなが
    らその噴霧量を制御する手段からなることを特徴とする
    圧縮機のガス温度制御装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機内部へ冷却液体を噴霧することに
    よりガス温度を低下させる圧縮機のガス温度制御装置に
    おいて、 圧縮機の吸込み側と吐出側の夫々のPV値(圧力、温
    度)を測定し、これらの計測値に基づいて冷却液体を噴
    霧する圧縮部位の理論飽和量を算出する演算手段と、該
    演算手段よりの信号を得て冷却液体の流量を理論飽和量
    の最大25%以下に制御する流量コントローラと、該流
    量コントローラからの信号を受けて前記冷却液体の流量
    を調節する冷却液体噴霧コントローラ弁とからなること
    とを特徴とする圧縮機のガス温度制御装置。
JP8192757A 1996-07-04 1996-07-04 圧縮機のガス温度制御装置 Withdrawn JPH1018976A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010127245A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心圧縮機
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