JPS63239398A - Learning control method for centrifugal compressor - Google Patents

Learning control method for centrifugal compressor

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JPS63239398A
JPS63239398A JP6921387A JP6921387A JPS63239398A JP S63239398 A JPS63239398 A JP S63239398A JP 6921387 A JP6921387 A JP 6921387A JP 6921387 A JP6921387 A JP 6921387A JP S63239398 A JPS63239398 A JP S63239398A
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flow rate
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efficiency
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vane
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正躬 小西
Tetsuya Takahashi
哲也 高橋
Kayako Oomura
大村 佳也子
Yoshiteru Fukao
深尾 吉照
Hiroshi Terai
博 寺井
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable the changes of conditions and secular changes to be automatically followed up, by correcting the parameter value on a characteristic function, when the difference between the predicted value of flow rate, efficiency and the actual value is greater than a prescribed value, so that the predicted value can approach the actual value. CONSTITUTION:Based on the characteristic function in which flow rates and efficiencies are predetermined, a control unit 28 determines respective vane angle operating quantities for inlet guide vanes 11 through 14, and diffuser vanes 15 through 18, and based on these operating quantities a centrifugal compressor 1 is controlled. In this case, after parameter values for setting these characteristic functions have been set, flow rate and efficiency are actually measured and predicted. And when the difference between the predicted value and the actually measured value is greater than a prescribed value, the parameter value is corrected on the basis of the calculated parameter correcting value, so as to bring the predicted value close to the actual value, and respective characteristic functions are changed and settings are revised. Thus, the changes of conditions or secular changes are detected as the changes of flow rate and efficiency, and the changes can be automatically followed up.

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
するための学習制御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. The present invention relates to a learning control 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
[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 installed between the compressors 4 and 5.

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。
An intercooler 9 is provided between the compressors 5 and 6, and an intercooler 10 is provided between the compressors 6 and 7.

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[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 centrifugal compression [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。
Further, diffuser vanes (DV) 15 to 18 are provided on the outlet side of the compressors 4 to 7 in each stage.

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。
By adjusting the angles of these diffuser vanes 15 to 18, the volume of air flowing out from each compressor 4 to 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、制御装五23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、第9図に示すような制御手段
が開示されている(特開昭55−60692号公報)。
Conventionally, a control means as shown in FIG. 9 has been disclosed in order to control the multi-stage centrifugal compressor as described above so that a predetermined air capacity (flow rate) can always be obtained with optimum operating efficiency according to various operating conditions. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-60692).

こ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における空気流量、温度、圧力等によ
って表した各種の運転状態に対して最適運転状態を実現
するための操作量として、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、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(ステップSO)。
In this control means, as a manipulated variable for realizing an optimal operating state for various operating states expressed by air flow rate, temperature, pressure, etc. in the entire centrifugal compressor 1 or each stage of compressors 4 to 7, Entrance guide vane 11 for each stage
14 and the angles of the diffuser vanes 15 to 18 are programmed and stored in advance in the storage section of the control device 23 (step SO).

そして、第9図に示すように、制御袋[1123は、セ
ンサ20〜22から状態検出値を受けると、その検出値
から現在の多段遠心圧縮機の運転状態を演算して監視す
る(ステップSL)とともに、その運転状態に対応し、
予め決定しておいた操作プログラム(ベーン角度の組合
せ値)を照合し最適運転効率を実現できるような操作量
を求めて、この操作量を駆動装置19に出力する(ステ
ップS2)。
As shown in FIG. 9, when the control bag [1123 receives the state detection values from the sensors 20 to 22, it calculates and monitors the current operating state of the multistage centrifugal compressor from the detected values (step SL ), and corresponds to its operating condition.
A predetermined operation program (combined values of vane angles) is checked to find a manipulated variable that can achieve optimal operating efficiency, and this manipulated variable is output to the drive device 19 (step S2).

この後、センサ20〜22からの状態検出値をもとに演
算される運転状態が予め求められた最適運転効率状態で
あるか否か判定される(ステップS3)。最適運転効率
状態であると判定されると、その時点で制御を終了し選
択された操作プログラムでのベーン角度を維持する一方
、その運転状態が最適状態ではないと判定されると、選
択された操作プログラムによる制御出力(ベーン角度)
を修正して出力しなおしくステップS4)、状態検出値
から効率が向上したか否かを判定する(ステップ85)
Thereafter, it is determined whether the operating state calculated based on the state detection values from the sensors 20 to 22 is the optimum operating efficiency state determined in advance (step S3). If it is determined that the operating efficiency state is optimal, control is terminated at that point and the vane angle in the selected operating program is maintained. Control output (vane angle) by operation program
correct and re-output (Step S4), and determine whether the efficiency has improved from the detected state value (Step 85).
.

このようにして、各段の運転状態をフィードバックせし
め、予めプログラムされた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の角度の組
合せが最適か否かを監視し、経年変化や性能変化等の運
転状態の変化に対応して常時最適運転効率が得られるよ
うに、操作プログラムにおけるベーン角度の組合せを修
正する制御が行なわれる(ステップS6)。
In this way, the operating status of each stage is fed back, and the inlet guide vanes 11 of each stage are programmed in advance.
14 and diffuser vanes 15 to 18 is optimal or not, and adjust the vanes in the operation program so that the optimal operating efficiency can be obtained at all times in response to changes in operating conditions such as aging and performance changes. Control is performed to correct the combination of angles (step S6).

ところで、多段遠心圧縮機を、各種の運転条件に応じ常
に所定の空気容量を最適運転効率で得られるように制御
するために、上述のごと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の角度を制御する
手段のほかに、従来、第10図に示すような制御手段も
開示されている(特開昭56−66490号公報)。こ
の制御手段は、入口ガイドベーン11〜14およびディ
フューザベーン15〜18の角度を制御する代わりに、
入口ガイドベーン11(第8図参照)の角度と駆動機2
(第8図参照)の回転数とを制御するもので、第10図
に示すように、入口ガイドベーン11のみの角度を調整
する駆動装置19Aと、駆動機2の回転数を検出するた
めの回転数センサ24と、駆動機2の回転数を制御する
ための駆動機制御装置25とがそなえられている。そし
て、遠心圧縮機1全体もしくは各段の圧縮機4〜7にお
ける空気流量、温度、圧力等によって表した各種の運転
状態に対して最適運転状態を実現するための操作量とし
て、入口ガイドベーン11の角度と駆動機2の回転数と
の最適な組合せ値の操作表(吸込流量に対応して、最適
な運転効率を得るための入口ガイドベーン11の角度と
駆動機2の回転数とを与えたもの)を、予め、制御袋E
!23A内の記憶部26にプログラムして記憶させてお
く。
By the way, in order to control the multistage centrifugal compressor so that a predetermined air capacity can always be obtained with optimum operating efficiency according to various operating conditions, the inlet guide vanes 11 to 14 are used as described above.
In addition to means for controlling the angles of the diffuser vanes 15 to 18, a control means as shown in FIG. 10 has also been disclosed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-66490). This control means, instead of controlling the angles of the inlet guide vanes 11-14 and the diffuser vanes 15-18,
Angle of inlet guide vane 11 (see Figure 8) and driver 2
As shown in FIG. 10, there is a drive device 19A that adjusts the angle of only the inlet guide vane 11, and a drive device 19A that controls the rotation speed of the drive machine 2 (see FIG. 8). A rotation speed sensor 24 and a drive machine control device 25 for controlling the rotation speed of the drive machine 2 are provided. Then, the inlet guide vane 11 is used as a manipulated variable to realize the optimum operating state for various operating states expressed by air flow rate, temperature, pressure, etc. in the entire centrifugal compressor 1 or the compressors 4 to 7 in each stage. An operation table for the optimal combination of the angle of ) in the control bag E.
! It is programmed and stored in the storage section 26 in 23A.

そして、第10図に示すように、制御装置23Aは、セ
ンサ20〜22.24から状態検出値を受けると、その
検出値から現在の多段遠心圧縮機の運転状態(運転条件
や吸込流量など)を演算して監視する(ステップTl)
とともに、その運転状態に対応し、特に運転条件の変化
によって吸込流量が変化した場合、記憶部26における
操作表に基づいて、R適運転効率を実現できるような操
作量が求められ、その操作量が駆動装置L9Aおよび駆
動機制御袋[25に出力される。
As shown in FIG. 10, when the control device 23A receives the state detection values from the sensors 20 to 22.24, the control device 23A determines the current operating state of the multistage centrifugal compressor (operating conditions, suction flow rate, etc.) based on the detected values. Calculate and monitor (step Tl)
In addition, in response to the operating state, especially when the suction flow rate changes due to a change in operating conditions, an operating amount that can realize R-optimal operating efficiency is determined based on the operation table in the storage unit 26, and the operating amount is is output to the drive device L9A and the drive machine control bag [25.

即ち、現時点における駆動機2および入口ガイドベーン
11の操作状態が、記憶部26における操作表と比較さ
れ(ステップT2)、その比較結果から最適運転効率状
態であるか否かが判定さ九る(ステップT3)。
That is, the operating states of the drive machine 2 and the inlet guide vane 11 at the present time are compared with the operating table in the storage unit 26 (step T2), and it is determined from the comparison result whether or not the operating efficiency state is optimal ( Step T3).

このとき、最適運転効率状態であると判定されれば、そ
の時点で制御を終了し操作状態(ベーン角度および回転
数)を維持する一方、最適運転効率状態ではないと判定
されると、入口ガイドベーン11の角度および駆動機2
の回転数が、操作表に基づいて修正された後、得られた
操作量が駆動装置19Aおよび駆動機制御装置25に出
力される(ステップT4)。
At this time, if it is determined that the operating efficiency is optimal, the control is terminated at that point and the operating state (vane angle and rotation speed) is maintained; however, if it is determined that the operating efficiency is not optimal, the inlet guide Angle of vane 11 and driver 2
After the rotation speed is corrected based on the operation table, the obtained operation amount is output to the drive device 19A and the drive machine control device 25 (step T4).

[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、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、または、入口
ガイドベーン11の角度と駆動機2の回転数との組合せ
を予め設定しておかなければならず、このような組合せ
設定のために。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional centrifugal compressor control means as described above, the combination of the angles of the inlet guide vanes 11 to 14 and the angles of the diffuser vanes 15 to 18, or the inlet guide The combination of the angle of the vane 11 and the rotational speed of the drive machine 2 must be set in advance to set such a combination.

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設定
するには膨大なデータを要し、現実には設定不可能と考
えられる。
A considerable trial run period is required before or at the initial stage of operation of the centrifugal compressor, and in particular, setting the optimum combination requires a huge amount of data, which is considered impossible to set in reality.

また、温度、圧力等の検出可能な運転状態以外の要因の
変動によって、最適操作量(最適組合せ)が変化した場
合には、それに対応することができない。
Furthermore, if the optimum operation amount (optimum combination) changes due to changes in factors other than the detectable operating state, such as temperature and pressure, it is not possible to cope with the change.

さらに、遠心圧縮機特性が経年変化により変わってしま
った場合には、予めプログラムした上記組合せでは最適
運転状態を実現できなくなるので、再び上述と同様に試
運転等を行なって組合せを新たに設定しなおさなければ
ならない。
Furthermore, if the characteristics of the centrifugal compressor change due to changes over time, the above combinations programmed in advance will no longer be able to achieve the optimal operating conditions, so it is necessary to perform a trial run as described above again and set a new combination. There must be.

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、状態変化や経年変化に対して自動的に追
従できるようにして、常に最適な運転状態を維持できる
ようにした遠心圧縮機の学習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 makes it possible to automatically follow changes in conditions and changes over time without requiring a test run period or a huge amount of data as described above. The purpose of the present invention is to provide a learning control method for a centrifugal compressor that can always maintain optimal operating conditions.

〔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学習制御方法は、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べく予
め設定された流量特性関数および効率特性関数に基づき
上記の入口ガイドベーンおよびディフューザベーンにつ
いてそれぞれのベーン角度操作量を決定し、決定された
ベーン角度操作量に基づいて遠心圧縮機を制御する方法
において、上記の流量特性関数および効率特性関数を設
定するパラメータ値を予め与えておいてから、上記遠心
圧縮機における流量および効率を実測するとともに上記
の流量特性関数および効率特性関数に基づいて予測し、
流量および効率のそれぞれについて得られた実測値と予
測値とを比較して、これらの実測値と予測値との差が所
定値以上である場合、上記予測値を上記実測値に近づけ
るようなパラメータ修正量を上記の流量特性関数および
効率特性関数のそれぞれについて演算した後、上記パラ
メータ修正量に基づき上記パラメータ値を修正して上記
の流量特性関数および効率特性関数をそれぞれ変更し設
定しなおすものである。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the learning control method for a centrifugal compressor of the present invention is such that the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane are adjusted on the vane angle plane determined by the angles of the inlet guide vane and the diffuser vane. The vane angle operation amount for each of the above-mentioned inlet guide vane and diffuser vane is determined based on the flow rate characteristic function and efficiency characteristic function that are set in advance to give the flow rate and efficiency according to these angles. In the method of controlling a centrifugal compressor based on the vane angle operation amount, the parameter values for setting the above-mentioned flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are given in advance, and then the flow rate and efficiency in the above centrifugal compressor are actually measured. and predict based on the above flow rate characteristic function and efficiency characteristic function,
Compare the actual measured values and predicted values obtained for each of flow rate and efficiency, and if the difference between these actual measured values and predicted values is greater than a predetermined value, select a parameter that will bring the predicted value closer to the actual measured value. After calculating the correction amount for each of the above-mentioned flow rate characteristic function and efficiency characteristic function, the above-mentioned parameter values are corrected based on the above-mentioned parameter correction amount, and the above-mentioned flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are respectively changed and set again. be.

[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のはほぼ同様の部分
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が全て同一軸上に配置され動力
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が、第8図に示す多段遠心圧
縮機にも本発明の方法を適用することはできる。
[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. Incidentally, in FIG. 7, the same reference numerals as in FIG. 8 indicate substantially the same parts, so a description thereof will be omitted. However, the seventh
In the multi-stage centrifugal compressor to which the control device of this embodiment shown in the figure is applied, the multi-stage centrifugal compressor shown in FIG. Although different from the compressor, the method of the present invention can also be applied to the multistage centrifugal compressor shown in FIG.

第7図に示すように1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
入ロガイドベーン駆動装W 19 a〜19dにより駆
動されるとともに、ディフューザベーン(DV)15〜
18はそれぞれディフューザベーン駆動装置19a〜1
9h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21.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 multi-stage centrifugal compressor in this embodiment, inlet guide vanes (GV) 11 to 14 are driven by inlet guide vane drive devices W 19 a to 19 d, respectively, and diffuser vane (DV) 15 ~
18 are diffuser vane drive devices 19a to 1, respectively.
9h. Further, as a sensor, a flow rate sensor 20. Temperature sensor 21. 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学習制御方
法を適用する場合について、第1〜6図を用いて説明す
る。まず、制御を開始する前に。
Next, the case where the learning control method of this embodiment is applied to the above-mentioned centrifugal compressor will be explained using FIGS. 1 to 6. First, before you start controlling.

制御袋ff128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Q=f□(α。
Inlet guide vane 11 is stored in the storage section of control bag ff128.
~14 and the angle of the diffuser vanes 15-18 (α
, β), the flow rate characteristic function Q = which is a function of the vane angles (α, β) and gives the flow rate Q and efficiency η according to these vane angles (α, β). f□(α.

β)および効率特性関数η=f2(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4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4図参照)もg=G(α、β)
二〇として予め数学的にモデル化されて設定されている
。なお、流量特性関数f□および効率特性関数f2は、
それぞれ第4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。
β) and efficiency characteristic function η=f2(α, β) are each mathematically modeled and set in advance, and the surging line SL (shaded area in Fig. 4) defines the surging area (shaded area in Fig. 4). (see Figure 4) also g = G (α, β)
It has been mathematically modeled and set in advance as 20. Note that the flow rate characteristic function f□ and the efficiency characteristic function f2 are as follows:
These are shown by dotted lines and solid lines in FIG. 4, respectively, and can be easily determined by selecting appropriate samples and approximating them based on short-term actual machine operation data.

そして、本実施例における学習制御方法では、第1図に
示すように、スへップA2−八8により本発明の特徴と
する学習制御方法を実施した後、ステップA9〜A18
による山登り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の流量を制御している。なお
、後述するように、ステップA19〜A21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A
22〜A24はサージング回避方法を実施するものであ
る。
In the learning control method in this embodiment, as shown in FIG.
The flow rate of the centrifugal compressor 1 is controlled by the control device 28 by implementing a control method called the hill-climbing method. Note that, as described later, steps A19 to A21 are for carrying out the surging elimination method, and step A
22 to A24 implement a surging avoidance method.

遠心圧縮機1の流量を制御する際には、まず、上記の流
量特性関数f1および効率特性関数f2を設定する複数
のパラメータ値Pが与えられている。
When controlling the flow rate of the centrifugal compressor 1, first, a plurality of parameter values P are given to set the flow rate characteristic function f1 and the efficiency characteristic function f2.

本実施例では、以下、効率特性関数f2について説明す
るが、流量特性関数f0も同様に取り扱われる。つまり
、効率ηをf、(α、β、P)として設定する。ここで
、効率特性関数f2の形を、例えば、第2図に示すよう
に、等効率線を楕円として近似し、効率特性関数f2を
α、βの2次式で表す。この場合、パラメータ値Pは、
第2図に示すように、α。、β。、σ□、σ2.θ、C
の6つであり[P=(α。、β。、σ、、σ2.θ c
 ) Tコ、これらによって効率特性関数f2の位置、
大きさ。
In this embodiment, the efficiency characteristic function f2 will be explained below, but the flow rate characteristic function f0 will be treated in the same way. That is, the efficiency η is set as f, (α, β, P). Here, the shape of the efficiency characteristic function f2 is approximated as an ellipse with equal efficiency lines, for example, as shown in FIG. 2, and the efficiency characteristic function f2 is expressed by a quadratic expression of α and β. In this case, the parameter value P is
As shown in FIG. 2, α. ,β. , σ□, σ2. θ,C
There are six [P=(α., β., σ,, σ2.θ c
) T co, by these the position of the efficiency characteristic function f2,
size.

形などが表される。Shape etc. are represented.

このようにして流量特性関数f□および効率特性関数f
2についてパラメータ値Pを予め与えておいてから、目
標流量QF工Nを設定して(ステップAl)、遠心圧縮
機1の流量の学習制御を開始する。この後、まず、流量
センサ20.温度センサ21、圧力センサ22等により
流量Qおよび効率ηを実測するとともに(ステップA2
)、上記の流量特性関数f1および効率特性関数f2に
基づい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の現在角度(α、β)から流量およ
び効率の予測値Q、ηをそれぞれ求める(ステップA3
)。
In this way, the flow rate characteristic function f□ and the efficiency characteristic function f
After giving the parameter value P for 2 in advance, the target flow rate QFN is set (step Al), and learning control of the flow rate of the centrifugal compressor 1 is started. After this, first, the flow rate sensor 20. The flow rate Q and efficiency η are actually measured using the temperature sensor 21, pressure sensor 22, etc. (Step A2
), the predicted values Q and η of the flow rate and efficiency are determined from the current angles (α, β) of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18, respectively, based on the above flow rate characteristic function f1 and efficiency characteristic function f2 ( Step A3
).

そして、流量および効率のそれぞれについて得られた実
測値Q、ηと予測値ゐ、θとを比較しくステップA、 
4. )、これらの実測値Q、ηと予測値6、δとの差
+q−c>+または1η−1が、それぞれ所定値ε1.
ε2以上であるか否かを判定する(ステップA5)。判
定の結果、所定値L1T F2よりも小さければ、以下
のステップ八6〜A8をとばして山登り法へ移る一方、
所定値fil F2以上であれば、ステップ八6〜A8
により、(:)>Q。
Then, in step A, compare the actual measured values Q, η obtained for the flow rate and efficiency with the predicted values 2, θ.
4. ), the difference +q−c>+ or 1η−1 between the measured values Q, η and the predicted values 6, δ is the predetermined value ε1.
It is determined whether ε2 or more (step A5). As a result of the determination, if it is smaller than the predetermined value L1T F2, the following steps 86 to A8 are skipped and the process moves to the mountain climbing method, while
If the predetermined value fil F2 or more, steps 86 to A8
Therefore, (:)>Q.

う〉ηのときは予測値Qrnが小さくなるように各特性
関数f□t Lにおけるパラメータ値Pを修正し、Q 
< Q r q <ηのときは予測値6.万が大きくな
るようにパラメータ値Pを修正する。
When 〉η, the parameter value P in each characteristic function f□tL is corrected so that the predicted value Qrn becomes small, and Q
When < Q r q < η, the predicted value is 6. The parameter value P is corrected so that the number of times is increased.

つまり、まず、ステップ八6において、パラメータ値P
を変化させたときの予測値うへの影響係数が、af、C
α、β、P)/aPを演算して求められる。本実施例で
は、 であり、例えば、af2/aα。〉0であるならば、α
。を増加させることによって予測値のを増加させること
ができる。従って、影響係数af27aPによって、パ
ラメータ値Pをどちらの方向へ修正すれば、予測値うと
実測値ηとの差を小さくできるかを判断することができ
る。
That is, first, in step 86, the parameter value P
The influence coefficient on the predicted value when changing is af, C
It is obtained by calculating α, β, P)/aP. In this example, for example, af2/aα. 〉0, then α
. The predicted value can be increased by increasing . Therefore, it is possible to determine in which direction the parameter value P should be modified to reduce the difference between the predicted value and the actual value η, using the influence coefficient af27aP.

次に、予測値のと実測値ηとの差および影響係数af、
/aPに基づき、パラメータ修正量ΔFを次式(1)の
ように求める(ステップA7)。
Next, the difference between the predicted value and the measured value η and the influence coefficient af,
/aP, the parameter correction amount ΔF is determined as shown in the following equation (1) (step A7).

ここで、Kは修正のためのゲイン行列で、最も簡単には
正の数のに□〜に、を対角成分とする6X6の対角行列
として予め与えておく。
Here, K is a gain matrix for correction, which is most simply given in advance as a 6×6 diagonal matrix whose diagonal components are positive numbers □~.

そして、上式により求められたパラメータ修正量ΔPに
基づき、パラメータ値PをP+ΔFと修正することによ
り、効率特性関数fi(流量特性関数f1についても同
様)を変更し設定しなおす(ステップA8)。
Then, the efficiency characteristic function fi (the same applies to the flow rate characteristic function f1) is changed and reset by correcting the parameter value P to P+ΔF based on the parameter correction amount ΔP determined by the above formula (step A8).

なお、効率特性関数f2の形を常に物理的に妥当な形に
保つために、各パラメータα。、β。、σ1゜σ2T”
lcに対して許容範囲を設定しておき、パラメータ値P
の各位がその範囲を越えないようにしてもよい。例えば
、パラメータCに対して、c win≦C≦a max
という制限を設定しておき、上記のパラメータ値Pめ修
正によって、c)cmaxとなる場合には、CをQ U
aaXに修正し、設定された範囲を越えないようにする
In addition, in order to always keep the shape of the efficiency characteristic function f2 in a physically valid shape, each parameter α. ,β. ,σ1゜σ2T”
Set a tolerance range for lc, and set the parameter value P
may not exceed that range. For example, for parameter C, c win≦C≦a max
If the above-mentioned modification of the parameter value P results in c)cmax, then C is set as QU
Correct it to aaX so that it does not exceed the set range.

上述のようにして、状態を学習し流量特性関数f1およ
び効率特性関数f2の変更設定を行なった後に、山登り
法によるベーン角度制御を実施する即ち、まず、入口ガ
イドベーン11〜14およびディフューザベーン15〜
18あ現在角度(α。
After learning the state and changing the flow rate characteristic function f1 and the efficiency characteristic function f2 as described above, vane angle control is performed using the hill climbing method. ~
18A current angle (α.

β)を測定する(ステップA9)。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
A10)、サージング領域内にある場合[G(α、β)
<Oのとき]には後述するステップA19に移る。一方
、サージング領域内にない場合には次のステップAll
へ移る。このとき、上記ベーン角度(α、β)における
現在流量QNowは、予め設定された流量特性関数f□
により予測する。
β) is measured (step A9). Then, from the measured vane angle (α, β), it is determined whether or not this current angle is within a preset surging region (Step A10). If it is within the surging region, [G(α, β)
<When O], the process moves to step A19, which will be described later. On the other hand, if it is not within the surging area, the next step All
Move to. At this time, the current flow rate QNow at the vane angle (α, β) is determined by a preset flow rate characteristic function f□
Predict by

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QFIN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fL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、この等流量曲線の法線方
向(af、/aα、af□/aβ)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(Δα1.Δβ1)として求める。
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 QFIN is determined as follows. In other words, the constant flow rate curve Q(
α, β) - QNow, the target flow rate QFIN in the normal direction of this equal flow rate curve (af, /aα, af□/aβ)
If the vane angle (α, β) is driven in the direction toward the side, the shortest operation path can be obtained, so this normal direction vector, which is directed toward the target flow rate QFIN, is the first vane angle operation amount vector (Δα1 .Δβ1).

ここで、ベーン角度操作量ベクトル(Δα□、Δβ□)
に基づいて修正される流量をΔQとすると、 ΔQ=(af、/aα)Aa、+(af、/aβ)A1
3、・・・・(2) と表され、ベーン角度操作量Δα1.Δβ1は、目標流
量Q FINと現在流量Q Nowとの差に比例するの
で、上記法線方向も考慮すると、 ・・・・(3) として、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα、。
Here, the vane angle operation amount vector (Δα□, Δβ□)
Letting the flow rate corrected based on ΔQ, ΔQ=(af,/aα)Aa, +(af,/aβ)A1
3, ... (2), and the vane angle operation amount Δα1. Since Δβ1 is proportional to the difference between the target flow rate Q FIN and the current flow rate Q Now, considering the above normal direction, ...(3) The first vane angle operation amount vector (Δα,

Δβ、)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。
Δβ, ) can be obtained. Note that K means a tuning parameter.

このようにして、ステップAllにおいて第1のベーン
角度操作量ベクトル(Δα0.Δβ、)が求められた後
、現在のベーン角度(α、β)が第4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
A12)。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0に近
い正の値]には後述するステップA22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
A13に移る。
In this way, after the first vane angle operation amount vector (Δα0.Δβ,) is obtained in step All, the current vane angle (α, β) is in the vicinity of the surging line SL shown in FIG. It is determined whether or not (step A12). Then, if it is in the vicinity of the surging line SL [when G (α, β) <ea; however, eQ is a positive value close to 0], the process moves to step A22, which will be described later, while if it is not in the vicinity of the surging line SL Then, the process moves to the next step A13.

ステップA13においては、目標流量QF工N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(Δα□、Δβ、)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All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)=ηNOWに
ついて、この等効率曲線の法線方向(af、/aα、a
f2/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。
In step A13, the efficiency is increased without changing the flow rate with respect to the first vane angle operation amount vector (Δα□, Δβ,) determined to approach the target flow rate QF engineering N by the shortest path. The second vane angle operation amount vector (Δα2°Δβ2) is determined so that In other words,
As in the case of flow rate control in step All described above,
The current vane angle (
Regarding the iso-efficiency curve η(α, β)=ηNOW in α, β), the normal direction of this iso-efficiency curve (af, /aα, a
f2/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.

ここで、第2のベーン角度操作量ベクトル(Δα2゜Δ
β2)に基づいて改害される効率Δηは、Δη=(c’
 f z / acc ) A αz + (δf、/
aβ)Δβ2・・・・(4) 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、(2)式
より、 (af 、/aa)A a、+caf 、/aβ)Δβ
、=0・・・・(5) 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、(4)。
Here, the second vane angle operation amount vector (Δα2゜Δ
The efficiency Δη modified based on β2) is Δη=(c'
f z / acc ) A αz + (δf, /
aβ)Δβ2...(4) 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 (2), (af , /aa)A a, +caf , /aβ)Δβ
,=0...(5) The vane angle operation amount Δα2. Determine Δβ2. That is, the tangential direction vector of the above-mentioned constant flow rate curve is such that the improvement efficiency Δη>0 is given by (4).

(5)式から求めると、 ・・・・(6) 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 (5), 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;〜ル(Δα□、
Δβ□)および第2のベーン角度操作量ベクトル(Δα
2.Δβ2)を加算することにより、流量を目標流量Q
F工N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.Δβ3)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A14)。
Then, the first vane angle operation amount vector;~le(Δα□,
) and the second vane angle operation amount vector (Δα
2. By adding Δβ2), the flow rate becomes the target flow rate Q
A third vane angle operation amount vector (Δα3.Δβ3) that can improve efficiency while approaching the F-engine N is determined and output as a vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) (step A14).

つまり、下記(7)式に基づく演算を行なう。That is, calculations based on the following equation (7) 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賊えている場合
があるので、ベーン角度操作量ΔαまたはΔβを、第5
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A1
5)。
If Δβ exceeds the maximum allowable operating amount of the inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18, that is, the angle that can be driven at one time may be exceeded, so the vane angle operating amount Δα or Δβ , the fifth
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 A1
5).

さらに、このステップA15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。
Furthermore, when the vane angle (α, β) is driven based on the vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) obtained up to step A15, the new vane angle ( 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。
When it is determined that β+Δβ) falls within the surging region, this vane angle operation amount vector (Δα.

Δβ)の大きさを縮小して出力する(ステップA16)
Δβ) is reduced and output (step A16)
.

このようにして得られたベーン角度操作量ベク1−ル(
Δα、Δβ)に基づいて制御装置28から駆動袋[19
a〜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A17)。
The vane angle operation amount vector 1- (
The drive bag [19
Output a control signal to a to 19h and inlet guide vane 11
14 and diffuser vanes 15 to 18 are driven and controlled (step A17).

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A18)、到達していない場合には再びステップ
A2に戻り学習制御および山登り法によるベーン角度制
御を続行する一方、目標流量Q FINの近傍に到達し
たと判断された場合にはその時点で流量制御を終了する
。ここで、ステップA18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 the flow rate changed by one or more vane drive controls has reached the vicinity of the target flow rate QFN (Step A18), and if it has not reached it, the process returns to Step A2 again and the learning control and hill climbing method are performed. While the vane angle control is continued, if it is determined that the flow rate has reached the vicinity of the target flow rate QFIN, the flow rate control is terminated at that point. Here, the determination method in step A18 is as follows.

(i)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工から現在流量を予測し、この予測値Qと目標流量
QFINとを比較して1両者の差が一定値Ea以内、即
ち、 IQ−Qr工N1≦ε3 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。
(i) Based on the current vane angle (α, β) obtained by the vane drive control described above, the current flow rate is predicted from a preset flow rate characteristic function f, and this predicted value Q and the target flow rate QFIN are If the comparison shows that the difference between the two is within a certain value Ea, that is, IQ-QrN1≦ε3, it is determined that the target flow rate has reached the vicinity of QFN.

(n)ベーン角度操作量Δα、Δβが、1Δα1≦ε。(n) The vane angle operation amounts Δα and Δβ are 1Δα1≦ε.

かつ1Δβ1≦ε、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QF工Nの近傍に到達した
と判断する。
And when 1Δβ1≦ε (when the operation is no longer performed), it is determined that the target flow rate QF engineering N has been reached.

(ni)ベーン角度操作量Δα、Δβが、Δα +(Δ
β)2≦ε。
(ni) The vane angle operation amounts Δα and Δβ are Δα + (Δ
β) 2≦ε.

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

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QF工N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 reaches near the target flow rate QFN and achieves high efficiency.

さて、次にステップA19〜A21によるサージング解
消方法およびステップA22〜A24にサージング回避
方法について説明する。まず、ステップAIOにおいて
現在のベーン角度(α。。
Next, the surging elimination method in steps A19 to A21 and the surging avoidance method in steps A22 to A24 will be explained. First, in step AIO, the current vane angle (α.

β0)がサージング領域内にあるとCG(α、β)く0
のときコ判定された場合には、第6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S L[g =G(α、β)=O]の法
線方向Ca g /aα、ag/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(Δα4.Δβ、)として求
める。ここで、操作量は境界線G(α、β)=0と現在
のサージング関数値G(α。、β。)との差に比例する
ので。
When β0) is within the surging region, CG(α, β) is 0
If it is determined that , the shortest operation route to eliminate surging is naturally the surge line S L [g = G (α, β) = O], as shown in Fig. 6 (a). Since the normal direction Ca g /aα, ag/aβ) is the direction toward the outside of the surging region, this normal direction vector, which is toward the outside of the surging region, is the vane angle operation amount vector for surging cancellation (Δα4.Δβ , ). Here, the amount of operation is proportional to the difference between the boundary line G (α, β)=0 and the current surging function value G (α., β.).

・・・・(8) として、サージング解消用ベーン角度操作量ベクトル(
Δα1.Δβ4)を求め(ステップA19)、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A20)。
...(8) As the vane angle operation amount vector for eliminating surging (
Δα1. Δβ4) is obtained (step A19) and output as a vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) (step A20).

そして、ステップA15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〜
14およびディフューザベーン15〜18の最大許容操
作量を越える場合には、ベーン角度操作量ΔαまたはΔ
βを縮小してがら。
Then, as in the case of step A15, the obtained vane angle operation amounts Δα and Δβ are
14 and diffuser vanes 15 to 18, the vane angle operation amount Δα or Δ
While reducing β.

駆動装置19a〜19hへ制御信号を出力して。Output a control signal to the drive devices 19a to 19h.

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A21)。この後
、再びステップA9へ戻りステップAIO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A19〜A21の手順を繰り返す。
The inlet guide vanes 11 to 14 and the diffuser vanes 15 to 18 are driven and controlled (step A21). After this, the process returns to step A9 again, and in step AIO it is determined whether or not the current position is within the surging area, and the vane angle (
The above-described steps A19 to A21 are repeated until α, β) are outside the surging region.

また、ステップA12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Oに近い正の値]判
定された場合には、まず、ステップAllにより求めら
れた第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα1.Δβ□
)が、第6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A22)、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A13およびA14をとば
して、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δα、。
Further, in step A12, the current vane angle (α
, β) is near the surging line SL, [G(α
, β) <ea; where eQ is a positive value close to O], first, the first vane angle operation amount vector (Δα1.Δβ□
) is heading into the surging region as shown in FIG. Skipping steps A13 and A14, the first vane angle operation amount vector (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A24)ステップA15
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。
Δβ, ) is directly converted into the vane angle manipulated vector (Δα,
Δβ) Step A24) Step A15
By moving to , it is possible to quickly avoid the vicinity of the surging line SL without considering efficiency improvement.

一方、ステップA22において、第1のベーン角度操作
量ベクトル(Δα□、Δβ1)が、第6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(Δα4.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(Δα5.Δβ
5)を求めて。
On the other hand, in step A22, if it is determined that the first vane angle operation amount vector (Δα□, Δβ1) 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 (Δα4.Δβ1) in this way, the vane angle operation amount vector for surging avoidance along the surging line (Δα5.Δβ
5) 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トルをn
Qとすると。
Avoid surging. Here, the unit vector in the normal direction of the surging line SL heading into the surging area is n
Let's say Q.

・・・・(9) であり、この(9)式を用いて第1のベーン角度操作量
ベクトル(Δα1.Δβ1)から次式(10)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(Δα
5.Δβ、)が求められる。
...(9), and using this equation (9), the surging avoidance vane angle operation amount vector ( Δα
5. Δβ, ) is calculated.

・・・・(10) であり、に、はチューニングパラメータである。...(10) , and are tuning parameters.

このようにして、第1のベーン角度操作量ベクトル(Δ
α1.Δβi)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A23)、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A24)
ステップA15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
α1. Δβi) to the surging avoidance vane angle operation vector (Δα1.
Δβ, ) is determined (step A23), and this vane angle operation amount vector (Δα6.Δβ,) is output as a vane angle operation amount vector (Δα, Δβ) (step A24).
By moving to step A15, 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A15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 after step A15 is as described above, the explanation thereof will be omitted.

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、スへップA2−八8により修正
を施されたベーン角度平面上の流量特性関数fiおよび
効率特性関数f2のマツプに従って、目標流量QPIN
への流量制御が行なわれるのである。
As described above, while eliminating or avoiding surging, according to the map of the flow rate characteristic function fi and the efficiency characteristic function f2 on the vane angle plane corrected in step A2-88 by the hill climbing method, Target flow rate QPIN
The flow rate is controlled.

以上のように、本実施例によれば、運転開始時に流量特
性関数f□および効率特性関数f2を与えておけば、そ
の後は、従来のように変化が生じた場合に試運転等を行
なうことなく、状態変化あるいは経年変化を各センサ2
0〜22等により流量。
As described above, according to this embodiment, if the flow rate characteristic function f□ and the efficiency characteristic function f2 are given at the start of operation, thereafter, there is no need to perform a trial run etc. when a change occurs as in the conventional case. , each sensor 2 detects state changes or changes over time.
Flow rate by 0-22 etc.

効率の変化として検出し自動的にその変化に追従するこ
とができるので、山登り法によって常に最適な運転状態
を維持できるのである。また、オンラインで検出するこ
とのできない状態による影響に対しても、流量および効
率さえ実測できれば。
Since changes in efficiency can be detected and automatically followed, optimal operating conditions can always be maintained using the hill-climbing method. In addition, if we can actually measure the flow rate and efficiency, we can overcome the effects of conditions that cannot be detected online.

流量特性関数f1および効率特性関数f2の変化を修正
でき、常に最適な運転状態を維持できる。
Changes in the flow rate characteristic function f1 and the efficiency characteristic function f2 can be corrected, and optimum operating conditions can be maintained at all times.

例えば、運転開始時に予め設定した効率特性関数f2が
第3図(a)に示すようなものであるときに、気温が低
下して実際の遠心圧縮機特性が第3図(c)に示すよう
に変化したとすると、本実施例によれば、ステップA2
〜A8による学習によって、効率特性関数f2を第3図
(b)に示すように修正することができるのである。
For example, when the efficiency characteristic function f2 set in advance at the start of operation is as shown in Fig. 3(a), the temperature drops and the actual centrifugal compressor characteristics become as shown in Fig. 3(c). According to this embodiment, step A2
By learning through A8, the efficiency characteristic function f2 can be modified as shown in FIG. 3(b).

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゛、ロガイド
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. In addition, the entrance guide vane 11~
14 and the angles of the diffuser vanes 15 to 18 are set using a set of dimensionless inputs, logarithmic vane angles, and vane angles such that the operating flow rate of the centrifugal compressors 4 to 7 in each stage has a similar operating flow rate at 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 dimensional 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、気温、圧力、湿度等の運転状態や遠心圧縮機特性
が変動していると思われる場合には、上記実施例のステ
ップA2〜A8による学習制御方法により運転中にパラ
メータ値Pを修正しながら制御を行なうのがよいが、遠
心圧縮機特性が充分に安定しており、安定状態における
実測値が充分に得られた場合には、それらの蓄積された
データを基に最小二乗法等を用いて新たにパラメータ値
Pを計算しなおしてもよい。
In addition, if the operating conditions such as temperature, pressure, humidity, etc. or centrifugal compressor characteristics are thought to be changing, the parameter value P is corrected during operation using the learning control method in steps A2 to A8 of the above embodiment. However, if the characteristics of the centrifugal compressor are sufficiently stable and sufficient measured values under stable conditions have been obtained, it is better to perform control using the least squares method etc. based on the accumulated data. The parameter value P may be newly calculated by using the parameter value P.

さらに、異常データによる誤った学習を避けるために、
予測値と実測値との差が極端に大きくなった場合には、
そのデータを用いないようにしたり、または装置に異常
が発生したと判断するようにしてもよい。
Furthermore, to avoid erroneous learning due to abnormal data,
If the difference between the predicted value and the actual value becomes extremely large,
The data may not be used, or it may be determined that an abnormality has occurred in the device.

また、上記実施例では1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ほか1本実施例の方法
は流量制御だけでなく圧力制御にも適用できる。
Furthermore, although the above embodiment shows the case where the method of the present invention is applied to a multi-stage centrifugal compressor, the method of the present embodiment can also be applied to a single-stage centrifugal compressor in the same way. It can be applied not only to flow control but also to pressure control.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、流量特性関数および
効率特性関数によりそれぞれ予測される流量、9h率と
、実測した流量、効率とをそれぞれ比較して、これらの
予測値と実測値との差が所定値以上であれば、上記予測
値が上記実測値に近づくように上記の流量特性関数およ
び効率特性関数についてのパラメータ値を修正するよう
に構成したので、運転開始時に流量特性関数および効率
特性関数を与えてしまえば、その後は、従来のように変
化が生じた場合に試運転等を行なうことなく、状態変化
あるいは経年変化を流量、効率の変化として検出し自動
的にその変化に追従することができるのであり、常に最
適な運転状態を維持できる効果ある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the flow rate and 9h rate predicted by the flow rate characteristic function and the efficiency characteristic function are compared with the actually measured flow rate and efficiency, respectively, and these predicted values are calculated. If the difference between the actual value and the measured value is greater than or equal to a predetermined value, the parameter values for the flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are corrected so that the predicted value approaches the actual measured value. Once the flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are given, the system automatically detects state changes or secular changes as changes in flow rate and efficiency, without having to perform test runs when changes occur as in the past. It is possible to follow these changes and has the effect of always maintaining optimal operating conditions.

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

第1〜7図は本発明の一実施例としての遠心圧縮機の学
習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図はその効率特性関数についてのパラメータ値を
説明するためのグラフ、第3図(a)〜(Q)は本発明
の方法の作用を説明するための数値計算例を示すグラフ
、第4図は予め設定される流量特性関数、効率特性関数
およびサージングラインのモデル例を示すグラフ、第5
図はそのリミッタ関数の例を示すグラフ、第6図(a)
はサージング解消方法を説明するためのグラフ、第6図
(b)はサージング回避方法を説明するためのグラフ、
第7図は本実施例の方法を適用する遠心圧縮機を示すブ
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
手段を説明するためのフローチャート、第10図は他の
従来の遠心圧縮機の制御手段を説明するためのフローチ
ャートである。 図において、1−遠心圧縮機、11〜14・−人口ガイ
ドベーン、15〜18−ディフューザベーン、19a〜
19d−人口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、24−回転数センサ、27・−湿度センサ、2
8−制御装置。 第  2  図 f(叱β) =(C(−((・・β−β・)(至)爲コ獣誌寝謂伽士
)・CN4図 第5図 第6図 (G) β (b) 第71!O tu 12 kQi 2今2’ 第SI!I 第9因
Figures 1 to 7 show a learning control method for a centrifugal compressor as an embodiment of the present invention. Figure 1 is a flowchart, and Figure 2 is a diagram for explaining parameter values for the efficiency characteristic function. Graphs, FIGS. 3(a) to (Q) are graphs showing numerical calculation examples for explaining the effects of the method of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing preset flow rate characteristic functions, efficiency characteristic functions, and surging line Graph showing model example, 5th
The figure is a graph showing an example of the limiter function, Figure 6 (a)
is a graph for explaining a method for eliminating surging, and FIG. 6(b) is a graph for explaining a method for avoiding surging.
FIG. 7 is a block diagram showing a centrifugal compressor to which the method of this embodiment is applied, FIG. 8 is a block diagram showing a conventional general multi-stage centrifugal compressor, and FIG. 9 is a block diagram showing a conventional centrifugal compressor. Flowchart for explaining control means. FIG. 10 is a flowchart for explaining control means for another conventional centrifugal compressor. In the figure, 1-centrifugal compressor, 11-14--population guide vane, 15-18-diffuser vane, 19a-
19d-Population guide vane drive device, 19f-19h-
Diffuser vane drive. 20-flow rate sensor, 21.-temperature sensor, 22.-pressure sensor, 24-rotation speed sensor, 27.-humidity sensor, 2
8-Control device. Fig. 2 f (praise β) = (C (-((・・β−β・)(to) 爲こ Beast Magazine Sleeping)・CN4 Fig. 5 Fig. 6 (G) β (b) 71st!O tu 12 kQi 2 now 2' SI!I 9th cause

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
れぞれ与えるべく予め設定された流量特性関数および効
率特性関数に基づき上記の入口ガイドベーンおよびディ
フューザベーンについてそれぞれのベーン角度操作量を
決定し、決定されたベーン角度操作量に基づいて上記遠
心圧縮機を制御する方法において、上記の流量特性関数
および効率特性関数を設定するパラメータ値を予め与え
ておいてから、上記遠心圧縮機における流量および効率
を実測するとともに上記の流量特性関数および効率特性
関数に基づいて予測し、流量および効率のそれぞれにつ
いて得られた実測値と予測値とを比較して、これらの実
測値と予測値との差が所定値以上である場合、上記予測
値を上記実測値に近づけるようなパラメータ修正量を上
記の流量特性関数および効率特性関数のそれぞれについ
て演算した後、上記パラメータ修正量に基づき上記パラ
メータ値を修正して上記の流量特性関数および効率特性
関数をそれぞれ変更し設定しなおすことを特徴とする遠
心圧縮機の学習制御方法。
For a centrifugal compressor that has variable-angle inlet guide vanes and diffuser vanes on the inlet and outlet sides, respectively, the angles of these inlet guide vanes and diffuser vanes on the vane angle plane determined by the above angles of the inlet guide vanes and diffuser vanes. Determining the vane angle operation amount for each of the above-mentioned inlet guide vane and diffuser vane based on a flow rate characteristic function and an efficiency characteristic function that are a function of angle and are preset to give flow rates and efficiency according to these angles, In the method of controlling the centrifugal compressor based on the determined vane angle operation amount, parameter values for setting the flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are given in advance, and then the flow rate and efficiency in the centrifugal compressor are controlled. are measured and predicted based on the above flow rate characteristic function and efficiency characteristic function, and the actual and predicted values obtained for flow rate and efficiency are compared to determine the difference between these measured values and predicted values. If the value is greater than or equal to the predetermined value, the parameter correction amount that brings the predicted value closer to the actual measured value is calculated for each of the flow rate characteristic function and the efficiency characteristic function, and then the parameter value is corrected based on the parameter correction amount. A learning control method for a centrifugal compressor, characterized in that the above-mentioned flow rate characteristic function and efficiency characteristic function are respectively changed and reset.
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