JPS60147586A - 圧縮機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は異形式および異谷量の圧縮機を設置した空圧供
給設備等における圧縮機の制御方法に関する。

〔発明の背景〕

圧縮機設備は工場の規模が拡大と同調して段階的に増設
され今日に至っている場合がほとんどでめる。また老朽
化したものは必要Ｖこ応じて新鋭愼に取換えられる。こ
れ等の経過の途中にあって、圧縮機の形式、容量を決定
する場合丁記の項目を比較検討して、その時、その時の
最適品が選ばれている。

（１）将来における負荷の児通し。

（２）圧縮機の価格。

（３）圧縮機メーカーのサーヒス体制。

（４）圧ｍ機の騒音。

（５）設置後のメンテナンス難易度。

（６）工場醒源設備の余裕度。

（７）取扱者の人件費１、 （８）圧縮機の効率、応答性。

これ等の選定条件は圧縮機を設置したその時代によって
重要度が少しつつ変化するものである。

例えば投資予算が少なく、なおかつ老朽化した圧縮機を
リブレスする必要が有る場合は、価格が安いものが第−
条件と成シ、圧縮機の容量決定にあっても現状の不足分
をカバー出来る容量のものとなる。従って複数台の圧縮
機が設置された設備におっては９９チ以上が異形式、異
容量の組合せで構成されている。このように、異形式、
異容量の圧縮機を組合せて運転する場合に、近年、省資
源および省力化はます捷す重要性を増し、より高効率運
転化と省力化が強く要求されている。

〔発明の目的〕

本発明に上記要求を満たすために成されたもので、その
目的とするところは省エネルギー運転を行える圧縮機の
制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、複数台の圧縮機を設置し
た設備において、異形式、異容量の圧縮機群の中から、
最も高効率機を優先運転させて、該昼効率機が負荷変動
に応じて容量調整を行い、他の圧縮機に全能力で運転さ
せるようにしたことにある。

〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は圧縮機を複数台設置した圧縮機設備の１例を示
したもので、説明を簡素化するために、４宙の圧縮機群
の場合を示したー １は１号圧縮機（し／プロ形）、２は２号圧縮十辰（レ
シプロ形）、３は３号機圧締機（スクリュ形）、４は４
号機圧縮機（スクリュー形）を示している。５〜８は各
圧縮機に設けられた空気槽で、圧縮機の吸入、圧縮、排
気の工程で生じる圧力の脈動を吸収し静圧化している。

これ等空気＋ｖ１５〜８は果合配官９により接がって負
荷の各空圧機器に圧扁空気を供給している。

第２図は全能力で運転中の圧縮機の特性を衣わすグラフ
であり、横軸は吐出圧力（Ｋ２／　ｃｎ１２Ｇ　）とし
て、縦軸は、電動機の軸動力（ｋＷ）および吐出風ｉ（
Ｎ・ｍ＆　７分）とした特性図である。即ち、空気槽内
の圧力がＰｌの場合とＰ２の場合を比較すると、Ｐ２の
場合の方が軸動力はΔＰ（ｋＷ）少なくて済み、なおか
つ吐出風量はΔＱ（Ｎ・ｍ”７分）増加する事を示して
いる。

また一方負荷側の圧縮空気使用せについて考えてみる。

第３図は負荷として多数の空圧機器中の一例を表わした
ものである。シリンダー１１内のピストン１０が上下す
ることによシ荷台１４の上に置かれた被搬送物品１５が
上下させられる空圧機器である。１６．１７は二方口電
磁弁で、通電すると矢印の充気方向に圧縮空気を送り、
非通電にすると矢印の放気方向にシリンダー１１内の圧
縮空気を逃がす構造と成っている。

今、二方口電磁弁ＭＶ１１１６）を通電としてもう一つ
の二方口電磁弁ＭＶ２（１７）を非通電とした場合は配
管１８を通して供給口１２から、圧縮空気が供給されピ
ストン１０は下方に押し下げられている。この−状態で
荷台１４の上に被搬送物品１５が載せられると、次に三
方口′電磁弁ＭＶ１（１６）を非通電とし、もう一つの
二方口電磁弁Ｍ■２（１７）を通電とすることによシ、
ピストン１０が上方に押し上げられ、被搬送物品１５を
上方に運搬する。この空圧機器の圧縮空気の使用蓋につ
いて、第４図を用いて説明する。

第４図は横軸にエアシリンダー内の圧力（Ｋ９／ｃｒｎ
′Ｇ）、縦軸にエアシリンダー内に充気される空気量（
Ｎ−ｍ”／１回の動作）を示した、即ちエアシリンダー
内圧力（中空圧諒から供給される圧力）がＰｌの場合、
エアシリンダー内にＱ１充気され、Ｐ２の場合Ｑ２充気
されるとするとＱ２とＱｌの間には下式の関係と成る。

即ち空圧機器は供給圧力が高い程、１回の動作の使用空
気量が増加して、このエネルギーは機械的なロスまたは
衝突音、熱等に成るのである。

以上第２図、第４図の圧力２００点を制御圧力点とする
。今吐出圧力がＰ２であり、この圧力が時間と共に上昇
傾向にあった場合について考えると １、圧力上昇に従って圧縮機吐出風量は減少。

２、　圧力上昇に従って負荷充放気量は増加。

の理由から現状の゛ままの運転で圧力上昇は現在よシゆ
るやかに成ることが予測される。

また一方吐出圧力がＰｌであシ、この圧力が、時間と共
に下降傾向にあった場合も同様に圧力下降は現在よりゆ
るやかに成ると予測される。

従ってこの様な場合は現状を変える無意味な、制＠］Ｉ
ｌ−を行なわないで圧力状態を監視するだけとする事に
より、圧縮機の起動停止またσ容量調整機構の動作回数
を減少し、機械の寿命を延ばすことが可能となる。

第５図は圧縮機の形式による容量調整特性を表すグラフ
である。スクリュー形圧縮機は全能力で運転されている
場合１００％吐出風量を出すため１００％軸動力が必要
だとすると、Ｏ係吐出風量と成っても、６０％の軸動力
を消費するのである。

またレシプロ形圧縮機の場合ば、全能力で運転されてい
る場合１００チ吐出風量を出すために１００チ軸動力が
必要たとすると、０チ吐出風量と成った場合２０係の軸
動力を消費するのみである。

今４台の圧縮機が第１図のごとく設置されている場合に
おいて第６図を用いて説明する。運転中の１台のみに容
量調整を行なわせるのであるがこの容量調整機が必らず
スクリュー形の場合は、実線のごとき軸動カー負荷風量
の関係と成る。１だ容量調整機を必らずレシプロ形を選
んでレシプロ形を優先運転させると、点線のごとき軸動
カー負荷風量の関係と成る。即ち後者の方が明らかに同
一負荷風量に対して軸動力が少ない（省電力）ことが判
る。

以上述べた高効率機の優先運転及び優先容量調整分担の
具体的な実施例について、第７図〜第１３図を用いて説
明する。

第７図は、本発明の構成を表わすシステムブロック図で
ある。Ｒ１，Ｒ，２，ｌ（，３は効率の賜いレシプロ形
圧縮機を示Ｌ、８１，８２．Ｓ３ｒ［アンロード効率が
悪いスクリュー形圧縮機を示している。これ等の圧縮機
は各々に駆動源として、′磁動機ＩＭが設けられている
。ぞして各々の電動機ＩＭは電磁接触器５２Ｒ１〜５２
Ｒ，３，５２８１〜５２Ｓ３により給電される。

また、圧縮機Ｒ１〜Ｒ３，８１〜Ｓ３には、電動機ＩＭ
の過負荷を防止し同時に、吐出圧力が異常に高く成る事
を防止する目的で、圧縮機の空気口を開閉する機構（容
量調整装置ＵＲＩ〜ＵＲ，３゜ＵＳＩ〜ＵＳ３）を具備
している。即ちこの容量調整装置ＵＲＬ−ＵＲ３，ＵＳ
Ｉ〜ＵＳ３に外部から指令を与えることにより、電動機
ＩＭを停止、起動させることなく、外部信号で吐出風量
を制御出来る。この様な圧縮機群を制御するための演算
処理装置１０には入力信号として次のよう彦信号が各々
入力される。２０はインターフェースである。

（１）集合配管部の吐出圧力値。

（２）圧縮機が運転中を示す信号（５２）１．１〜５２
８３）。

（３）圧＃ｉ機各々の容量調整装置状態（ＵＲＩ〜ＵＳ
３）。

以上の信号を処理し、圧縮機の高効率運転を行うのであ
るが、本発明の一制御法を第８図、第９図に示すフロー
チャート及び第１０図に示すタイムチャートを用いて説
明する。

今仮にＲ１機が０％吐出風景で運転していたとして、吐
出圧力が段々と低下し、低位以下になると同時に圧縮機
Ｒ１を１００％吐出風量にする。

効果待ち時間ＴＶＬ経過しても圧力が低位以上なので圧
縮機Ｒ２を起動する。この状態で圧力は上昇し、低位以
上となれば現状の姿を維持すべく演算処理装置１０は次
の動作のため待機する。この状態にあるときに負荷が増
加して、吐出圧力が低位以下となると同時に圧縮機ｔ−
ｔ３を起動する。以上でレシプロ群圧縮機Ｒ１−Ｒ３は
全台起動したことになる。それでも圧力は下り続けて緊
急始動圧力以下になると同時に１台の圧縮機ｓｌを起動
する。圧縮機Ｓ１が起動して効果待ち時間’１ｒＶＬ経
過しても吐出圧力は低位以下なので圧縮機ｓ２を起動す
る。圧縮機Ｓ２が起動して効果待ち時間ＴＶＬが経過し
てなおも吐出圧力が低位以下であるから圧縮機Ｓ３を起
動する 次に負荷が減少して吐出圧力が上昇し、高位以上となる
と０１風量での効率の良いレシプロ群より、最初に起動
した圧縮機Ｒ１を０％吐出風量とすべく制御する。なお
も負荷が減少し、吐出圧力が鳥位以上となり効果待ち時
間ＴＰＨ経過すると次に圧縮機１（、２を０係吐出風量
とする。圧縮機が１台以上０％吐出風量となった後、効
果待ち時間ＴＶＨ経過して、なおかつ吐出圧力が高位以
上となれば圧縮機を１台停止させる。この時は効率の悪
いスクリュ一群の中で一番長時間運転されていた圧縮機
Ｓ１を停止させる。次に負荷が増加して吐出圧力が低位
以下と成ると、最もＯチ吐出風量での運転時間が長い圧
縮＠凡１を１００係吐出風量とする。それでも効果待ち
時間ＴＰＬを経過して吐出圧力が低位以下ならば、更に
圧縮機Ｈ，２−４ｔ　ｏ　。

係吐出風景とする。以下第１０図のタイムチャートに示
すごとく制御する。０％吐出風量の効率が悪いスクリュ
ー型圧縮機８１〜Ｓ３は運転をできるだけしない制御と
し、かつ運転された場合でも必らず１００係吐出風量で
、運転させるのである。

このように圧縮機の制御を行うのであるが、スクリュー
型圧縮機の稼動率が少なくなるため、省エネルギーの運
転を行わせることができる。

次に、本発明の他の制御法として圧縮機会ての運転時間
が均等化され、かつ省エネルギー効果も奏し得る制御方
法を第１１図、第１２図に示すフローチャート及び第１
３図に示すタイムチャートを用いて説明する。

今、圧縮機ＩＬ　１が０チ吐出風量で運転していたとす
る。この状態で吐出圧力が段々と低下し、低位以下にな
ると圧縮機比１を１００係吐出風量にする。効果待ち時
間ＴＶＬ経過しても吐出圧力が低位以下であると次発号
機を起動するのであるが、この次発号機決定には第１１
図のフローチャート中 レシプロ停止台数≧スクリュー停止台数の判断結果がＮ
Ｏであるからスクリュー圧縮機群の中から次発号機が決
定されて、圧縮機Ｓ１が起動される。

この状態で圧力が上昇し、低位以上となれば、現状の姿
を維持するために演算処理装置１０は次の動作に待機す
る。負荷が増加して吐出圧力が低位以下となると圧縮機
Ｒ２を起動する。それでも吐出圧力が下り続けて緊急始
動圧力以下に力ると更に圧縮機Ｓ２を起動する。それで
も吐出圧力が゛　低位以下でおると効果待ちタイマーＴ
ＶＬ経過する度毎に圧縮機比３．Ｓ３の順に順次起動す
る。

この状態にあるとき負荷が減少して吐出圧力が上昇し、
高位以上と成ると０１吐出風量での効率の良いレシプロ
型圧縮機群より圧縮機Ｒ１をＯ俤吐出風量となるように
制御する。圧縮機比１を０チ吐川風量運転しても吐出圧
力が高位以上となると効果待ち時間ＴＰＨ経過後に圧縮
機Ｒ２をＯ係吐出風量とする。圧縮機が１台風上Ｏ％吐
出風量となった後、効果待ち時間ＴＶＨ経過して、なお
かつ吐出圧力が高位以上となれば圧縮機を１台停止させ
る。この時停止させる圧縮機は第１２図フローチャート
中 スクリュー運転台数≧レシプロ運転台数の判断結果がＹ
ＥＳであるからスクリュー型圧縮機群の中から圧縮機Ｓ
１を停止させる。

次に負荷が増加して吐出圧力が低位以下と成ると、最も
Ｏチ吐出風量での運転時間が長い圧縮機Ｒ１を１００ｍ
吐出風量とする。それでも、効果待ち時間ＴＰＬを経過
して吐出圧力が低位以下外らば、もう圧縮機Ｒ２を１０
０係吐出風量とする。

以下第１３図タイムチャートのごとく制御することによ
り、スクリュー型圧縮機群とレシプロ型圧縮機群の稼動
率は均等化され、なおかつ省エネルギニ運転が可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば異型式の圧縮機群の
省エネルギー運転を行うことができる。

なお、ターボ型圧縮機が含んでいる場合も本発明を適用
できるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用する圧縮機設備の一例を示す概略
構成図、第２図は圧縮機の特性図、第３図は空圧謡機器
負荷の一例構成図、第４図は空圧機器（負荷）の圧力と
使用風量の関係を示す特性図、第５図は圧縮機の形式別
による吐出風量と軸動力の関係を示す特性図、第６図は
容量調整機の形式が違った場合の負荷風量と軸動力の関
係を示す特性図、第７図は本発明の一実施施を示す構成
図、第８図〜第９図は本発明の一具体例を表わすフロー
チャート、第１０図は本発明の動作を表わすタイムチャ
ート、第１１図〜第１２図は本発明の他の具体例を表わ
すフローチャート、第１３図は本発明の動作を表わすタ
イムチャートである。 ８１〜Ｒ３・・・Ｖシプロ型圧縮機、８１〜Ｓ６・・・
スクリュー型圧縮機、ｌＯ・・・演算処理装懺。 代理人　弁理士　尚橋明夫 感、Δ ↓ 々符疵圧斌路へ 第ｚｒＢ 茗Ｊ目　゛ 、：Ｃｆ　、＞すｖｙ−ｒＱ／、ε７７（’ｔ／ｌｎ’
ｆ）ψ釘糺ｉ□ ｖ７図 婆ｑｉ２］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数台の圧縮機を設置した設備において、異った形
   式の圧縮機群の中から高効率機を優先運転させて、該高
   効率機のみが負荷変動に応じて容量調整を行い、他の圧
   縮機は全能力で運転させることを特徴とする圧縮機の制
   御方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、高効率機のうち最
   適容量機を優先して負荷変動に応じて容量調整を行わせ
   ることを特徴とする圧縮機の制御方法う