JPS5815639B2 - タ−ボ圧縮機のサ−ジング自動脱出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ターボ圧縮機のサージング追動脱出装置に関
するもので、とくに、ターボ圧縮機にサージングが発生
した場合に、これを検出し、短時間だけ通常の圧力制御
を中断してそのサージングから自動的に脱出させたのち
に、通常の圧力制御に復帰させるようにしたものである
。

ターボ圧縮機における従来の圧力制御装置は、たとえば
、第１図に示すような構成からなっているものがあげら
れる。

すなわち、空気は吸入管１から吸入されてり□−ボ田縮
機２で軍縮され、吐出管３から吐出される。

この吐出管３から分岐した放風管４の途中には放風弁５
が設けられ、この放風弁５の開閉装置として油田シリン
ダ６が設けられ、このシリンダ６により該放風弁５は所
定の弁開度に保たれ、余剰空気は大気に放出または該吸
入管１へ戻すことにより、吐出圧力を一定に保ちながら
空気量を制御する。

一方、前記シリンダ６を駆動するための制御用作動流体
である作動油はポンプ７により油タンク８から吸入され
て昇圧され、矢印２０から２１で示すように、電磁コイ
ル９を有する作動油切換弁１０を通って制御用作動油の
送給方向選定装置の噴射管１１に入る。

この噴射管１１は基部を静止部材に枢着することによっ
て左右に揺動可能に設けられて上先端から制御用作動油
を噴出するようになっている。

また前記送給方向選定装置には、噴射管１１のほかに、
この噴射管１１を左方に押圧している子方設電ばね１２
と、吐出子方導入管１３を介して前記吐出管３から吐出
圧力を導入して噴射管１１を該はね１２に対向して右方
に押圧しているベローズ１４を備えている。

したがって、もし、ベローズ１４内の圧力が、つまり、
吐出圧力が圧力設定ばね１２に設定された圧力よりも高
い場合には、噴射管１１はベローズ１４によって押され
て右方に振れ、噴射管１１から噴射される制御用作動油
が制御用第１配管１５を通り、該シリンダ６の上部室１
７に流入し、該シリンダ６のピストンは下降して放風弁
５は開方向に動かされる。

この時、該シリンダ６の下部室１８から排出される制御
用作動油は制御用第２配管１６を通って油タンク８に戻
される。

上記とは逆に、吐出子方が設定圧力よりも低い場合には
、噴射管１１は圧力設定はね１２によって押圧されて左
方に振れ、噴射管１１から噴射される制御用作動油が制
御用第２配管１６を通り、該シリンダ６の下部室１８に
流入し、該シリンダ６のピストンは上昇して放風弁５は
閉方向に動かされる。

この時、該シリンダ６の上部室１７から排出される制御
用作動油は制御用第１配管１５を通って油タンク８に戻
される。

このようにして吐出子方に変化があった場合は、設定圧
力になるように制御される。

なお吐出圧力が設定値になっている場合は、噴射管１１
に対するベローズ１４の押圧力と圧力設定はね１２の押
圧力がバランスして、噴射管１１は、ちょうど図示のよ
うに、中立位置にあり、噴射管１１からの制御用作動油
は前記両配管１５と１６のいずれにも流れないので、油
タンク８に戻される。

また圧縮機２の起動時には、電磁コイル９の非通電によ
って切換弁１０が切換えられ、ポンプ７によって芥子さ
れた圧油を矢印２０から２２で示すように、起動制、両
用配管１９に流し、すなわち、噴射管１１をバイパスし
てその圧油が油圧シリンダ６の上部室１７に流れ、放風
弁を全開にして吐出圧力の低い状態で起動される。

第１図に示すように構成されたターボ圧縮機の子方制御
装置においては、−たん、圧縮機２にサージングが発生
すると、サージング中の平均吐出圧力が設定圧力よりも
低くなるため、噴射管１１から出た制御用作動油は制御
用第２配管１６を通って油圧シリンダ６の下部室１８に
流入し、放風弁５が閉方向に動かされるので、サージン
グは、さらに助長され、際限なく続くことになる。

また従来のターボ圧縮機の圧力制御には、放風弁を開閉
制御するとともに、圧縮機の空気通路中のガイドベーン
などを開閉制御する方式のものもあるが、圧縮機にサー
ジングが発生すると、それが際限なく続くことについて
は、第１図で説明した場合と同様である。

本発明は、子方低下検出回路とサージング判定回路とを
組合せ、吐出圧力の急激な低下をその上刃低下検出回路
で検出し、引続き該サージング判定回路で、サージング
であるが、通常の軍刀変動であるかを判別し、サージン
グである場合には、短時間だけ通常の圧力制御を中断し
て制御用作動流体を起動制御用配管のほうに切換え、す
みやかにそのサージングから自動的に脱出させたのちに
、通常の圧力制御に自動的に復帰させるようにしたもの
で、その実施態様について、主として第２図〜第６図を
参照しながら説明する。

第２図は本発明によるサージング自動脱出の原理を示す
説明図である。

第２図において、２３は圧力低下検出回路、２４はサー
ジング判定回路である。

たとえば、第１図の吐出管３と電磁コイル９の間に前記
回路２３と２４を組込むのである。

すると、第１図の圧縮機２の吐出空気の一部は吐出管３
から分岐した吐出圧力検出管２５（この検出管２５は第
１図の吐出圧力導入管１３から分岐させてもよい。

）から圧力低下検出回路２３に入り、急激な圧力低下を
検出し、引続きサージング判定回路２４にて、す、−ジ
ングであるか、通常の下方変動であるかを、判別する。

そして、サージング判定回路２４がサージングと判定し
た場合は、サージング自動脱出信号２６を一定時間だけ
出し続け、一定時間経過後は通常の圧力制御信号２７に
戻る。

またサージング判定回路２４がサージングと判定しなか
った場合は、通常の圧力制御信号２７を出し続ける。

第３図はサージングの判定原理を示す説明図で、同図の
横軸Ｔは時間を、縦軸ｐは吐出圧力を示す。

また同図の曲線ａの場合は、一時的に空気量が減ったた
めに圧力が上昇し、その後、圧力制御装置により設定圧
力に静定するまでの過程を示し、曲線すの場合は、逆に
一時的に空気量が増したために圧力が低下し、その後、
圧力制御装置により設定圧力に静定するまでの過程を示
している。

これらａおよびｂは、いずれの場合も、あらかじめ設定
された時間ΔＴ１内に１度の急激な圧力低下しか起って
いないため、第２図のサージング判定回路２４はサージ
ングと判定しない。

したがって、通常の圧力制御信号２７を出すことになる
。

しかし、第３図の曲線Ｃの場合は、サージングを起して
いる一例であって、この場合は、あらかじめ設定された
時間ΔＴ１内に、少なくとも２度の急激な圧力低下Δｐ
が起っているため、第２図のサージング判定回路２４は
これをサージングと判定し、サージングからの自動脱出
信号２６を、あらかじめ設定された時間ΔＴ１の期間中
出し続ける。

この自動脱出信号２６が出ると、第１図の電磁コイル９
（第２図では、この電磁コイル９を二点鎖線で示す。

）は非通電となり、制御用作動油切換弁１０はポンプ７
からの制御用作動油を矢印２０から２２に示す方向に流
れるように切換えられ、これによって、その作動油は起
動制御用配管１９を通って油田シリンダ６の上部室１７
に流入し、放風弁５を強制的に開として自動的にサージ
ング状態から脱出せしめる。

なおこの切換えによって制御用作動油は噴射管１１に流
れないので、通常の圧力制御は中断される。

ここで、時間ΔＴ１経過後、もしくは切換弁１０が矢印
２０から２２の方向に作動油を流すように切換えられて
時間ΔＴ２Ｔ２経過後通常の千カ制御信号２７に変わる
ため、電磁コイル９に通電されて切換弁１０は作動油の
流れ方向を矢印２０から２１の方向に再度切換えられ、
したがって、圧力制御装置はサージング発生以前の状態
に自動復帰する。

第４図および第５図は急激な圧力低下を検出する回路（
第２図の圧力低下検出回路２３）の具体例で、第４図は
機械的なものを、第５図は電気的なものを示す。

第４図に示す機械的検出回路は、差圧スイッチ２８、絞
り弁２９、逆止弁３０および容量タンク３１などからな
っている。

すなわち、前述の吐出圧力検出管２５から導かれる吐出
圧力が高い場合は、上気は絞り弁２９および逆止弁３０
を通って容量タンク３１に導かれ、該タンク３１の内圧
は該圧力検出管２５から導かれる吐出圧力と等しくなる
。

この状態から該圧力検出管２５内の吐出圧力が急激に低
下すると容量タンク３１内の上気は逆止弁３０のために
該圧力検出管２５側に戻ることができず、ごく僅かの量
が絞り弁３０を通り該圧力検出管２５に戻るため、容量
タンク３１内の圧力の低下速度は、きわめて遅いものと
なる。

一方、差圧スイッチ２８の低下側りには絞りがないため
、該圧力検出管２５内と同一の圧力となり、したがって
、差圧スイッチ２８の高子側Ｈと低下側りに差圧が発生
し、差圧スイッチ２８を作動させ、急激な圧力低下を検
出する。

第５図に示す電気的検出回路は、圧力変換器３２、抵抗
３３、コンデンサ３４、整流器３５および重用継電器３
６などからなっている。

この場合の作動機構は、第４図の検出回路の場合と全く
同様で、重用継電器３６により、急激な圧力低下を検出
する。

第６図は第２図のサージング判定回路２４の一実施例を
示したもので、この第６図の接点３７は第４図の差圧ス
イッチ２８または第５図の電子継電器３６の接点を示す
。

第６図において、接点３７が１度ＯＮになると、コイル
Ｘ１とＸ５は励磁され、Ａ接点（励磁でＯＮ、無励磁で
０ＦＦ）ＸｉとＸ５がＯＮとなり、Ｂ接点（無励磁でＯ
Ｎ、励磁で０ＦＦ）ＸＩはＯＦＦとなる。

よって、コイルＸ２は励磁され、Ａ接点Ｘ２によりコイ
ルＸ２の励磁状態は自己保持される。

この時点では、コイルＸ３とＸ４は無励磁のままとなっ
ている。

上記に引き続き、接点３７が−たんＯＦＦになると、コ
イルＸ１とＸ５は無励磁となるが、コイルＸ２は引き続
き接点Ｘ２により自己保持されているため、励磁状態を
保ち、さらにＢ接点（黒塗り）ＸｌがＯＮとなるため、
コイルＸ３が励磁され、Ａ接点Ｘ３によりコイルＸ３の
励磁状態は自己保持される。

さらに上記に引き続き、タイマＴ１でセットされた時間
内に接点３７がＯＮになると、コイルＸ１とＸ５が励磁
されるため、コイルＸ４が励磁され、タイマＴ１でセッ
トされた時間が来るまでは、Ａ接点Ｘ４によりコイルＸ
４の励磁状態が自己保持され、Ｂ接点（黒塗り）Ｘ４は
ＯＦＦとなって第１図の切換弁１０のコイル９（第６図
にもこのコイル９を示す）は無励磁となり、この間、ポ
ンプ７からの制御用作動油は矢印２０から２２の方向に
流れ。

油圧シリンダ６のピストンは下降し、放風弁５が強制的
に開方向に動かされ、したがって、サージング状態から
自動的に脱出する。

そして、第６図のタイマＴ１でセットされた時間が来る
と、タイマの接点Ｔ１がＯＦＦとなり、コイルＸ２とＸ
３とＸ４は無励磁となり、Ｂ接点Ｘ４がＯＮとなって、
コイル９は再び励磁状態に戻り、第１図のポンプ７から
の制御用作動油は矢印２０から２１の方向に流れ、サー
ジング発生以前の状態に戻り、したがって、制御は自動
復帰することになる。

なお第６図の接点３８は圧縮機の起動条件を代表的に示
したものである。

上記実施例では、単段のターボ圧縮機を放風弁のみで制
御する制御方式について説明したが、もちろん、本発明
は、圧縮機を多段にした場合、および放風弁の開閉と圧
縮機の空気通路中のガイドベーンなどの開閉とを組合せ
た制御方式などにも利用可能である。

また上記実施例では、噴射管を使用した油田式制御につ
いて説明したが、これは油田式に限らず、空気式制御装
置にも利用可能なことは、もちろんである。

さらにまた、筆力低下検出回路およびサージング判定回
路についても、第４図〜第６図に示す以外に、多くの類
似回路があり、また指令信号についても、電気のほかに
、空気や油田などによってもよい。

上述のように、本発明は、あらかじめ設定された時間内
に急激な吐出圧力低下が２度生じた場合にサージングと
判断し、サージングから脱出するための操作の少なくと
も放風弁の開弁を自動的に行なわしめ、かつ、こののち
、あらかじめ設定された時間後に自動的に元の状態に復
帰するようにしであるから、サージングが発生した場合
に最小のサージング回数で自動的にサージングから脱出
することができ、長時間サージングを続けた場合に生ず
る圧縮機の損傷を避けることができ、また吐出空気用力
の変動を最小限に抑え、サージング発生以前の状態に自
動的に復帰するため、田縮空気を使用する側の機械また
は装置の異常が、きわめて短時間の間に復旧する。

しかも、サージングを監視したり、サージングを手動で
止めていた監視員もしくは操作員が不要となり、完全な
無人運転が可能で、省力化に役立つことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はターボ圧縮機における従来の下方制御系統の説
明図、第２図は本発明のサージングからの自動脱出の原
理についての説明図、第３図はサージングの判定原理に
ついての説明図、第４図は第２図の圧力低下検出回路の
機械的なものの一例についての説明図、第５図は同じく
電気的なものの一例についての説明図、第６図は第２図
のサージング判定回路の一例についての説明図である。 １・・・・・・吸入管、２・・・・・・ターボ圧縮機、
３・・・・・・吐出管、４・・・・・・放風管、５・・
・・・・放風弁、６・・・・・・放風弁開閉用油田シリ
ンダ、９・・・・・・電磁コイル、１０・・・・・・制
御用作動油切換弁、１５・・・・・・制御用第１配管、
１６・・・・・・制御用第２配管、１９・・・・・・起
動制御用配管、２３・・・・・・圧力低下検出回路、２
４・・・・・・サージング判定回路、２５・・・・・・
吐出用力検出管、２６・・・・・・サージング自動脱出
信号、２７・・・・・・圧力制御信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ターボ圧縮機の吐出圧力制御用として該圧縮機の吐
   出側に設けられた少なくとも放風弁と、この放風弁の開
   閉装置と、該圧縮機の吐出圧力が設定圧力より高いとき
   に制御用作動流体を制御用第１配管に送給して前記放風
   弁の開閉装置を作動させて該放風弁を開方向に動かすと
   ともに該圧縮機の吐出圧力が設定圧力より低いときに制
   御用作動流体を制御珀第２配管に送給して前記放風弁の
   開閉装置を前記とは逆方向に作動させて該放風弁を□閉
   方向に動かすようにする制御用作動流体の送給方向選定
   装置とを有する吐出圧力制御装置を備えかつ、前記制御
   用作動流体の送給方向選定装置をバイパスして該制御用
   第１配管に接続された起動制御用配管と、該圧縮機の起
   動時に制御用作動流体を前記起動制御用配管に送給する
   とともに該圧縮機の正常運転時に制御用作動流体を前記
   送給方向選定装置に送給する制御用作動流体切換弁とを
   備えたターボ圧縮機において、該圧縮機の吐出圧力の急
   激な低下を検出する圧力低下検出回路と、この圧力低下
   検出回路からの信号を受けて、あらかじめ設定された時
   間内に２度以上の急激な圧力低下があった場合にサージ
   ングと判定してサージング脱出信号を前記制御用作動流
   体切換弁に一定時間だけ送り続けて該切換弁からの制御
   用作動流体の流出方向を前記送給方向選定装置から該起
   動制御用配管に切換えさせ、あらかじめ設定された時間
   経過後に前記切換弁をサージング発生前の状態に自動的
   に復帰させるサージング判定回路とを備えていることを
   特徴とする、ターボ圧縮機のサージング自動脱出装置。