JPS60243397A - 遠心圧縮機の容量制御方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、製鉄所におけるＯＧ転炉へ不活性ガスを供給
するガス供給ライン等における遠心圧縮機の容量制御方
法に関する。

〈従来の技術〉 周知の如く、製鉄所等のガス供給ラインの遠心圧縮機は
、常時、モータにより一定回転数で駆動されている。と
ころが圧縮機により供給されるガスの使用量は常に一定
でないところから、この負荷変動にかかわらず圧縮機を
定容量で駆動し続けると、サージングを起こし、またモ
ータの動力の浪費となる。

従って、負荷変動に応じて圧縮機の容量を可変とするこ
とが重要であり、また容量を変えることによりモータの
電力消費量の低減が図られる。

この遠心圧縮機の容量制御方式として、定態圧制御とＯ
Ｎ〜ＯＦＦ制御とが周知である。

定態圧制御は、第３図に示すように、圧縮機１の吸込ラ
イン２に絞り弁３を設け、吐出ライン４に圧力計５を設
け、該圧力計５と絞り弁３とを連動連結したものである
。

この定態圧制御によれば、第４図に示すように吐出流量
０１〜Ｑ２の範囲において吐出圧が一定となるよう絞り
弁３が自動制御される。従って、この定風圧制御は、負
荷変動が０１〜Ｑ２の範囲において使用可能なものであ
る。

０Ｎ−ＯＦＦ制御は、第５図に示すように、圧縮機１０
と負荷との間の吐出ライン１１に負荷変動吸収用タンク
１２を有し、吸込ライン１３に第１開閉弁１４を有し、
該開閉弁１４と圧縮機１０とに並列となるバイパスライ
ン１５が設けられ、このバイパスライン１５に第２開閉
弁１６が設けられ、これらの開閉弁１４゜１６をＯＮ〜
ＯＦＦ制御する圧力計１７が吐出ライン１１に設けられ
て成るものである。

この０Ｎ−ＯＦＦ制御は、第６図に示すように、負荷側
のガス使用量が減少すると、それにつれ供給ガスの圧力
が上昇してＰａに達する。吐出ライン１１の圧力がＰａ
に達すると、圧力計１７より第１開閉弁１４を閉じ、第
２開閉弁１６を開とするｒＯＦＦ指令」が出され、圧縮
機１０からタンク１２ヘガスが供給されなくなる。但し
、この場合、第１開閉弁１４は完全に吸込ライン１３を
閉してしまうのではなく、所定量のガスを通過可能な状
態で閉しる。従ってガスは、第１開閉弁１４−圧縮機１
〇−第２開閉弁１６を循環する。

次にガス使用量が増大して吐出ライン１１の圧力がｐｂ
に低下すると、圧力計１７よりｒＯＮ指令」が出され、
第１開閉弁１４が開き、第２開閉弁１６が閉じられ、ガ
スはタンク１２に供給される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 製鉄所におけるＯＧ転炉生産量は、期間内、月間内、日
間内で大きく変動しており、それにつれ窒素ガス使用量
も変動するため圧縮機の容量制御は省電力の見地から欠
くべからざるものである。

このガス使用量の変動は、第７図に示す如く極めて大き
いため、前記定風圧制御を採用することはできない。そ
こでＯＮ　−ＯＦＦ制御が採用されている。

しかしながら、ＯＮ　−ＯＦＦ制御の場合でも、圧縮機
は最大負荷時に対応できるものでなければならないため
、圧縮機の容量は最大負荷時を基準として定められてい
る。従って、大容量となっている。

ところがこのような大容量の圧縮機を使用すれば、第７
図下部に示すように、負荷レベルが低い場合、叶Ｆロー
ト運転時間が長くなる。ＯＦＦロードでも圧縮機は駆動
されているため電力は消費され、その消費電力は圧縮機
の容量に比例して大きくなる。従って、大容量の圧縮機
では叶Ｆロード時の消費電力も大きなものになり不経済
であった。

〈問題を解決するための手段〉 本発明は、負荷変動の範囲が極めて広く、かつ大容量の
圧縮機において、経済的な運転が出来る圧縮機の容量制
御方法を提供することを目的とし、その目的達成のため
に、次の手段を講じた。

常時一定回転数で駆動されている遠心圧縮機の吸込ライ
ンにＯＮ　−ＯＦＦ制御用開閉弁と流量調整用絞り弁と
が直列に介在され、吐出ラインに負荷変動吸収タンクが
介在されたガス供給ラインにおいて、吐出側負萄変動の
予定表を作成し、該予定表の各時間帯毎に、負荷レベル
に応じた段階的な絞り弁の絞り量と、該絞り量における
開閉弁の作動圧とをあらかじめ設定しておき、上記各時
間帯に達した時、上記あらかしめ定めた値に従い絞り弁
の絞り量を調整すると共に、開閉弁の作動圧力を調整す
る。

〈実施例〉 第１図に本発明に係るガス供給ラインの系統図を示す。

このガス供給ラインは窒素ガス発生装置から発生する窒
素ガスを、ＯＧ転炉のＯＧガスのシール用及びパージ用
として、ＯＧ転炉へ供給するものである。

同図において、２０は遠心圧縮機、２１はその吸込ライ
ン、２２は吐出ラインである。吸込ライン２１には流量
調整用絞り弁２３と、第１開閉弁２４とが直列に介在さ
れている。゛絞り弁２３の後の吸込ライン２１に第１圧
力針２５が設けられている。第１開閉弁２４と圧縮ｖ＆
２０とに並列となるバイパスライン２６が設けられ、該
バイパスライン２６に第２開閉弁２７が設けられている
。

吐出ライン２２には負荷変動吸収用タンク２８が接続さ
れ、該タンク２８からＯＧ転炉へ供給ライン２９が接続
されている。吐出ライン２２には安全弁３０及び第２圧
力計３１が設けられている。

この第２圧力計３１と第１及び第２開閉弁２４．２７は
連動連結されている。即ち、第２圧力計３１は、吐出ラ
イン２２が所定設定圧に達すると、これらの弁２４．２
７を作動開閉する。従って、これらの開閉弁２４．２７
はソレノイド弁等で構成されている。この開閉弁２４．
２７を開閉させるだめの圧力設定は、図示省略の中央制
御盤上で行なわれる。

前記絞り弁２３の絞り量調整も中央制御盤から第１圧力
計２５の目盛を見ながら遠隔操作される。従って絞り弁
２３は電動弁である。

さて、上記ガス供給ラインの圧縮機２０の容量制御は次
の方法により行なわれる。

まず、１日のガス使用量（吐出側負荷変動）の予定表を
作成する。これは例えば第７図の上部に示すようなグラ
フとなる。このグラフに従い、負荷レベルに応じて時間
帯を分割する。分割された時間帯毎に、負荷レベルに応
じて絞り弁２３の絞り量を予しめ設定する。

この絞り量は、第２図に示すように、「吸込絞り無し、
」　［吸込絞り■、■、■」のように段階的に設定され
る。即ち、負荷（ガス使用量）が大きい時間帯では、「
吸込絞り無し」となり、絞り弁２３は全開となる。負荷
が順次小さくなるに従い、絞り弁２３の開度は例えば９
０％、７０％、５０％＝−等デジタルに段階的に定めら
れ、それらの絞り量は「吸込絞り■」や「吸込絞り■」
−に対応する。

上記各校り弁２３の絞り量に応じて開閉弁２４．２７を
０Ｎ−ＯＦＦ　１作するための第２圧力計３１の設定圧
があらかじめ定められる。例えば、第２図Ｇこ示すよう
に絞り量が「吸込絞り無し」の場合、ＯＮ−叶Ｆ制御さ
れる設定圧はＰ１〜Ｐ２であり、「吸込絞り■」ではＰ
２〜ｐＨの如きである。

上記絞り量、及び設定圧の選定は任意に行なわれるので
はなく、第２図に示す如く、予しめパターン化されて定
められている。このパターンに従い、予定表の各時間帯
毎に負荷レベルに応じて上記値を予じめ定めるのである
。

以上の作業は少なくとも予定表の当該時刻より以前に完
了されている。

次に、予定表の当該時刻に達すると、その時間帯用とし
て予しめ定めた前記値に従い、絞り弁２３の絞り量を調
整し、かつ、第２圧力計３１の設定圧を調整する。

次に具体的に、例えば、「吸込絞り無し」から「吸込絞
り■」に絞り量を変更する場合の操作方法につき説明す
る。

今、「吸込絞り無し」でＯＮロード設定圧力はＰｉ、叶
Ｆロード設定圧はＰ２に調整されている。

この状態は負荷レベルが最高のときである。この状態で
ガス使用量が減少し、吐出ライン２２の圧力が設定圧の
Ｐｌに上昇すると、第１開閉弁２４が閉じ、第２開閉弁
２７が開き、ガスは、第１開閉弁２４−圧縮ｖ＆２〇−
第２〇−弁２７間を循環することになり、圧縮機２０は
ｒ　ＯＦＦロード」になる。次にガス使用量が増加し、
吐出ライン２２の圧力が設定圧のＰ２に下降すると、第
１開閉弁２４が開き、第２開閉弁２７が閉じられ、ガス
はタンク２８へ供給され、圧縮機２０はＩＯＮロード」
になる。

このように０Ｎ−ＯＦＦロードが負荷変動に応じて繰り
返される。

上記０Ｎ−ＯＦＦロードのとき吸込ライン２１の絞り弁
２３は全開であるので、圧縮機２０は設定容量の１００
％を発揮する。

上記状態からガス使用量が低下する他の時間帯に達する
と、絞り弁２３及び設定圧の再調整を行なう。この時間
帯が例えば負荷レベルが最低の場合、絞り弁２３の絞り
量は、「吸込絞り■」になるよう調整される。この調整
は次のようにして行なわれる。

まず、ＯＮロード設定圧をＰ２からＰｌｊに、叶Ｆロー
ド設定圧をＰｌからＰ２に変更する。

上記状態でのＯＮ　−ＯＦＦロードを１回以上繰返えさ
せた後、ＯＮロード時に吸込絞り弁２３を作動させ、第
１圧力計２５を見なから「吸込絞り■」の状態に調整す
る。このようにＯＮロード時に絞り弁２３を調整するの
は、叶Ｆロード時では吸込圧の確認が不可であるからで
ある。

尚、この際、安全弁３０の設定圧も、「吸込絞り■」の
状態でサージングが発生しない圧力に設定し直しておく
必要がある。この安全弁３０はサージング防止用として
設備されており、圧力スイフチから構成され、これが作
動すると強制叶ＦローＦとなる。

以上のようにして絞り弁２３及び圧力計３１の調整が完
了すると、この状態で０Ｎ−ＯＦＦ　ロードが繰返えさ
れる。この状態では絞り弁２３が最高に絞っであるので
、圧縮機２０の吸込量が減少し、圧縮機２０の容量は小
さくなり、それにより消費動力も減少する。

以上の如く、上記実施例によれば、ＯＮ　−ＯＦＦ制御
に絞り制御を付加することにより、第２図に示す如く、
圧縮機２０の容量をＱ２〜Ｑ２の範囲まで変更すること
ができるので、負荷変動範囲が大きくとも十分追従でき
るものである。

そして、容量に比例して消費電力も異なるところから、
かかる容量制御を行なうことにより、電力消費量の削減
が図られる。

尚、本発明は、従来の定風圧制御と０Ｎ−ＯＦＦ制御と
を組み合わせたものではない。定風圧制御は圧力一定で
あり、０Ｎ−ＯＦＦ制御は圧力変動を前提とするもので
あり、これらを組み合わせることは出来ないからである
。

〈発明の効果〉 本発明によれば、負荷変動範囲が大きい場合でも圧縮機
の容量制御が簡単に行なえ、電力原単位を低下させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するガス供給ラインの系統図、第
２図は０Ｎ−ＯＦＦ　／絞り制御の説明図、第３図は従
来の定風圧制御の系統図、第４図は同流量−圧力線図、
第５図は従来のＯＮ　−ＯＦＦ制御の系統図、第６図は
同、流量−圧力線図、第７図は負荷変動グラフである。 ２０−圧縮機、２１−吸込ライン、２２〜吐出ライン、
２３−絞り弁、２４−開閉弁、２７−開閉弁、２８−タ
ンク、３１−圧力計。 特許出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　常時一定回転数で駆動されている遠心圧縮機の吸
   込ラインにＯＮ　−ＯＦＦ制御用開閉弁と流量調整用絞
   り弁とが直列に介在され、吐出ラインに負荷変動吸収タ
   ンクが介在されたガス供給ラインにおいて、 吐出側負荷変動の予定表を作成し、該予定表の各時間帯
   毎に、負荷レベルに応じた段階的な絞り弁の絞り量と、
   該絞り量における開閉弁の作動圧とをあらかじめ設定し
   ておき、 上記各時間帯に達した時、上記あらかじめ定めた値に従
   い絞り弁の絞り量を調整すると共に、開閉弁の作動圧力
   を調整することを特徴とする遠心圧縮機の容量制御方法
   。