JPH10238474A - 空気圧縮機の運転制御方法 - Google Patents

空気圧縮機の運転制御方法

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JPH10238474A
JPH10238474A JP5826697A JP5826697A JPH10238474A JP H10238474 A JPH10238474 A JP H10238474A JP 5826697 A JP5826697 A JP 5826697A JP 5826697 A JP5826697 A JP 5826697A JP H10238474 A JPH10238474 A JP H10238474A
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JP
Japan
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pressure
low
tank
air
compressor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5826697A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kayama
裕 香山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧空気を低圧側に有効利用し、省エネルギ
ーを達成する。 【解決手段】 高圧ユニット10側の高圧タンク12と
低圧ユニット20側の低圧タンク22とを、流出弁31
を有する連絡管30により接続し、高圧タンク12内の
圧力を圧力センサ18により検出して、その検出信号を
圧力制御装置16に取り込み、高圧タンク12内の圧力
が設定範囲にあるときは、放風弁15を全閉して吸込弁
14を制御して、高圧タンク12内を所定の圧力に制御
し、高圧タンク12内の圧力が上限設定値を超えたと
き、吸込弁14をサージングを起こさない吸込量絞り限
界に固定して流出弁31を制御し、高圧タンク12内の
高圧空気を低圧タンク22へ流出させて、放風弁15か
らの放風を中止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機の運転
を制御する方法に係り、より詳しくは高圧空気と低圧空
気とを効率良く得るための運転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高圧空気(784kPa…8kgf/cm2
度)と低圧空気(588kPa…6kgf/cm2程度)とを必要とす
る生産工場においては、高圧側圧縮機と低圧側圧縮機と
を設置し、一般には、両者を独立に制御(台数制御、容
量制御等)して必要な空気量を得るようにしていた。し
かし、このように高圧側と低圧側とを独立に制御する方
式では、それぞれ最大負荷に対応できる台数を確保する
必要があることから、必然的に設置台数が増加し、その
上、各圧縮機における部分負荷運転の機会が増して、コ
スト負担が増すという問題があった。
【0003】そこで、高圧側圧縮機と低圧側圧縮機とを
有機的に結合して、効率良く圧縮空気を得ることが検討
され、例えば、特開平5−60077号公報には、低圧
側圧縮機を必要量より少なめで全負荷運転すると共に、
高圧側圧縮機の一台を容量制御(定風圧+オン・オフ制
御)運転し、低圧側の不足分を高圧側から補給する方法
が開示され、また、一部では、高圧側圧縮機を全負荷運
転してその余剰分を低圧側に流用し、低圧側圧縮機に
は、不足分を補充するだけの容量制御運転を行わせる方
法が実施されている。なお、このように全負荷運転を行
わせるのは、ターボ圧縮機を採用した場合に最も効率が
良くなるためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された方法および一部実施の方法によれば、何
れも製造コストの高い高圧空気を余分につくって、低圧
側に流用することを前提としているため、本来、コスト
的に有利であるはずの低圧空気の製造コストが上昇し、
特に後者の方法でその不利益が大きいという問題があっ
た。また、上記公報に記載の方法では、高圧側圧縮機の
一台を、放風を伴う、定風圧+オン・オフ制御運転して
いるため、放風による動力ロスが避けられず、消費エネ
ルギーの面で無駄が多いという問題もあった。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、高圧側における
容量制御の内容を変更することにより、放風に相当する
分の空気を低圧側に流用することを可能にし、もって省
エネルギー効果を最大限に発揮させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、高圧側圧縮機で得た高圧空気を蓄える高
圧タンクと低圧側圧縮機で得た低圧空気を蓄える低圧タ
ンクとを連絡管で接続し、高圧側圧縮機を定風圧制御運
転して、サージング領域直前の吸込量絞り限界に達した
ら、前記連絡管に介装した流出弁を開いて、高圧タンク
内の高圧空気を前記低圧タンクへ流出させることを特徴
とする。
【0007】高圧の使用量が減じて高圧タンク内の圧力
が上がり続けると、高圧側圧縮機はサージング領域に達
するが、本発明では、サージング領域に達する前に連絡
管の流出弁を開いて高圧タンク内の空気を低圧タンクへ
流出させるので、高圧側圧縮機は、吸込量絞り限界で高
効率運転を継続することが可能になり、一方、低圧側は
高圧空気を流用して省エネルギーを達成することができ
る。
【0008】本発明は、上記高圧タンク内の圧力を検出
し、その検出値が高圧タンクに設定した圧力範囲の上限
を超えた時に該高圧タンク内の圧力が上限設定値以下と
なるように流出弁を制御する構成とすることができる。
この場合、上限設定値を吸込量絞り限界に対応させてお
くことにより、サージング発生を確実に防止することが
できる。
【0009】本発明はまた、複数の高圧側圧縮機を台数
制御し、そのうちの一台を定風圧制御運転すると共に、
残りの圧縮機を全負荷運転する構成とすることができ
る。これにより、所望の高圧空気を確保できることはも
ちろん、ターボ圧縮機を用いた場合にその効率が上が
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。
【0011】図1は、本発明の方法の実施対象である空
気圧縮機の全体システムを示したものである。同図にお
いて、10は高圧側ユニット、20は低圧側ユニット
で、高圧側ユニット10は高圧用圧縮機(ターボ圧縮
機)11を、低圧側ユニット20は低圧用圧縮機(ター
ボ圧縮機)21それぞれ備えている。両ユニット10,
20はまた、高圧タンク12、低圧タンク22をそれぞ
れ備えており、これらタンク12,22には高圧用圧縮
機11、低圧用圧縮機21から吐出配管a,a′を通じ
て高圧空気(784kPa…8kgf/cm2程度)、低圧空気(588k
Pa…6kgf/cm2程度)がそれぞれ給送されるようになって
いる。なお、各圧縮機11,21から各タンク12,2
2に空気を送る吐出配管a,a′には逆止弁13,23
がそれぞれ介装されている。
【0012】また、高圧用圧縮機11および低圧用圧縮
機21のそれぞれには、吸込弁14,24を有する吸込
管b,b′と放風弁15,25を有する放風管c,c′
とが取り回されている。これら吸込弁14,24および
放風弁15,25は、各ユニット10,20内に設置し
た圧力制御装置16,26によりパイロット弁17,2
7を介して作動制御されるようになっている。一方、高
圧タンク12および低圧タンク22のそれぞれには圧力
センサ18,28が設置され、これら圧力センサ18,
28の検出信号が前記圧力制御装置16,26に送出さ
れるようになっている。圧力制御装置16,26は、前
記圧力センサ18,28からの信号を取り込んで、各タ
ンク12,22に所定圧の空気を蓄えるように各圧縮機
11,21の運転を制御し、各タンク12,22から
は、高圧負荷A、低圧負荷Bに対して必要な空気が供給
される。なお、高圧側ユニット10および低圧側ユニッ
ト20のそれぞれには、各圧縮機11,21、吸込弁1
4,24および放風弁15,25を含む圧縮機ユニット
が複数台設置されているが、これら圧縮機ユニットにつ
いては、図1に符号19,29を付して一括表示してい
る。
【0013】しかして、上記高圧タンク12と低圧タン
ク22との間は、連絡管30により連絡され、この連絡
管30には流出弁31が介装されている。流出弁31
は、高圧側ユニット10内の圧力制御装置16によりパ
イロット弁32を介して作動制御されるようになってお
り、その開度に応じて高圧タンク12から低圧タンク2
2へ流れる空気量が制御される。
【0014】本実施の形態においては、高圧側ユニット
10の高圧タンク12に、図2に示すように3つの圧力
領域、、を設定し、各圧力領域、、で異な
る運転制御を行うようにしている。すなわち、圧力領域
は8kgf/cm2(784kPa)以上、 8.1kgf/cm2(794kPa) 以下
の範囲(8.0 ≦Pi ≦ 8.1)、圧力領域は 8.1kgf/cm
2 を超え、8.2kgf/cm2(804kPa)以下の範囲(8.1 <Pi
≦ 8.2)、圧力領域は 8.2kgf/cm2 超えの範囲(8.0
<Pi )とされている。そして、圧力センサ18で検出
した高圧タンク12内の圧力Pがどの圧力領域に入って
いるかによって、圧力領域に入っていれば定風圧制御
を、圧力領域に入っていれば、後に詳述する連絡管流
出制御を、圧力領域に入っていれば放風制御またはオ
ン・オフ制御をそれぞれ行うようにしている。
【0015】より詳しくは、圧力センサ18で検出した
高圧タンク12内の圧力Pが、8.0≦P≦ 8.1の範囲に
入っていれば、圧力制御装置16からの指令で、放出弁
15を全閉する一方で、吸込弁14の開度を制御し、高
圧タンク12内の圧力Pが8.0kgf/cm2となるように吸込
量を制御する。すなわち、定風圧制御を行うが、この定
風圧制御は、図3に示すように、吸込弁14の全開(風
量100%)とサージング領域Sに入る直前の吸込量絞
り限界(風量70%)との間で行われる。なお、この時
高圧負荷A側の消費量が多くて、吸込弁14が全開にな
っても高圧タンク12内の圧力が上がらない(8.0kgf/c
m2未満)場合は、図示を略す台数制御装置により待機中
の圧縮機ユニット19内の圧縮機の1台または複数台を
全負荷運転し、8.0kgf/cm2を確保するようにする。
【0016】次に、高圧負荷A側の消費量が減少して、
高圧タンク12内の圧力Pが8.1kgf/cm2を超える場合、
上記定風圧制御から連絡管流出制御に切り替える。この
連絡管流出制御では、吸込弁14を、サージングを起こ
さない吸込量絞り限界に固定し、連絡管30に介装した
流出弁31の開度を圧力制御装置16からの指令で制御
し、高圧タンク12から低圧タンク22へ高圧空気の流
出量を制御し、図3に示すように高圧タンク12内の圧
力を8.1kgf/cm2に保持する。これにより、高圧用圧縮機
11はサージング領域Sに入ることなく風量絞り限界で
高効率運転を続けることができる。因みに、従来汎用さ
れている定風圧+オン・オフ制御では、このサージング
領域Sではオン・オフ制御に移行し、放風弁15を開い
て圧縮空気を放風する制御が行われる(図3に点線で示
す)。しかし、本連絡管制御では、この放風に相当する
分の空気を低圧側ユニット20に流用しているので、前
記オン・オフ制御に比べてエネルギーコスト的にきわめ
て有利となる。また、頻繁なオン・オフ運転に起因する
機械的な故障を防止することができると共に、オン・オ
フ運転に伴う供給圧力の変動をも最小限に抑えることが
できる。
【0017】こゝで、高圧タンク12内の圧力Pが8.2k
gf/cm2を超える場合は、圧力制御装置16からの指令で
放風弁15を制御または上記オン・オフ制御を行い、高
圧タンク12内の圧力Pを8.2kgf/cm2に保持するように
放風弁15からの放風量を制御する。このような制御
は、低圧側ユニット20を同時運転している場合は、ほ
とんど起こらない。なぜならば、この制御が作動する時
は低圧タンク22内の圧力が8.2kgf/cm2に達しているこ
とになり、その時は低圧用圧縮機21は圧力制御装置2
6からの指令で停止状態になり、低圧空気の製造は行わ
れず、低圧空気は全て高圧空気の流出分で補われるから
である。もし、この制御が頻繁に起きるようであれば、
元々の高圧用圧縮機11、低圧用圧縮機21の容量選択
を誤っていることになる。
【0018】一方、低圧側ユニット20の低圧用圧縮機
21は、低圧タンク22内を所定の低圧(6kgf/cm2
度)に保持するように制御されるが、その制御の方式は
任意であり、上記した定風圧+オン・オフ制御運転を始
め、定風圧制御運転、あるいはオン・オフ制御運転等の
汎用の容量制御運転を行うことができる。なお、この低
圧用圧縮機21は、前記ターボ圧縮機に代えて、レシプ
ロ圧縮機を用いることができる。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明にかゝる
空気圧縮機の運転制御方法によれば、従来高圧側で無駄
に捨てていた空気を低圧側へ流用して高圧空気の有効利
用を図ることができ、省エネルギー効果が最大限に発揮
される。また、高圧タンク内の圧力を検出して、その検
出値を制御に用いる場合は、吸込量絞り限界を正確に把
握して、サージング発生を確実に防止することができ
る。さらに、複数の高圧側圧縮機を台数制御し、そのう
ちの一台を定風圧制御運転して、残りの圧縮機を全負荷
運転することにより、所望の高圧空気を確保できること
はもちろん、ターボ圧縮機を高効率で運転して、より省
エネルギーを達成するることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の実施対象である空気圧縮機の全
体システムを示す系統図である。
【図2】高圧タンクに設定する圧力領域と各圧力領域に
対応する運転制御内容を説明する図表である。
【図3】本運転制御方法による風量と圧力との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
10 高圧側ユニット 11 高圧用圧縮機 12 高圧タンク 14 吸込弁 15 放風弁 16 圧力制御装置 18 圧力センサ 20 低圧側ユニット 21 低圧用圧縮機 22 低圧タンク 26 圧力制御装置 30 連絡管 31 流出弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧側圧縮機で得た高圧空気を蓄える高
    圧タンクと低圧側圧縮機で得た低圧空気を蓄える低圧タ
    ンクとを連絡管で接続し、高圧側圧縮機を定風圧制御運
    転して、サージング領域直前の吸込量絞り限界に達した
    ら、前記連絡管に介装した流出弁を開いて、高圧タンク
    内の高圧空気を前記低圧タンクへ流出させることを特徴
    とする空気圧縮機の運転制御方法。
  2. 【請求項2】 高圧タンク内の圧力を検出し、その検出
    値が高圧タンクに設定した圧力範囲の上限を超えた時に
    該高圧タンク内の圧力が上限設定値以下となるように流
    出弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の空気
    圧縮機の運転制御方法。
  3. 【請求項3】 複数の高圧側圧縮機を台数制御し、その
    うちの一台を定風圧制御運転すると共に、残りの圧縮機
    を全負荷運転することを特徴とする請求項1または2に
    記載の空気圧縮機の運転制御方法。
JP5826697A 1997-02-26 1997-02-26 空気圧縮機の運転制御方法 Pending JPH10238474A (ja)

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JP5826697A JPH10238474A (ja) 1997-02-26 1997-02-26 空気圧縮機の運転制御方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103291639A (zh) * 2013-06-29 2013-09-11 济钢集团有限公司 一种具有高压力煤气压缩机调压装置的调压系统
CN103807153A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 软控股份有限公司 一种自动控制节能系统及其控制方法
CN104121480A (zh) * 2014-07-02 2014-10-29 宁波摩米创新工场电子科技有限公司 一种自动控制节能系统及控制方法

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