JPS63230998A - Control method for centrifugal compressor - Google Patents

Control method for centrifugal compressor

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JPS63230998A
JPS63230998A JP6395887A JP6395887A JPS63230998A JP S63230998 A JPS63230998 A JP S63230998A JP 6395887 A JP6395887 A JP 6395887A JP 6395887 A JP6395887 A JP 6395887A JP S63230998 A JPS63230998 A JP S63230998A
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哲也 高橋
Kayako Oomura
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Yoshiteru Fukao
深尾 吉照
Hiroshi Terai
博 寺井
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve controllability of a flow rate and efficiency, by a method wherein, after a flow rate a flow rate attains an approximate target value based on a flow rate characteristic function and an efficiency characteristic function, a flow rate is regulated to an approximate target value as a flow rate and efficiency are actually measured by an external insertion method. CONSTITUTION:Inlet guide vanes 11-14 and diffuser vanes 15-18 are driven and controlled by means of signals from flow rate, temperature, pressure, and number of revolutions sensors 20, 21, 22, and 24. First, a flow rate is caused to attain an approximate target value based on a flow rate characteristic function and an efficiency characteristic function by a mounting method as high efficiency is maintained. Thereafter, a flow rate is regulated to an approximate target value as a flow rate and efficiency are actually measured by an external insertion method. This method enables control of a flow rate simultaneously with improvement of efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、酸素製造プラントや各種プラントにおいて用
いられる原料空気圧縮機、工場空気源用圧縮機、化学プ
ラント用ガス圧縮機等の遠心圧縮機の容量、圧力を制御
するための方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to centrifugal compressors such as raw air compressors, factory air source compressors, and gas compressors for chemical plants used in oxygen production plants and various plants. It relates to a method for controlling the capacity and pressure of.

[従来の技術] 一般に、酸素製造プラントや各種プラントにおける遠心
圧縮機としては多段構成のものが用いられている。この
ような多段遠心圧縮機において、第8図に示すように、
遠心圧縮機1は、駆動機2からの回転を増速する動力伝
達歯車3によって駆動される第1段目圧縮機4.第2段
目圧縮機5゜第3段目圧縮機6および第4段目圧縮機7
をそなえるとともに、圧縮機4,5間に中間冷却器8を
、圧縮機5.6間に中間冷却器9を、また圧縮機6゜7
間に中間冷却器10をそなえて構成されている。
[Prior Art] Generally, a centrifugal compressor having a multi-stage configuration is used in an oxygen production plant or various plants. In such a multistage centrifugal compressor, as shown in Fig. 8,
The centrifugal compressor 1 includes a first stage compressor 4, which is driven by a power transmission gear 3 that speeds up rotation from a drive machine 2. 2nd stage compressor 5° 3rd stage compressor 6 and 4th stage compressor 7
In addition, an intercooler 8 is provided between the compressors 4 and 5, an intercooler 9 is provided between the compressors 5 and 6, and an intercooler 9 is provided between the compressors 6 and 7.
An intercooler 10 is provided in between.

なお、圧縮機4と5および圧縮機6と7はそれぞれ同一
軸端にオーバハングされている。
Note that the compressors 4 and 5 and the compressors 6 and 7 are respectively overhanged on the same shaft end.

このような遠心圧縮機1においては、第1段目の圧縮機
4に吸い込まれた空気は、各圧縮機5〜7および中間冷
却器8〜10によって順次圧縮および冷却され、第4段
目の圧縮機7からプロセスに送出されるようになってい
る。
In such a centrifugal compressor 1, the air sucked into the first stage compressor 4 is sequentially compressed and cooled by each compressor 5 to 7 and intercooler 8 to 10, and is then compressed and cooled by the fourth stage compressor 4. From the compressor 7 it is sent to the process.

そして、各段の圧縮機4〜7の入口側には、角度可変式
の入口ガイドベーン(GV)11〜14が設けられ、こ
れらの入口ガイドベーン11〜14の角度を調整するこ
とにより、各圧縮機4〜7に流入する空気容量を調整で
きるようになっている。
Variable angle inlet guide vanes (GV) 11 to 14 are provided on the inlet side of the compressors 4 to 7 in each stage, and by adjusting the angles of these inlet guide vanes 11 to 14, each The air capacity flowing into the compressors 4 to 7 can be adjusted.

また、各段の圧縮機4〜7の出口側には、ディフューザ
ベーン(DV)15〜18が設けられており、これらの
ディフューザベーン15〜18の角度を調整することに
よって、各圧縮機4〜7から流出する空気容量を調整で
きるようになっている。
Furthermore, diffuser vanes (DV) 15 to 18 are provided on the outlet side of the compressors 4 to 7 in each stage, and by adjusting the angles of these diffuser vanes 15 to 18, the The air capacity flowing out from 7 can be adjusted.

これらの入口ガイドベーン11〜14およびディフュー
ザベーン15〜18の角度は、それぞれ駆動装置19に
よって任意の値に調整される。
The angles of these inlet guide vanes 11 to 14 and diffuser vanes 15 to 18 are each adjusted to arbitrary values by a drive device 19.

さらに、この遠心圧縮機1全体もしくは各段の圧縮機4
〜7の運転状態1例えば、空気流量、温度、圧力等の運
転状態量は、それぞれ、流量センサ20.温度センサ2
1.圧力センサ22などの検出手段によって検出される
。そして、各センサ20〜22と駆動装置19との間に
は、制御装置23が設けられている。
Furthermore, this centrifugal compressor 1 as a whole or each stage compressor 4
Operating state quantities 1 to 7, for example, air flow rate, temperature, pressure, etc., are determined by the flow rate sensor 20. Temperature sensor 2
1. It is detected by a detection means such as the pressure sensor 22. A control device 23 is provided between each of the sensors 20 to 22 and the drive device 19.

上述のような多段遠心圧縮機を、各種の運転条件に応じ
常に所定の空気容量(流量)を最適運転効率で得られる
ように制御すべく、従来、制御テーブルを用いる手段や
、現在の送圧poと設定圧Pcとの差圧を用いる手段が
提案されている。
Conventionally, in order to control the multistage centrifugal compressor described above so that a predetermined air volume (flow rate) can always be obtained with optimum operating efficiency according to various operating conditions, there has been a conventional method using a control table and the current pressure feeding method. A method using the differential pressure between po and set pressure Pc has been proposed.

前者の制御手段においては、遠心圧縮機1全体もしくは
各段の圧縮機4〜7の特性に基づいて各種の運転状態に
対し最適運転状態を実現するための操作量としての各段
の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベー
ン15〜18の角度の最適な組合せ値を、制御テーブル
として予め制御装置23内の記憶部にプログラムして記
憶させておく。そして、制御装置23は、センサ20〜
22から状態検出値を受けると、その検出値から所定の
流量に変更するための適当な入口ガイドベーン11〜1
4およびディフューザベーン15〜18の角度の最適な
組合せ値を上記制御テーブルから一義的に決定し、その
組合せ値に基づき入口ガイドベーン11〜14およびデ
ィフューザベーン15〜18を駆動して流量制御を行な
う。
In the former control means, the inlet guide vane of each stage is used as a manipulated variable to realize the optimum operating state for various operating states based on the characteristics of the entire centrifugal compressor 1 or the compressors 4 to 7 of each stage. The optimal combination values of the angles of the vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 are programmed and stored in advance in the storage section in the control device 23 as a control table. Then, the control device 23 controls the sensors 20 to
22, an appropriate inlet guide vane 11-1 is used to change the flow rate to a predetermined value based on the detected value.
4 and the diffuser vanes 15 to 18 are uniquely determined from the control table, and based on the combination value, the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 are driven to control the flow rate. .

また、後者の制御手段では、予め圧縮機特性に基づき、
現在の送圧PDと設定圧pcとの差圧と、入口ガイドベ
ーン11〜14およびディフューザベーン15〜18の
操作量との増減関係が与えられるとともに、前述の制御
手段と同様に、各種の運転状態に対し最適運転状態を実
現するための操作量としての各段の入口ガイドベーン1
1〜14およびディフューザベーン15〜18の角度の
最適な組合せ値も、制御テーブルとして予め制御装置2
3内の記憶部に記憶されている。そして、上記差圧が大
きい場合には前述と同様の上記制御テーブルによる制御
を行なう一方、上記差圧が小さくなると、上記増減関係
に基づき送圧P、)が設定圧pcとなるように入口ガイ
ドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜1
8を駆動して流量制御を行なう。
In addition, in the latter control means, based on the compressor characteristics in advance,
The increase/decrease relationship between the differential pressure between the current sending pressure PD and the set pressure pc and the operation amount of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 is given. Inlet guide vane 1 of each stage as a manipulated variable to achieve the optimum operating state for the situation
The optimal combination values of the angles of the vanes 1 to 14 and the angles of the diffuser vanes 15 to 18 are also stored in advance in the control device 2 as a control table.
It is stored in the storage section of 3. When the differential pressure is large, control is performed using the control table similar to that described above, while when the differential pressure is small, the inlet guide is set such that the sending pressure P, ) becomes the set pressure pc based on the increase/decrease relationship. Vanes 11-14 and diffuser vanes 15-1
8 to control the flow rate.

そして、上述したいずれの制御手段の場合も、流量が目
標流量に到達した後には、その時点での入口ガイドベー
ン11〜14およびディフューザベーン15〜18の角
度を初期値として、効率が最適なものとなるように試行
錯誤的に微調整を行なう。
In any of the above-mentioned control means, after the flow rate reaches the target flow rate, the angles of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 at that time are set as initial values, and the efficiency is optimized. Fine-tune by trial and error so that

この一連の制御動作は、圧縮機の運転状態の変化に追従
して速やかに圧力調整すべく行なわれるとともに、高効
率を維持するのに必要な周期で繰り返し行なわれる。
This series of control operations is performed in order to quickly adjust the pressure in accordance with changes in the operating state of the compressor, and is repeated at the necessary intervals to maintain high efficiency.

〔発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上述のような従来の遠心圧縮機の制御手
段では、いずれの場合も、入口ガイドベーン11〜14
の角度とディフューザベーン15〜18の角度との組合
せを予め設定しておかなければならず、このような諸デ
ータ設定のため、遠心圧縮機の実際の稼動前もしくは稼
動初期において相当の試運転期間が必要であり、特に最
適な組合せを予め設定するには膨大なデータを要すると
いう問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in any case, in the conventional centrifugal compressor control means as described above, the inlet guide vanes 11 to 14
The combination of the angle of the angle of There is a problem in that a huge amount of data is required to preset the necessary and particularly optimal combinations.

また、前者の制御手段では、広範囲、微小変化の流量に
対しては大きな制御テーブルが必要であり、特に制御テ
ーブルに与えられていない流量を目標値とする際には、
制御テーブルのデータから入口ガイドベーン角度αおよ
びディフューザベーン角度βを内外挿して求めなければ
ならないが、このとき、第9図に示すように、内外挿値
は最適値を与えるものではない。
In addition, the former control means requires a large control table for a wide range of flow rates and minute changes in flow rate, especially when setting a flow rate that is not given in the control table as a target value.
The inlet guide vane angle α and the diffuser vane angle β must be determined by interpolation from the data in the control table, but at this time, as shown in FIG. 9, the interpolation values do not give the optimum values.

さらに、後者の制御手段では、差圧による制御手段を単
独で用いる場合には効率の保証がないため、制御テーブ
ルによる制御手段を組み合わせざるを得なくなっている
Furthermore, in the latter control means, there is no guarantee of efficiency if the differential pressure control means is used alone, so it is necessary to combine the control means with a control table.

本発明は、これらの問題点の解決をはかろうとするもの
で、上述のような試運転期間や膨大なデータ等を必要と
することなく、いかなる目標流量に対しても有効、汎用
的で、且つ、制御途中における効率が定量的に保証され
る遠心圧縮機の制御方法を提供することを目的とする。
The present invention aims to solve these problems, and is effective, versatile, and effective for any target flow rate without requiring the above-mentioned test run period or huge amount of data. The object of the present invention is to provide a centrifugal compressor control method that quantitatively guarantees efficiency during control.

[問題点を解決するための手段] このため、本発明の遠心圧縮機の制御方法は、(a)入
口ガイドベーンおよびディフューザベーンの角度により
決まるベーン角度平面上においてこれらの入口ガイドベ
ーンおよびディフューザベーンの角度の関数でありこれ
らの角度に応じた流量および効率をそれぞれ与える流量
特性関数および効率特性関数を予め設定しておいてから
、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベーンの
現在角度をそれぞれ測定し、これらの現在角度について
、上記流量特性関数により決定される等流量曲線の法線
方向ベクトルであり目標流量へ向かうものを第1のベー
ン角度操作量ベクトルとして求めるとともに、上記等流
量曲線の接線方向ベクトルで上記効率特性関数により決
定される効率が増加する方向のものを第2のベーン角度
操作量ベクトルとして求めた後、これらの第1のベーン
角度操作量ベクトルと第2のベーン角度操作量ベクトル
とを加算して第3のベーン角度操作量ベクトルを求め、
この第3のベーン角度操作量ベクトルによって決定され
る上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベーンの
角度に基づき上記遠心圧縮機の流量を制御し、同遠心圧
縮機の流量と上記目標流量との差が所定値以内となった
後には、(b)上記の入口ガイドベーンおよびディフュ
ーザベーンを操作することにより少なくとも3点につい
て実流量、実効率を測定し、これらの実測点を取り囲む
ように上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベー
ンの角度について複数の外挿点を展開し、これらの各外
挿点について流量、効率を上記の実測点から予測し、つ
いでこれらの外挿点の中から目標流量に近く且つ高効率
の外挿点を選択し、この選択された外挿点によって決定
される上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベー
ンの角度に基づき上記遠心圧縮機の流量を制御するもの
である。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the method for controlling a centrifugal compressor of the present invention provides (a) a control method for controlling the inlet guide vane and the diffuser vane on a vane angle plane determined by the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane; After setting in advance a flow rate characteristic function and an efficiency characteristic function that are a function of the angle of Regarding these current angles, the vector in the normal direction of the constant flow rate curve determined by the above flow rate characteristic function, which is directed toward the target flow rate, is determined as the first vane angle manipulated variable vector, and the vector in the tangential direction of the constant flow rate curve is determined as the first vane angle manipulated variable vector. After determining the direction in which the efficiency increases as determined by the above efficiency characteristic function as the second vane angle operation amount vector, these first vane angle operation amount vector and second vane angle operation amount vector are is added to obtain the third vane angle operation amount vector,
The flow rate of the centrifugal compressor is controlled based on the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane determined by this third vane angle operation amount vector, and the difference between the flow rate of the centrifugal compressor and the target flow rate is set to a predetermined value. (b) Measure the actual flow rate and effective efficiency at at least three points by operating the above-mentioned inlet guide vanes and diffuser vanes, and then adjust the above-mentioned inlet guide vanes so as to surround these measurement points. Develop multiple extrapolation points for the angle of the diffuser vane and the angle of the diffuser vane, predict the flow rate and efficiency for each of these extrapolation points from the above actual measurement points, and then select the one that is close to the target flow rate and has high efficiency from among these extrapolation points. The flow rate of the centrifugal compressor is controlled based on the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane determined by the selected extrapolation point.

[発明の実施例] 以下、図面により本発明の一実施例としての遠心圧縮機
の制御方法について説明すると、第1図はそのフローチ
ャートであるが、まず、本実施例による方法を説明する
に先立ち、第7図により本実施例の方法が適用される遠
心圧縮機の構成について説明しておく。なお、第7図に
おいて、第8図中の符号と同一のもはほぼ同様の部分を
示しているので、その説明は省略する。ただし、第7図
における本実施例の制御装置が適用される多段遠心圧縮
機では、圧縮機4〜7が全て同一軸端にオーバハングさ
れ動力伝達歯車3が省略されている点が、第8図におけ
る多段遠心圧縮機と異なっている。
[Embodiments of the Invention] Hereinafter, a method for controlling a centrifugal compressor as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart thereof. First, before explaining the method according to the present embodiment, The configuration of a centrifugal compressor to which the method of this embodiment is applied will be explained with reference to FIG. Note that in FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 8 indicate substantially similar parts, and therefore the explanation thereof will be omitted. However, in the multistage centrifugal compressor to which the control device of the present embodiment shown in FIG. 7 is applied, the compressors 4 to 7 are all overhanged on the same shaft end, and the power transmission gear 3 is omitted, as shown in FIG. It is different from the multi-stage centrifugal compressor in

第7図に示すよう1こ、本実施例における多段遠心圧縮
機では、入口ガイドベーン(GV)11〜14はそれぞ
れ入口ガイドベーン駆動装置19a〜19dにより駆動
されるとともに、ディフューザベーン(DV)15〜1
8はそれぞれディフューザベーン駆動装置19e〜19
hにより駆動されるようになっている。また、センサと
しては、流量センサ20.温度センサ2・1.圧力セン
サ22のほかに、圧縮機回転数を検出する回転数センサ
24と、湿度センサ27とが設けられている。
As shown in FIG. 7, in the multistage centrifugal compressor of this embodiment, inlet guide vanes (GV) 11 to 14 are driven by inlet guide vane drive devices 19a to 19d, respectively, and diffuser vane (DV) 15 ~1
8 are diffuser vane drive devices 19e to 19, respectively.
It is designed to be driven by h. Further, as a sensor, a flow rate sensor 20. Temperature sensor 2/1. In addition to the pressure sensor 22, a rotation speed sensor 24 for detecting the compressor rotation speed and a humidity sensor 27 are provided.

そして、センサ20〜22,24.27からの検出信号
は、すべて制御装置28へ入力されるようになっており
、この制御装置28は、遠心圧縮機1における流量を制
御すべく、入口ガイドベーン11〜14およびディフュ
ーザベーン15〜18の角度をそれぞれ調整するよう各
検出信号を受けて各駆動装置19a〜19hへ適当な制
御信号を演算して出力できるようになっている。
The detection signals from the sensors 20 to 22, 24, and 27 are all input to a control device 28, which controls the inlet guide vane in order to control the flow rate in the centrifugal compressor 1. In order to adjust the angles of the diffuser vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18, appropriate control signals can be calculated and output to the respective drive devices 19a to 19h upon receiving each detection signal.

次に、上述のような遠心圧縮機に本実施例の制御方法を
適用する場合について、第1〜6図を用いて説明する。
Next, the case where the control method of this embodiment is applied to the centrifugal compressor as described above will be explained using FIGS. 1 to 6.

まず、制御を開始する前に、制御装置28の記憶部には
、入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベー
ン15〜18の角度(α、β)により決まるベーン角度
平面(αβ平面)上において、ベーン角度(α、β)の
関数でありこれらのベーン角度(α、β)に応じた流量
Qおよび効率ηを与える流量特性関数f□=Q(α、β
)および効率特性関数f2=η(α、β)がそれぞれ予
め数学的にモデル化されて設定されるとともに、サージ
ング領域(第2図中の斜線で示す領域)を規定するサー
ジングラインSL(第2図参照)もg=G(α、β)=
Oとして予め数学的にモデル化されて設定されている。
First, before starting the control, the storage section of the control device 28 stores information on the vane angle plane (αβ plane) determined by the angles (α, β) of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18. The flow characteristic function f□=Q(α,β
) and efficiency characteristic function f2=η (α, β) are each mathematically modeled and set in advance, and the surging line SL (second (see figure) also g=G(α,β)=
It is mathematically modeled and set in advance as O.

なお、流量特性関数f2および効率特性関数f2は、そ
れぞれ第2図の点線および実線で示すようになっていて
、これらは短期間の実機操業データにより適切なサンプ
ルを選んで近似により容易に求められる。
Note that the flow rate characteristic function f2 and the efficiency characteristic function f2 are shown by the dotted line and solid line in Fig. 2, respectively, and these can be easily determined by selecting appropriate samples and approximating them based on short-term actual machine operation data. .

そして、本実施例における制御方法では、第1図に示す
ように、ステップA4〜Allによる山登り法と呼ばれ
る制御方法を実施した後、ステップ81〜B12による
外挿法と呼ばれる制御方法を実施して制御装置28によ
り遠心圧縮機1の流量を制御することを特徴としている
。なお、後述するように、ステップA12〜A14はサ
ージング解消方法を実施するものであるとともに、ステ
ップA15〜A17はサージング回避方法を実施するも
のである。
In the control method in this embodiment, as shown in FIG. 1, a control method called a hill-climbing method is carried out in steps A4 to All, and then a control method called an extrapolation method is carried out in steps 81 to B12. It is characterized in that the flow rate of the centrifugal compressor 1 is controlled by a control device 28. Note that, as described later, steps A12 to A14 are for implementing a surging elimination method, and steps A15 to A17 are for implementing a surging avoidance method.

遠心圧縮機1の流量を制御する際には、まず。When controlling the flow rate of the centrifugal compressor 1, first.

目標流量QFXNを設定してから(ステップAn)、入
口ガイドベーン11〜14およびディフューザベーン1
5〜18の現在角度(α、β)を測定する(ステップA
2)。そして、測定されたベーン角度(α、β)から、
この現在角度が予め設定されたサージング領域内にある
か否かを判定しくステップA3)、サージング領域内に
ある場合[G(α、β)くOのとき]には後述するステ
ップA12に移る。
After setting the target flow rate QFXN (step An), the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vane 1
Measure the current angles (α, β) of 5 to 18 (step A
2). Then, from the measured vane angles (α, β),
It is determined whether or not this current angle is within a preset surging region (Step A3). If it is within the surging region [when G(α,β) is O], the process moves to Step A12, which will be described later.

一方、サージング領域内にない場合には次のステップA
4へ移る。このとき、上記ベーン角度(α。
On the other hand, if it is not within the surging area, proceed to the next step A.
Move on to 4. At this time, the vane angle (α).

β)における現在流量QNO%Iは、予め設定された流
量特性関数f1により求める(推定する)ことができる
The current flow rate QNO%I at β) can be obtained (estimated) using a preset flow rate characteristic function f1.

現在のベーン角度(α、β)がサージング領域内にない
場合には、まず、目標流量Qv工Nへ向かう第1のベー
ン角度操作量ベクトル(Δα1.Δβ□)を次のように
して求める。つまり、流量特性関数f□により決定され
る現在のベーン角度(α、β)における等流量曲線Q(
α、β)”QNOWについて。
If the current vane angle (α, β) is not within the surging region, first, the first vane angle operation amount vector (Δα1.Δβ□) toward the target flow rate QvN is determined as follows. In other words, the constant flow rate curve Q(
α, β) “About QNOW.

この等流量曲線の法線方向Caf□/aα、af1/a
β)で目標流量QFIN側へ向かう方向にベーン角度(
α、β)を駆動操作すれば、最短操作経路が得られるの
で、この法線方向ベクトルであり目標流量QFINへ向
かうものを第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα8.
Δβ、)として求める。ここで、ベーン角度操作量ベク
トル(Δα1.Δβ、)に基づいて修正される流量をΔ
Qとすると、 ΔQ =(a f 、/clα)A (E1+ (a 
f −/a β)A βt・・・・(1) と表され、ベーン角度操作量Δα0.Δβ、は、目標流
量QFINと現在流量QNowとの差に比例するので、
上記法線方向も考慮すると、 ・・・・(2) として、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα1゜Δ
β□)を求めることができる。なお、K工はチューニン
グパラメータを示す。
Normal direction of this equal flow rate curve Caf□/aα, af1/a
β), the vane angle (
If α, β) are driven, the shortest operation path can be obtained, so this normal direction vector directed toward the target flow rate QFIN is the first vane angle operation amount vector (Δα8.
Δβ, ). Here, the flow rate modified based on the vane angle manipulated vector (Δα1.Δβ,) is Δ
If Q, ΔQ = (a f , /clα)A (E1+ (a
It is expressed as f −/a β)A βt (1), and the vane angle operation amount Δα0. Since Δβ is proportional to the difference between the target flow rate QFIN and the current flow rate QNow,
Considering the above normal direction, the first vane angle operation amount vector (Δα1゜Δ
β□) can be obtained. Note that K means a tuning parameter.

このようにして、ステップA4において第1のベーン角
度操作量ベクトル(Δα1.Δβ1)が求められた後、
現在のベーン角度(α、β)が第2図に示すサージング
ラインSLの近傍にあるか否かを判定する(ステップA
5)。そして、サージングラインSLの近傍にある場合
[G(α、β)<eaのとき;ただしeQはOに近い正
の値コには後述するステップA15に移る一方、サージ
ングラインSLの近傍にない場合には次のステップA6
に移る。
In this way, after the first vane angle operation amount vector (Δα1.Δβ1) is determined in step A4,
It is determined whether the current vane angle (α, β) is near the surging line SL shown in FIG. 2 (step A
5). If it is near the surging line SL [when G (α, β) <ea; however, if eQ is a positive value close to O, the process moves to step A15, which will be described later; if it is not near the surging line SL, Next step A6
Move to.

ステップ八6においては、目標流量QF1Nに最短経路
で近づくように求められた第1のベーン角度操作量ベク
トル(Δα4.Δβ1)に対して、その流量を変化させ
ることなく、効率が増加するように第2のベーン角度操
作量ベクトル(Δα2.Δβ2)を求める。つまり、前
述したステップA4での流量制御の場合と同様に、効率
特性関数f2により決定される現在のベーン角度(α、
β)における等効率曲線η(α、β)=ηNCIWにつ
いて、この等効率曲線の法線方向(af2/aα、δf
、/aβ)で且つ改善効率Δηが正となる方向にベーン
角度(α、β)を駆動操作すれば、効率ηは改善される
。ここで。
In step 86, for the first vane angle operation amount vector (Δα4.Δβ1) determined to approach the target flow rate QF1N via the shortest path, the efficiency is increased without changing the flow rate. A second vane angle operation amount vector (Δα2.Δβ2) is determined. In other words, as in the case of flow rate control in step A4 described above, the current vane angle (α,
Regarding the iso-efficiency curve η (α, β) = ηNCIW in β), the normal direction of this iso-efficiency curve (af2/aα, δf
, /aβ) and the vane angle (α, β) is driven in a direction in which the improved efficiency Δη becomes positive, the efficiency η is improved. here.

第2のベーン角度操作量ベクトル(Δα2.Δβ2)に
基づいて改善される効率Δηは、 A 7+ =(afz/aα)A rx、+Caf、/
aβ)Δβ2・・・・(3) と表される。このとき、効率改善の操作によって流量が
変化するのを防止するために、ベーン角度操作量Δα2
.Δβ2による流量変化ΔQをゼロとすべく、(1)式
より、 (a f Lea a )A a z + (a f−
/aβ)Δβ2=0・・・・(4) を満足するようにベーン角度操作量Δα2.Δβ2を決
定する。即ち、上記等流量曲線の接線方向ベクトルで改
善効率Δη〉0となるものを、(3)。
The efficiency Δη improved based on the second vane angle operation amount vector (Δα2.Δβ2) is A 7+ = (afz/aα)A rx, +Caf, /
aβ)Δβ2...(3) It is expressed as follows. At this time, in order to prevent the flow rate from changing due to efficiency improvement operations, the vane angle operation amount Δα2
.. In order to make the flow rate change ΔQ due to Δβ2 zero, from equation (1), (a f Lea a )A az + (a f−
/aβ) Δβ2=0 (4) The vane angle operation amount Δα2. Determine Δβ2. That is, the improvement efficiency Δη>0 in the tangential direction vector of the constant flow rate curve is (3).

(4)式から求めると、 ・・・・(5) として、第2のベーン角度操作量ベクトル(Δα2゜Δ
β2)を求めることができる。なお、K2はチューニン
グパラメータを示す。
When calculated from equation (4), the second vane angle operation amount vector (Δα2゜Δ
β2) can be obtained. Note that K2 indicates a tuning parameter.

そして、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα1.Δ
β、)および第2のベーン角度操作量ベクトル(Δα2
.Δβ2)を加算することにより、流量を目標流量QF
INに近づけながら効率を高めることができる第3のベ
ーン角度操作量ベクトル(Δα3.Δβ、)を求めベー
ン角度操作量ベクトル(Δα、Δβ)として出力する(
ステップA7)。つまり、下記(6)式に基づく演算を
行なう。
Then, the first vane angle operation amount vector (Δα1.Δ
β, ) and the second vane angle manipulated amount vector (Δα2
.. By adding Δβ2), the flow rate becomes the target flow rate QF
A third vane angle operation amount vector (Δα3.Δβ,) that can increase efficiency while approaching IN is determined and output as a vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) (
Step A7). That is, calculations based on the following equation (6) are performed.

この後、求められた各ベーン角度操作量Δα。After this, each vane angle operation amount Δα is determined.

Δβが、入口ガイドベーン11〜14およびディフュー
ザベーン15〜18の最大許容操作量を越える場合、つ
まり1回で駆動することができる角度を越えている場合
があるので、ベーン角度操作量ΔαまたはΔβを、第3
図に示すようなリミッタ関数FL(X)に代入しておき
、上記最大許容操作量を越える場合にはベーン角度操作
量ΔαまたはΔβを縮小するようにする(ステップA8
)。さらに、このステップA8までに求められたベーン
角度操作量ベクトル(Δα、Δβ)に基づいてベーン角
度(α、β)を駆動操作した場合に、1回の操作で変更
された新たなベーン角度(α+Δα、β+Δβ)がサー
ジング領域内に入ると判断されたときは、このベーン角
度操作量ベクトル(Δα、Δβ)の大きさを縮小して出
力する(ステップA9)。
If Δβ exceeds the maximum allowable operating amount of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18, in other words, the angle that can be driven at one time may be exceeded, the vane angle operating amount Δα or Δβ , the third
Substitute it into the limiter function FL(X) as shown in the figure, and reduce the vane angle operation amount Δα or Δβ if it exceeds the maximum allowable operation amount (step A8
). Furthermore, when the vane angle (α, β) is driven based on the vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) obtained up to step A8, the new vane angle ( When it is determined that α+Δα, β+Δβ) falls within the surging region, the magnitude of the vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) is reduced and output (step A9).

このようにして得られたベーン角度操作量ベクトル(Δ
α、Δβ)に基づいて制御装置28から駆動袋[19a
〜19hへ制御信号を出力し、入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を駆動制御す
る(ステップA10)。
The vane angle operation amount vector (Δ
The drive bag [19a
Output a control signal to ~19h and inlet guide vane 11~
14 and diffuser vanes 15 to 18 are driven and controlled (step A10).

そして1以上のベーン駆動制御により変更された流量が
目標流量QF工Nの近傍に到達したか否かを判断しくス
テップA11)、到達していない場合には再びステップ
A4に戻り出登り法によるベーン角度制御を続行する一
方、目標流量QFINの近傍に到達したと判断された場
合には次の外挿法による第1ステツプB1に移る。ここ
で、ステップAllにおける判断方法としては次のよう
なものがある。
Then, it is determined whether or not the flow rate changed by one or more vane drive controls has reached the vicinity of the target flow rate QFN (Step A11). If it has not reached it, the process returns to Step A4 again and the vane is moved by the ascending method. While the angle control is continued, if it is determined that the flow rate has reached the vicinity of the target flow rate QFIN, the flow moves to the first step B1 using the next extrapolation method. Here, the determination method in step All is as follows.

(り上記ベーン駆動制御により得られた現在のベーン角
度(α、β)に基づいて、予め設定された流量特性関数
f工から現在流量Q sowを推定し、この推定値QN
Oすと目標流量QF工Nとを比較して、両者の差が一定
値εδ以内、即ち、 lQNow  QFINI≦ij となったならば、目標流量QF工Nの近傍に到達したと
判断する。
(Based on the current vane angle (α, β) obtained by the vane drive control described above, the current flow rate Q sow is estimated from a preset flow rate characteristic function f, and this estimated value QN
If the difference between the two is within a certain value εδ, that is, lQNow QFINI≦ij, it is determined that the target flow rate QFN has been reached.

(ii)ベーン角度操作量Δα、Δβが、1Δα1≦ε
1かつ1Δβ1≦E2となった場合(それ以上操作され
なくなった場合)に、目標流量QFINの近傍に到達し
たと判断する。
(ii) Vane angle operation amount Δα, Δβ is 1Δα1≦ε
1 and 1Δβ1≦E2 (when there is no further operation), it is determined that the target flow rate QFIN has been reached.

(nu)ベーン角度操作量Δα、Δβが、Δα +(Δ
β)2≦ε。
(nu) Vane angle operation amount Δα, Δβ is Δα + (Δ
β) 2≦ε.

となった場合に、目標流量QF1Nの近傍に到達したと
判断する。
When this happens, it is determined that the flow rate has reached the vicinity of the target flow rate QF1N.

以上のようにして、ステップA4〜Allによる山登り
法により、第4図に示すごとく、ベーン角度の始点(α
。、β、)から目標流量QFINの近傍に到達するとと
もに高効率となるように、ベーン角度制御が行なわれる
As described above, the starting point of the vane angle (α
. , β, ), the vane angle control is performed so that the flow rate approaches the target flow rate QFIN and achieves high efficiency.

さて、次にステップA12〜A14によるサージング解
消方法およびステップA15〜A17にサージング回避
方法について説明する。まず、ステップA3において現
在のベーン角度(α。、β。)がサージング領域内にあ
ると[G(α、β)<Oのとき]判定された場合には、
第5図(a)に示すように、サージングを解消するため
の最短操作経路は、当然、サージラインSL[g=G(
α、β)=0]の法線方向(δg/δα、δg/aβ)
でサージング領域外へ向かう方向であるので、この法線
方向ベクトルでありサージング領域外へ向かうものをサ
ージング解消用ベーン角度操作量ベクトル(Δα、。
Next, the surging elimination method in steps A12 to A14 and the surging avoidance method in steps A15 to A17 will be explained. First, if it is determined in step A3 that the current vane angle (α., β.) is within the surging region [when G (α, β) < O],
As shown in FIG. 5(a), the shortest operating path to eliminate surging is naturally the surge line SL [g=G(
α, β) = 0] normal direction (δg/δα, δg/aβ)
Since this is the direction heading out of the surging area, this normal direction vector, which is heading out of the surging area, is the vane angle operation amount vector for surging cancellation (Δα,).

Δβ4)として求める。ここで、操作量は境界線G(α
、β)=Oと現在のサージング関数値G(α。。
Δβ4). Here, the manipulated variable is the boundary line G(α
, β) = O and the current surging function value G(α.

β。)との差に比例するので。β. ) is proportional to the difference between

・・・・(7) として、サージング解消用ベーン角度操作量ベクトル(
Δα、、Δβ、)を求め(ステップA12)、これをベ
ーン角度操作量ベクトル(Δα、Δβ)として出力する
(ステップA 13)。
...(7) As the vane angle operation amount vector for eliminating surging (
Δα, Δβ,) are obtained (step A12) and output as a vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) (step A13).

そして、ステップA8の場合と同様に、求められたベー
ン角度操作量Δα、Δβが、入口ガイドベーン11〜1
4およびディフューザベーン15〜18の最大許容操作
量を越える場合には、ベーン角度操作量ΔαまたはΔβ
を縮小してから、駆動袋[119a〜19hへ制御信号
を出力して、入口ガイドベーン11〜14およびディフ
ューザベーン15〜18を駆動制御する(ステップA1
4)。
Then, as in the case of step A8, the obtained vane angle operation amounts Δα and Δβ are
4 and diffuser vanes 15 to 18, the vane angle operation amount Δα or Δβ
After reducing the size, a control signal is output to the driving bags [119a to 19h to drive and control the entrance guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 (step A1
4).

この後、再びステップA2へ戻りステップA3により現
在のサージング領域内にあるか否かを判定し、ベーン角
度(α、β)がサージング領域外となるまで、上述した
ステップA12〜A14の手順を繰り返す、。
After this, the process returns to step A2 again, and in step A3 it is determined whether the vane angle is within the current surging area, and the above steps A12 to A14 are repeated until the vane angle (α, β) is outside the surging area. ,.

また、ステップA5において、現在のベーン角度(α、
β)がサージングラインSLの近傍にあると[G(α、
β)<eaのとき;ただしeQは0に近い正の値]判定
された場合には、まず、ステップA4により求められた
第1のベーン角度操作量べクトル(Δα2.Δβ1)が
、第5図(b)に示すように、サージング領域内に向か
っているか否かを判定しくステップA15)、向かって
いない場合には、第2のベーン角度操作量ベクトルを演
算することなくステップA6およびA7をとばして、第
1のベーン角度操作量ベクトル(Δα□、Δβ、)をそ
のままベーン角度操作量ベクトル(Δα、Δβ)として
出力しくステップA17)ステップA8へ移ることによ
り、効率の改善を考慮することなく逸早くサージングラ
インSLの近傍から回避することができる。
Also, in step A5, the current vane angle (α,
When β) is near the surging line SL, [G(α,
β)<ea; However, eQ is a positive value close to 0] If it is determined that As shown in Figure (b), it is determined whether or not the vehicle is heading into the surging region (step A15), and if it is not, steps A6 and A7 are performed without calculating the second vane angle operation amount vector. By skipping step A17 and outputting the first vane angle operation amount vector (Δα□, Δβ,) as the vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) as it is, and moving to step A8, consider improving efficiency. It is possible to quickly avoid the vicinity of the surging line SL.

一方、ステップA15において、第1のベーン角度操作
量ベクトル(Δα8.Δβ、)が、第5図(b)に示す
ように、サージング領域内に向かっていると判定された
場合には1次のようにして第1のベーン角度操作量ベク
トル(Δα1.Δβ1)からサージング領域へ向かう成
分を除去することにより、サージングラインに沿うサー
ジング回避用ベーン角度操作量ベクトル(Δα6.Δβ
、)を求めて。
On the other hand, in step A15, if it is determined that the first vane angle operation amount vector (Δα8.Δβ,) is heading into the surging region as shown in FIG. By removing the component toward the surging region from the first vane angle operation amount vector (Δα1.Δβ1) in this way, the vane angle operation amount vector for surging avoidance along the surging line (Δα6.Δβ
,) in search of.

サージングを回避する。ここで、サージング領域内に向
かうサージングラインSLの法線方向単位ベクl−ルを
n(iとすると・ ・・・・(8) であり、この(8)式を用いて第1のベーン角度操作量
ベクトル(Δα8.Δβ、)から次式(9)に示すよう
なサージング回避用ベーン角度操作量ベクトル(Δα6
.Δβ、)が求められる。
Avoid surging. Here, if the unit vector l in the normal direction of the surging line SL heading into the surging region is n(i...(8), then the first vane angle can be calculated using this equation (8). From the operation amount vector (Δα8.Δβ,), the surging avoidance vane angle operation amount vector (Δα6
.. Δβ, ) is calculated.

・・・・(9) である。...(9) It is.

このようにして、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δ
α4.Δβ1)からサージングラインSLに沿う方向の
サージング回避用ベーン角度操作量ベクトル(Δα1.
Δβ、)を求め(ステップA16)、このベーン角度操
作量ベクトル(Δα6.Δβ、)をベーン角度操作量ベ
クトル(Δα、Δβ)として出力しくステップA17)
ステップ八8へ移ることにより、効率の改善を考慮する
ことなく、且つ、サージング領域に入るのを回避しなが
ら、遠心圧縮機1の流量制御が行なわれるのである。
In this way, the first vane angle operation amount vector (Δ
α4. The surging avoidance vane angle operation amount vector (Δα1.) in the direction along the surging line SL from Δβ1.
Δβ, ) (Step A16), and output this vane angle manipulated amount vector (Δα6.Δβ,) as the vane angle manipulated amount vector (Δα, Δβ) (Step A17).
By moving to step 88, the flow rate of the centrifugal compressor 1 is controlled without considering efficiency improvement and while avoiding entering the surging region.

なお、ステップA8以降の手順は前述の通りであるので
、その説明は省略する。
Incidentally, since the procedure from step A8 onwards is as described above, the explanation thereof will be omitted.

次に、上述のようにして、サージングを解消あるいは回
避しながら、山登り法により、モデル化されたベーン角
度平面上の流量特性関数および効率特性関数のマツプに
従って目標流量QPINの近傍に到達したと判断された
(ステップA11)後には、第1図のステップ81〜B
12に従う実測による外挿法に移って、より正確に目標
流量QF工Nに到達するようにベーン角度制御を行なう
Next, while eliminating or avoiding surging as described above, it is determined that the target flow rate QPIN has been reached in the vicinity of the target flow rate QPIN according to the map of the flow rate characteristic function and efficiency characteristic function on the modeled vane angle plane using the hill climbing method. Steps 81 to B in FIG.
Moving on to the extrapolation method based on actual measurements according to 12, vane angle control is performed to more accurately reach the target flow rate QFN.

この外挿法においては、まず、ベーン角度平面(αβ平
面)上において、第6図(a)に示すように、現在のベ
ーン位置Aの近傍に同A点を含む適当な3点A、B、C
を選択する(ステップB1)、そして。
In this extrapolation method, first, on the vane angle plane (αβ plane), as shown in FIG. , C
(step B1), and.

選択した3点A、B、Cについて、制御装置28および
駆動袋@ 19 a〜19hにより、実際に入口ガイド
ベーン1工〜14およびディプユーザベーン15〜18
を駆動し、各点A、B、Cにおける流量Qおよび効率η
を実測する(ステップB2)。
Regarding the selected three points A, B, and C, the control device 28 and the driving bags @ 19 a to 19h actually operate the inlet guide vanes 1 to 14 and the dip user vanes 15 to 18.
is driven, and the flow rate Q and efficiency η at each point A, B, and C are
is actually measured (step B2).

ここで、流量Qは、流量センサ20により検出される一
方、効率ηは、センサ20〜22からの検出信号をもと
に制御装置28において演算される。
Here, the flow rate Q is detected by the flow rate sensor 20, while the efficiency η is calculated by the control device 28 based on detection signals from the sensors 20-22.

ところで、第2図に示すように、一般に、流量Qは、一
般に、ベーン角度α、βが大きくなれば必ず増加すると
いうベーン角度と流量増減との関係があるので、この関
係を予め制御装置28の記憶部に設定して記憶させてお
くことにより、ステップB2において実測された流量値
の信頼性の検証をステップB3.B4により行なう。
By the way, as shown in FIG. 2, the flow rate Q generally has a relationship between the vane angle and the increase/decrease in the flow rate, such that the flow rate Q always increases as the vane angles α and β become larger. By setting and storing the settings in the storage section of step B2, the reliability of the flow rate value actually measured in step B2 can be verified in step B3. Perform by B4.

即ち、第6図(a)に示す第1回目の実測点A〜Cにつ
いては上記増減関係から実測点AとBとでは必ず点Bに
おける流量の方が点Aにおける流量よりも大きくなるこ
とが明らかであるから、ステップB2による各実測点A
−Cの実計測流量のうち、実測点AとBとを予め記憶さ
れている流量増減関係と比較しくステップB3)、その
増減関係が逆転している場合には、比較結果が論理矛盾
を起こすものであると判定しくステップB4)、流量セ
ンサ20による計測誤差が大きいと判断して、この実計
測流量に基づくデータ取り込みをキャンセルし、再度実
計測流量を求めるべくステップB2に戻る。このとき、
ステップB5により論理矛盾が生じた回数をチェックし
、その回数が設定値N以下の場合には前述のとおりステ
ップB2に戻る一方、その回数が設定値Nよりも大きい
場合には実測点を設定しなおすべくステップB1に戻る
That is, for the first measurement points A to C shown in FIG. 6(a), the flow rate at point B is always larger than the flow rate at point A between measurement points A and B due to the above increase/decrease relationship. Since it is clear, each actual measurement point A in step B2
- Compare actual measurement points A and B of the actual measured flow rate of C with the pre-stored flow rate increase/decrease relationship (step B3), and if the increase/decrease relationship is reversed, the comparison result will cause a logical contradiction. In step B4), it is determined that the measurement error by the flow rate sensor 20 is large, the data acquisition based on this actual measured flow rate is canceled, and the process returns to step B2 to obtain the actual measured flow rate again. At this time,
The number of times a logical contradiction has occurred is checked in step B5, and if the number of times is less than the set value N, the process returns to step B2 as described above, while if the number of times is greater than the set value N, an actual measurement point is set. Return to step B1 to correct the problem.

また、上記比較結果が論理矛盾を起こすものでないと判
定された場合(ステップB4)には、次のステップB6
へ移る。このようにして、実計測流量の信頼性を検証す
ることにより、制御実行中に計測きれた流量の変動や計
測上の誤差等のために目標流量の方向を見失うことなく
、ベーン角度制御を行なえるようになる。
Further, if it is determined that the above comparison result does not cause a logical contradiction (step B4), the next step B6
Move to. In this way, by verifying the reliability of the actual measured flow rate, vane angle control can be performed without losing the direction of the target flow rate due to fluctuations in the measured flow rate or measurement errors during control execution. Become so.

ステップB6においては、ベーン角度平面上で。In step B6, on the vane angle plane.

第1回目の実測点A−Cを取り囲むように第1回目の複
数(本実施例では9個)の外挿点■〜■を展開して設定
する6そして、各外挿点■〜■における流量および効率
を、実測点A−Cにおける実流量および実効率から予測
する(ステップB7)。つまり、3つの実測点A−Cに
おける実流量および実効率から、流量特性曲面および効
率特性曲面を、平面近似あるいは曲面近似により推定し
、ついで、この推定された特性曲面をもとに、各外挿点
■〜■における流量および効率を予測するのである。
Expand and set a plurality of first extrapolation points (nine in this example) so as to surround the first actual measurement points A-C6. Then, at each extrapolation point The flow rate and efficiency are predicted from the actual flow rate and actual efficiency at measurement points A to C (step B7). In other words, the flow rate characteristic curve and the efficiency characteristic curve are estimated from the actual flow rate and effective efficiency at the three actual measurement points A to C by plane approximation or curved surface approximation, and then, based on the estimated characteristic curve, each outer The flow rate and efficiency at interpolation points ■ to ■ are predicted.

そして、これらの第1回目の外挿点■〜■の中から、予
測された流量が目標流量QFINに近く且つ予測された
効率が高い外挿点を選択する(ステップB8)。
Then, from among these first extrapolation points (1) to (2), an extrapolation point where the predicted flow rate is close to the target flow rate QFIN and the predicted efficiency is high is selected (step B8).

次に、ステップB9において、ステップB8により選択
された外挿点がサージング領域に入るものか否かの判定
を行なう、つまり1選択された外挿点がサージング領域
内のものである場合[0(α。
Next, in step B9, it is determined whether or not the extrapolation point selected in step B8 falls within the surging region. In other words, if the selected extrapolation point is within the surging region [0( α.

β)〈0の場合]には、今回選択した外挿点以外の外挿
点の中から予測された流量が目標流量Q F−INに近
く且つ予測された効率が高いものを選択してから(ステ
ップBIO)、再びステップB9において、その外挿点
が、サージング領域に入るか否かをチェックする。これ
を繰り返すことにより、サージング領域内にある外挿点
以外の外挿点の中から目標流量QFINに近く且つ高効
率の゛外挿点を選択する。このようにして、ベーン角度
制御に伴ってサージングが発生するのを確実に防止でき
る。
β) In the case of <0>, select the one whose predicted flow rate is close to the target flow rate QF-IN and whose predicted efficiency is high from the extrapolation points other than the extrapolation point selected this time. (Step BIO) In step B9 again, it is checked whether the extrapolated point falls within the surging region. By repeating this, an extrapolation point that is close to the target flow rate QFIN and has high efficiency is selected from extrapolation points other than the extrapolation points within the surging region. In this way, it is possible to reliably prevent surging from occurring due to vane angle control.

目標流量に近く且つ高効率の外挿点でサージング領域に
ルもないものが選択されると[ここでは第6図(a)に
おける外挿点のが選択されたものとする]、この外挿点
■の座標であるベーン角度(α。
When an extrapolation point that is close to the target flow rate and has high efficiency and is not in the surging region is selected [here, it is assumed that the extrapolation point in Fig. 6(a) has been selected], this extrapolation The vane angle (α) is the coordinate of point ■.

β)に応じて制御装置28から駆動装置!l 9 a〜
19hへ制御信号を出力して、入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18を駆動制御す
る(ステップB11)。
β) from the control device 28 to the drive device! l 9 a~
19h, and output the control signal to the inlet guide vane 11~
14 and diffuser vanes 15 to 18 are driven and controlled (step B11).

この後1以上のベーン駆動制御により変更された流量Q
と、目標流量QFINとの差がベーン角度制御での流量
許容値ΔQvよりも小さいか否か判定して(ステップB
12)、その流量差が流量許容“値ΔQvよりも小さけ
れば、その時点で外挿法によるベーン角度制御を終了す
る一方、上記流量差が流量許容値ΔQV以上であれば、
再びステップB1に戻り新たな実測点を3点選択して、
これらの第2回目の実測点や同実測点を取り囲むように
展開される第2回目の外挿点について、上述と同様にス
テップ81〜B12を実行する。
After this, the flow rate Q changed by one or more vane drive controls
and the target flow rate QFIN is smaller than the allowable flow rate ΔQv in vane angle control (step B).
12) If the flow rate difference is smaller than the flow rate allowable value ΔQv, vane angle control by extrapolation is terminated at that point, while if the flow rate difference is greater than or equal to the flow rate allowable value ΔQV,
Return to step B1 again, select three new actual measurement points, and
Steps 81 to B12 are performed in the same manner as described above for these second actual measurement points and second extrapolation points expanded to surround the second actual measurement points.

ここで、第2回目に選択される実測点は、第6図(a)
に示すように、第1回目の実測点のうちの1点Aと、第
1回目に選択された外挿点のと、第1回目の外挿点のう
ち残りの外挿点から選ばれたちの■との3点とし、これ
らの実測点について。
Here, the actual measurement points selected for the second time are shown in Fig. 6(a).
As shown in , one of the first actual measurement points, one of the extrapolation points selected in the first time, and the remaining extrapolation points among the first extrapolation points are selected. Regarding these actual measurement points, there are three points marked with ■.

第1回目の外挿点■、■、■、実測点B、Cおよび新た
な外挿点p1〜p4の9点を外挿点として展開する。
Nine points are developed as extrapolation points: first extrapolation points ■, ■, ■, actual measurement points B and C, and new extrapolation points p1 to p4.

このようにして、ステップB12における条件が満たさ
れるまで、実測点を選択し外挿点を展開して、目標流量
QFINに近く且つ高効率の外挿点を求めて外挿法によ
るベーン角度制御を行なうのである。
In this way, until the conditions in step B12 are met, actual measurement points are selected and extrapolation points are expanded to find an extrapolation point that is close to the target flow rate QFIN and has high efficiency, and vane angle control is performed by extrapolation. I will do it.

以上のように、本実施例によれば、まず、山登り法(ス
テップA4〜A11)によって遠心圧縮機1の流量を流
量特性関数および効率特性関数のマツプ上で高効率を保
持しながら目標流量QFINの近傍に到達させた後、外
挿法(ステップ81〜B12)により流量を実測し且つ
高効率を保ちながら確実に目標流量QF工Nに近づける
ことができるので、流量制御と効率改善とを同時に行な
うことができ、制御途中の効率が定量的に保証されると
ともに、いかなる目標流量QFINに対しても有効で汎
用的な遠心圧縮機の制御方法を得ることができるのであ
る。
As described above, according to this embodiment, first, the flow rate of the centrifugal compressor 1 is determined by the hill climbing method (steps A4 to A11) while maintaining high efficiency on the map of the flow rate characteristic function and the efficiency characteristic function. After reaching the vicinity of , the flow rate can be actually measured using the extrapolation method (steps 81 to B12), and the flow rate can be reliably brought close to the target flow rate QFN while maintaining high efficiency. Therefore, flow rate control and efficiency improvement can be performed at the same time. This makes it possible to quantitatively guarantee efficiency during control, and to obtain a general-purpose centrifugal compressor control method that is effective for any target flow rate QFIN.

なお、上記実施例の制御方法を実施するに際しては、全
段の入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベ
ーン15〜18を各段ごとに上記制御方法に別々に制御
してもよいし、全段の入口ガイドベーン11〜14およ
びディフューザベーン15〜18を同一角度で駆動制御
するようにしてもよい、また、入口ガイドベーン11〜
14およびディフューザベーン15〜18の角度を、各
段の遠心圧縮機4〜7の運転流量が設計流量に対して同
−比の相似運転流量となる1組の無次元入口ガイドベー
ン角度および無次元ディフューザベーン角度としてそれ
ぞれ表し、各段の入口ガイドベーン11〜14およびデ
ィフューザベーン15〜18の角度を1組のものとみな
して、ベーン角度制御を行なうようにしてもよい。
In addition, when implementing the control method of the above embodiment, the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 of all stages may be controlled separately according to the above control method for each stage, or the control method of all stages may be separately controlled. The inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 may be driven and controlled at the same angle.
14 and the angles of the diffuser vanes 15 to 18 are set to a set of non-dimensional inlet guide vane angles and non-dimensional values such that the operating flow rate of the centrifugal compressors 4 to 7 in each stage has a similar operating flow rate in the same ratio to the design flow rate. The angles of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 of each stage may be expressed as a diffuser vane angle, and the vane angle may be controlled by regarding the angles of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 as one set.

また、上記実施例の山登り法においては、数学モデルの
近似精度を向上させるために、特性関数f1.f、を、
高次式としたり、領域を分割して複数の関数で表したり
、あるいは実測値に基づいて特性関数中のパラメータを
修正するといった手段を用いることが考えられる。また
、上記実施例の山登り法では、特性関数f、、f、を、
入口ガイドベーン11〜14およびディフューザベーン
15〜18の角度の関数としているが、気温、湿度。
In addition, in the hill climbing method of the above embodiment, in order to improve the approximation accuracy of the mathematical model, the characteristic function f1. f, the
It is conceivable to use means such as using a higher-order equation, dividing the region and expressing it with a plurality of functions, or modifying the parameters in the characteristic function based on actual measured values. In addition, in the hill climbing method of the above embodiment, the characteristic functions f, , f, are
Temperature and humidity as a function of the angles of the inlet guide vanes 11-14 and diffuser vanes 15-18.

回転数などの項を含めて定式化してもよい。It may also be formulated including terms such as rotation speed.

さらに、上記実施例の外挿法では、実測点のまbりにお
ける外挿点の展開を、第6図(a)に示すように、9個
の1次外挿点のみとしているが、第6図(b)に示すよ
うに、9個の1次外挿点のまbりにさらに15個の2次
外挿点を選択して、これらの外挿点についても流量およ
び効率を予測するようにしてもよい、ただし、実測点の
個数を本実施例では3個としているが、これに限定され
るものではなく、4個以上であってもよい。また、外挿
点の展開の仕方も第6図(a)、(b)に示”すような
ものに限定されるものではなく、外挿点の一囲を任意に
変化させてもよい。
Furthermore, in the extrapolation method of the above embodiment, the expansion of the extrapolation points among the actual measurement points is limited to nine linear extrapolation points, as shown in FIG. 6(a). As shown in Figure 6 (b), 15 secondary extrapolation points are selected between the 9 primary extrapolation points, and the flow rate and efficiency are also predicted for these extrapolation points. However, although the number of actual measurement points is three in this embodiment, it is not limited to this, and may be four or more. Furthermore, the way in which the extrapolation points are developed is not limited to that shown in FIGS. 6(a) and 6(b), and the area around the extrapolation points may be changed arbitrarily.

また、上記実施例では、本発明の方法を多段遠心圧縮機
に適用した場合を示しているが、単段の遠心圧縮機にも
同様にして適用することができる。
Further, although the above embodiment shows a case where the method of the present invention is applied to a multi-stage centrifugal compressor, it can be similarly applied to a single-stage centrifugal compressor.

[、:、、1.:ei!flli、:J:jzi:r、
 *f11.。、り法によって遠心圧縮機の流量を流量
特性関数および効率特性関数にiづき高効率を保持しな
がら目標流量の近傍に到達させた後、外挿法により流量
および効率を実測しながら確実に目標流量に近□づける
ことができるので、流量制御と効率改善とを同時に行な
うことができ制御途中の効率が定量的に保証されるとと
もに、いかなる目標流量に対しても有効で汎用的な遠心
圧縮機の制御方法が得られる効果がある。
[,:,,1. :ei! fli, :J:jzi:r,
*f11. . After the flow rate of the centrifugal compressor reaches the target flow rate while maintaining high efficiency based on the flow rate characteristic function and the efficiency characteristic function i using the method, the flow rate and efficiency are measured by the extrapolation method to ensure that the target flow rate is reached. Since the flow rate can be approximated, flow rate control and efficiency improvement can be performed at the same time, and efficiency during control is quantitatively guaranteed, making it a versatile centrifugal compressor that is effective for any target flow rate. This has the effect of providing a control method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜7図は本発明の一実施例としての遠心圧縮機の、
制御、方法を示すもので、第1図はそのフローチャート
、゛第2図は流量特性関数、効率特性関数およびサータ
ングラインのモデル例を示すグラフ、第3図はそのリミ
ッタ関数の例を示すグラフ、第4図は山登り法によるベ
ーン角度制御の例を示すグラフ、第5図(a)はサージ
ング解消方法を説明するためのグラフ、第5図(b)は
サージング回避方法を説明するためのグラフ、第6図(
a)。 (b)はいずれも外−法を説明するためのベーン角度平
面、第7図は本実施例の方法を適用する遠心圧縮機を余
すブロック図であり、第8図は従来の一般的な多段遠心
圧縮機を示すブロック図、第9、図は従来の遠心圧縮機
の制御方法の効果を説明するためのグ与フである。 図において、1−遠心圧縮機、11〜14−人口ガイド
ベーン、15〜18−デイフユーザベーン、19a〜1
9d−人ロガイドベーン駆動装置。 19f〜19h−ディフューザベーン駆動装置、20−
流量センサ、21一温度センサ、22−圧力センサ、2
4−回転数センサ、27・・−湿度センサ、28−制御
装置。
Figures 1 to 7 show a centrifugal compressor as an embodiment of the present invention.
Fig. 1 is a flowchart of the control method; Fig. 2 is a graph showing a model example of a flow rate characteristic function, efficiency characteristic function, and certan line; Fig. 3 is a graph showing an example of a limiter function; FIG. 4 is a graph showing an example of vane angle control using the hill climbing method, FIG. 5(a) is a graph for explaining a method for eliminating surging, and FIG. 5(b) is a graph for explaining a method for avoiding surging. Figure 6 (
a). (b) is a vane angle plane for explaining the external method, FIG. 7 is a block diagram of the remaining centrifugal compressor to which the method of this embodiment is applied, and FIG. 8 is a conventional general multistage compressor. FIG. 9, a block diagram showing a centrifugal compressor, is a reference for explaining the effects of the conventional centrifugal compressor control method. In the figure, 1-centrifugal compressor, 11-14-population guide vane, 15-18-defuser vane, 19a-1
9d-Person log guide vane drive. 19f to 19h- diffuser vane drive device, 20-
Flow rate sensor, 21 - Temperature sensor, 22 - Pressure sensor, 2
4-rotation speed sensor, 27...-humidity sensor, 28-control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入口側および出口側にそれぞれ角度可変式の入口ガイド
ベーンおよびディフューザベーンを有する遠心圧縮機に
ついて、上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベ
ーンの角度を調整することにより上記遠心圧縮機におけ
る流量を制御するに際し、上記の入口ガイドベーンおよ
びディフューザベーンの角度により決まるベーン角度平
面上においてこれらの入口ガイドベーンおよびディフュ
ーザベーンの角度の関数でありこれらの角度に応じた流
量および効率をそれぞれ与える流量特性関数および効率
特性関数を予め設定しておいてから、上記の入口ガイド
ベーンおよびディフューザベーンの現在角度を測定し、
これらの現在角度について、上記流量特性関数により決
定される等流量曲線の法線方向ベクトルであり目標流量
へ向かうものを第1のベーン角度操作量ベクトルとして
求めるとともに、上記等流量曲線の接線方向ベクトルで
上記効率特性関数により決定される効率が増加する方向
のものを第2のベーン角度操作量ベクトルとして求めた
後、これらの第1のベーン角度操作量ベクトルと第2の
ベーン角度操作量ベクトルとを加算して第3のベーン角
度操作量ベクトルを求め、この第3のベーン角度操作量
ベクトルによって決定される上記の入口ガイドベーンお
よびディフューザベーンの角度に基づき上記遠心圧縮機
の流量を制御し、同遠心圧縮機の流量と上記目標流量と
の差が所定値以内となった後には、上記の入口ガイドベ
ーンおよびディフューザベーンを操作することにより少
なくとも3点について実流量、実効率を測定し、これら
の実測点を取り囲むように上記の入口ガイドベーンおよ
びディフューザベーンの角度について複数の外挿点を展
開し、これらの各外挿点について流量、効率を上記の実
測点から予測し、ついでこれらの外挿点の中から目標流
量に近く且つ高効率の外挿点を選択し、この選択された
外挿点によって決定される上記の入口ガイドベーンおよ
びディフューザベーンの角度に基づき上記遠心圧縮機の
流量を制御することを特徴とする遠心圧縮機の制御方法
When controlling the flow rate in the centrifugal compressor by adjusting the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane, for a centrifugal compressor having variable angle inlet guide vanes and diffuser vanes on the inlet side and the outlet side, respectively, A flow rate characteristic function and an efficiency characteristic function that are functions of the angles of the inlet guide vane and diffuser vane on the vane angle plane determined by the angles of the inlet guide vane and diffuser vane, and give the flow rate and efficiency according to these angles, respectively. After setting in advance, measure the current angle of the above inlet guide vane and diffuser vane,
Regarding these current angles, the vector in the normal direction of the constant flow rate curve determined by the above flow rate characteristic function, which is directed toward the target flow rate, is determined as the first vane angle manipulated variable vector, and the vector in the tangential direction of the constant flow rate curve is determined as the first vane angle manipulated variable vector. After determining the direction in which the efficiency increases as determined by the above efficiency characteristic function as the second vane angle operation amount vector, these first vane angle operation amount vector and second vane angle operation amount vector are to determine a third vane angle operation amount vector, and control the flow rate of the centrifugal compressor based on the angles of the inlet guide vane and diffuser vane determined by the third vane angle operation amount vector, After the difference between the flow rate of the centrifugal compressor and the target flow rate falls within a predetermined value, the actual flow rate and effective efficiency are measured at at least three points by operating the inlet guide vane and diffuser vane, and these Develop multiple extrapolation points for the angles of the inlet guide vane and diffuser vane so as to surround the actual measurement points, predict the flow rate and efficiency for each of these extrapolation points from the actual measurement points, and then calculate these extrapolation points. Select an extrapolation point that is close to the target flow rate and has high efficiency from among the interpolation points, and calculate the flow rate of the centrifugal compressor based on the angles of the inlet guide vane and diffuser vane determined by the selected extrapolation point. 1. A method of controlling a centrifugal compressor.
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