JPS61201890A

JPS61201890A - 圧縮機の運転制御方法

Info

Publication number: JPS61201890A
Application number: JP60041147A
Authority: JP
Inventors: Ekizo Shibata; 柴田　易蔵; Tadashi Kanetani; 忠金谷; Shigeru Abe; 茂阿部; Mitsushi Konishi; 小西　美津司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1986-09-06

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〕本発明は段階的に容量調整可能な複数台の圧縮機を並列
運転する圧縮機の運転制御方法に関する。

〔発明の背景〕

レシプロ形圧縮機はその容量を段階的に調整できる。こ
のような圧縮機を並列運転する場合には吐出圧力が許容
変動範囲の上限値あるいは下限値になると容量調整器あ
るいは圧縮機の運転台数を制御するようにしている。こ
の場合、上限値または下限値になったことにより容量調
整器あるいは圧縮機の運転台数を切換えると頻繁に切換
えることになりハンチングする。このハンチングを防止
するために吐出圧力が上限値あるいは下限値に所定時間
（待ち時間）以上になってから切換え操作を行うように
している。しかし負荷変動量が異っても一度設定した待
ち時間は不変であるため、１台分以上の変動に対し待ち
時間カウント中に圧力が低下するのを免れない。このこ
とを解決するために、特公昭５４−１７９＋５１号公報
に記載されているように、下限値の下に非常下限値を設
定し、待ち時間を短くすることが知られている。しかし
、このようにしても１台分以上の変動に対して圧力が低
下するのを防止できない、このように、一定時間経過し
た点においてその効果が適切であるかどうか圧力確認を
行う為に応答性が悪く、一定時間をカウント中に圧力は
変動してしまう。特に負荷風量の変動量が大きい程、顕
著に現われる。この圧力の変動幅が大きいと、負荷側が
要求する最低保証正力に対し、制御圧力の中心値を高く
設定しなければならなく、消費動力が太き（なる。

〔発明の目的〕

本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的と
するところは負荷変動が大きくとも圧力の低下を防止し
省エネルギー運転を行える圧縮機の運転制御方法を提供
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吐出圧力設定値と吐出圧力
実際値を比較して得た圧力偏差の単位時間当りの圧力変
化量から負荷風量変化量を求め、この負荷風量変化量に
応じて容量調整器と圧縮機の運転台数を決定するように
したことにある。

〔発明の実施例〕

＠１図に本発明の一実施例を示す。

第１図は圧縮機が容積型で圧縮機１台に２個の容量調整
器を有する場合の例を示す。

第１図において、集合配管工５に取付けられるレシーバ
タンク１６に圧力伝送器１７を設け、吐出圧力を検出す
る。圧力伝送器１７の圧力信号（電流信号）は、電流−
電圧変換器２で電圧信号に変換される。電圧信号に変換
された吐出圧力実際値Ｐ０は圧力設定器３に設定された
圧力設定値Ｐ８と比較され、その圧力偏差が増幅器４で
増幅される。サンプルホールド回路５は圧力実際値Ｐｏ
が設定値Ｐ、と等しくなったときから圧力偏差のサンプ
リングを行い、サンプリング時間毎に圧力変化量ＡＰを
記憶する。風量演算回路６は圧力変化量ＡＰと定数設定
回路９に設定されている配管ボリュームＣに基づき次式
によって負荷風量の変動量ΔＱ、を求める。

±ＱＬ＝−・ＩＰ　　　　　　　　　　　　・・・（１
）ｔ：サンプリング時間容量調整器増減演算回路７は風量変動量ΔＱ。

と定数設定回路９に設定されている。圧縮機１３の容量
調整器１４の１個当りの吐出風量Ｑ（、によって負荷風
量ΔＱ、、に適合する容量調整器１４の必要数Ｎ、を次
式により求め増減指令を出力する。

Ｑ。

また、圧縮機台数増減演算回路８は容量調整器１４の必
要数Ｎ、と定数設定回路９に設定されている圧縮機１台
当りの容量調整器個数ｎによって圧縮機の必要運転台数
Ｎ０を次式により求め増減指令を出力する。

なお、（１）〜（３）式中の（＋）は負荷風量の増加、
（−）は減少を意味する。（２）式は（＋）の時小数点
以下は切上げ、（−）の時は切捨となる。

（３）式も同様となるが、±１以下の時は容量調整器で
まかなえる変動であり台数の増減は不要であるので無効
とする。

容量調整器制御回路１１と圧縮機台数制御回路１０は増
減指令に基づき圧縮機１３−１〜１３−ｎの容量調整器
１４−１１．１４−１２〜ｌ４−ｎｌ、１４　　ｎ２へ
一オンロード指令あるいはアンロード指令または圧縮機
の始動と停止指令を圧縮機駆動回路１２−１〜１２−ｎ
に与える６台数制御回路１０は入力端子Ｕ、Ｄに入力さ
れる増減指令により所定の順序で圧縮機駆動回路１２−
１〜１２−ｎへ始動および停止指令を出力する。また、
容量調整器制御回路１１は入力Ｕ、Ｄに加えられる増減
指令により所定の順序で１４−１１．１４−１２〜ｌ４
−ｎｌ、ｌ４−ｎ２へオンロード指令およびアンロード
指令を出力する。制御回路１１はオンロード中の容量調
整器の個数を出力端子ＯＮから、はたアンロード中の個
数を出力端子ＵＮより出力し演算回路７に加える。

次に、動作を第２図を用いて説明する。

第２図は横軸に時刻Ｔをとり、同図（ａ）は、負荷風量
ＱＬ、同図（ｂ）は吐出風量Ｑ０．同図（ｃ）はサンプ
リング回数ＳＰおよび同図（ｄ）は圧力Ｐを示す。なお
、風量ＱＬ、Ｑ、の１単位は、容量調整器１個分の吐出
風量Ｑ、とする。また、サンプリング回数は可変である
が、３回にして示しである。

今、負荷風量が時刻ｔまで、容量調整器１４の０．５個
分の吐出風量とし、圧縮機運転台数が１台で、かつ容量
調整器のオンロード個数が０個で、モードＡより開始し
たとする。モードＡではＱＬ（＝０．５）＞Ｑ、（＝Ｏ
）の関係より、吐出風量Ｑ０は０．５Ｑ、不足となり、
圧力が下降する。すると、圧力設定値Ｐ、と実際値Ｐ０
の偏差ＡＰが増加する。サンプルホールド回路５がサン
プリングを開始する。圧力偏差ＡＰが生じ始める時の圧
力Ｐ１と３回目にサンプリングされるモード１の圧力Ｐ
２が記憶さ九る。風量演算回路６は（１）式に基づき不
足または余剰風量ＡＱＬを演算する。

Ａモードでは不足している風量を示すためＡＱ。

＝０．５０．となる、このＡＱ、、が風量演算回路６の
出力端子Ｕから増減演算回路７へ与えられる。

増減演算回路７は定数設定回路９に設定された吐出風量
Ｑ０を取込み（２）式によって追加容量調整器の個数Ｎ
７を演算する。この結果Ｎ、＝０．５Ｑ。

／Ｑ、＝０．５となるが、容量調整器の０．５　個は存
在しないので、小数点以下のときは切上げとし、Ｎ、’
＝１にして出力端子Ｄ２から容量調整器制御回路１１の
入力端子Ｕへ与える。このとき、増減演算回路７は制御
回路１１の端子ＯＮ、ＵＮの情報を取込み次の演算を行
なう。

（Ｉ）１■Ｎｖｌ　＜ＵＮならば演算回路８へ無出力（■）１■Ｎｖｌ＞ＵＮならば、Ｎ、−ＵＮを出力端子
Ｕ１より回路８へ出力（■）１■Ｎ、　ｌ　＜ＯＮならば回路８へ無出力−（
■）１ＯＮ、ｌ＞ＯＮならば、Ｎ、＋ＯＮを出力端子Ｄ
１より回路８へ無出力上述の（１）と（ｍ）は容量調整器１４のオン口・−ド
、アンロードでまかなえるため、圧縮機１３の始動、停
止は不要を意味する。また、（ＩＩ）と（ｆＶ）は容量
調整器のみではまかなえないため、その不足分を増減演
算回路８へ与え、圧縮機１３の始動、停止によりまかな
うことを意味する。

モードＡでは、圧縮機が１台運転しているが。

容量調整器１４は２個とモ、アンロードしている。

制御回路１１の端子ＯＮ、ＵＮはそれぞれ、０Ｎ＝Ｏ，
ＵＮ＝２となっている。前述の（１）が成立し、演算回
路８は、現状維持を継続する。一方、容量調整器制御回
路１１は増減演算回路７から与えられた増加指令ＮＶ’
　をもとに次にオンロードすべき容量間１１１４−１１
をオンロードさせ圧力Ｐ０を回復させる。負荷風量ＱＬ
と吐出風量Ｑ０の関係は、ＱＬ（＝０．５）＜Ｑ、（＝
１）となり、圧力Ｐ０も下降から上昇に転じるサンプル
ホールド回路５は圧力偏差ＡＰが減少方向に変化すると
サンプリングを停止する。吐出圧力Ｐ０が設定値Ｐ。

と等しくなった後に圧力偏差ΔＰが再度増加するとサン
プルホールド回路５は再度サンプリングを開始する。モ
ードＢでは風量演算回路６から変化風量ＡＱ、、＝−０
，５Ｑ、を得て端子りから増減演算回路７へ与え、さら
にＮｖ＝、ｄＱＬ／Ｑ、＝−０，５を得る。

容量調整器１４の−０，５個は存在しないので、小数点
以上を切上げＮ、’＝−１とする。この時、容量調整器
１４は１個オンロードしている。制御回路１１の端子Ｏ
Ｎは０Ｎ＝１となり、ＩＮ、＋＜ＯＮが、成立するため
、演算回路８へは無出力となる。制御回路１１は演算回
路７より与えられた減少指令Ｎ、をもとに、オンロード
中の容量調整器１４−１１へアンロード指令を与える。

さて１以上のような動作を繰返し行いモードＥまで進ん
だとする。モードＥでは容量調整＠１４の総てがアンロ
ードしているので圧力Ｐ０が下降する。吐出圧力Ｐ。が
設定値Ｐ８を横切った瞬間からサンプルホールド回路５
が圧力偏差ＡＰのサンプリングを開始する。総ての容量
調整器１４がアンロード状態で、かつ、サンプリング終
了値前の時刻ｔにおいて容量調整器３個分の急激な負荷
風量の増加が生じたとする。サンプリング終了直前のた
め、風量演算回路６で得られる変化風量ΔＱＬは、ＡＱ
Ｌ中０．５Ｑ、となり、増加指令Ｎｗ’＝１となる。容
量調整器１４は、−個だけオンロードされる。しかし、
吐出風量Ｑ０は負荷風量ＱＬに対し、２．５Ｑ、不足し
ており、さらに圧力Ｐ。が低下する。圧力偏差ΔＰが増
加するため、サンプルホールド回路５はモードＦの時点
でサンプリングを再開する。サンプルホールド回路５は
モードＧでサンプリングを終了する。風量演算回路６の
出力する変化量ΔＱＬ＝２．５Ｑ６となり端子Ｕから増
減演算回路７に与える。この場合。

増減演算回路７はＮｖ＝２．５．Ｎ、’　＝３を演算す
る。現状アンロード中の容量ｍｖｘ器は１個しかないた
め、Ｎ、’　（＝３）＞ＵＮ（＝１）となり、演算回路
７は端子Ｕ１より、Ｎ、−ＵＮ＝２．５−１　＝　１．
５　　を演算回路８へ与える。と、同時に、制御回路１
１へオンロード数（＝１）を与える。

増減演算回路８は追加台数Ｎ、＝（Ｎｖ−ＵＮ）／ｎを
演算する。演算結果はＮ、＝１．５／２：０．７５とな
るが圧縮機１３の０．７５台は存在しない為にＮｃｌ’
＝１として端子Ｕより台数制御回路１０へ与える０台数
制御回路１０は停止中の圧縮機１台を、始動する。また
、制御回路１１はアンロード中の容量調整器１個をオン
ロードする。これにより、容量調整器換算で３個からモ
ードＧで追加される。圧力Ｐ０の低下は最小限に押さえ
られ、圧力の回復も速やかに行なわれる。

次に、負荷風量の急激な減少についても増加の場合と逆
の動作により既座に追従しアンロード指令および停止指
令を出力することが出来る。但し。

負荷風量の減少時の圧縮機の停止台数Ｎ。＝（Ｎ。

＋ＯＮ）／ｎの結果、小数点以下が出た場合は、切捨て
とする。また、容量調整器のアンロード数（Ｎ　ｖ　＝
ΔＱ、／Ｑ１１＋）の演算結果に小数点以下が出た場合
、切上げたのは容量調整器のアンロード、オンロードの
応答性は、圧縮機の始動の応答性が約５〜１０秒に対し
約１０ｍ５と非常に秀れているからである。また、高頻
度に耐えるため、仮に演算結果により小数点以下を切上
げたことにより圧力が低下したとしても、オンロード指
令に応答し圧力の回復を計れるからである。

ここで、制御中に仮に圧力が一定となり、偏差量ΔＰが
一定となった場合は、偏差量ΔＰが正。

つまり圧力Ｐ０が設定値Ｐ、より低位にある場合は増減
指令Ｎ、’＝１とし、容量調整器を１個強制的オンロー
ドさせ圧力を上昇させる。逆に、設定値Ｐ、より高位で
安定した場合は、Ｎ　、　’　＝−１とし、１個だけ強
制的にアンロードさせる。

以上のように、吐出圧力により不足および余剰の負荷風
量を演算することにより、急激な負荷に対しても０．５
秒程度で速やかに応答することが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、負荷風量のいかな
る変動に対しても速やかに応答でき、吐出圧力の設定値
を０．２　ｋｇ／ｄ程度下げられる。

その結果として、圧縮機の消費動力を低減し省エネを図
れる。

なお、上述の実施例はアナログ構成の例を掲げたが、マ
イクロプロセッサを用いてディジタル制御できるのは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は動作
説明用の波形図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、段階的に容量調整可能な複数個の容量調整器を有す
る圧縮機を複数台並列運転するものにおいて、吐出圧力
設定値と吐出圧力実際値を比較し、圧力偏差の単位時間
当りの圧力変化量から負荷風量の風量変化量を求め、こ
の負荷風量変化量に応じて前記容量調整器と前記圧縮機
の運転台数を決定するようにしたことを特徴とする圧縮
機の運転制御方法。