JPS63295883A - 圧縮機の台数制御方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は複数台の圧縮機を、負荷の変動に対して過不
足なく選択して運転する台数制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第７図は、複数台の圧縮機が吐出する圧縮空気を集合し
たのち負荷に供給するシステム、例えば、特開昭５９−
６００８４号公報に記載されているようなシステムの１
例を示したものである。同図において、１１．１２．１
３、・・・ＩＮは圧縮機、２１．２２．２３、・・・２
Ｎは圧縮機を駆動する駆動モータ、３１３２．３３、・
・・３Ｎは個別制御装置（起動／停止装置）であって、
台数制御装置４０から送出される各圧縮機１１．１２、
・・・ＩＮに対する起動／停止指令Ｓ。

、Ｓ２、・・・ＳＩＮを受けて、それぞれ駆動モータ２
１．２２、・・・２Ｎの起動／停止制御を行う。各圧縮
機１１．１２、・・・ＩＮが吐出する圧縮空気は個別配
管５を経由し母管６を通してレシーバタンク７に集めら
れ、８亥レシーバタンク７から負荷配管８を通して負荷
９ａ、９ｂ、９ｃに供給される。１０は圧力検出器であ
って、レシーバタンク７内の圧力（吐出圧力）Ｐｏを検
出してアナログ圧力信号を台数制御装置４に送出する。

また、１０１．１０２．１０３、・・・ＩＯＮは吸い込
み圧力検出器であって、圧縮器１１．１２．１３、・・
・ＩＮの吸い込み圧力ｐＨ，Ｐｓｚｌ、・・・Ｐ、アを
検出して台数制御装置４０に送出する。

この台数制御装置４０は、供給可能風量を段階的に区分
してランク付けし、各ランク毎に運転される圧縮器の台
数もしくは組み合わせを規定したランクテーブルをメモ
リに格納しており、負荷使用風ｆｆ１（消費風量）が急
減したことにより、吐出圧力Ｐｏが、第８図（ａ）に示
すように上限設定圧力Ｐ、まで上昇した場合、上限設定
圧力Ｐｏに達した時点ｔ２で、総吐出風量において現在
のランクより低い下位のランクを選択し、ランクダウン
指令を発生して、現在のランクに属する稼働中の圧縮機
のうち下位のランクに属さない圧縮機の運転を停止させ
るか、或いは、現在稼働している全圧縮機の運転を停止
させて別の圧縮機を起動させ、また、逆に、負荷使用量
が増加したことにより、吐出圧力が第８図（ｂｌに示す
ように下限設定圧力ＰＬまで低下した場合には、総吐出
風量において現在のランクより高い高位のランクを選択
し、ランクアップ指令を発生して、高位ランクに属する
が現在稼働していない圧縮機を起動させるが、或いは、
現在稼働している全圧縮機の運転を停止させて別の圧縮
機を起動させる台数制御を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の台数制御は、吐出圧力Ｐ。

を監視し、該吐出圧力Ｐｏが圧力制御範囲Ｐ）ｌ〜ＰＬ
を外れたことをリアルタイムで検出して、吐出圧力Ｐｏ
を圧力制御範囲Ｐ、〜Ｐ、内に追い込むように圧縮機の
台数もしくは組み合わせを変更するものであるが、周知
の通り、圧縮機はその起動停止に時間がかかるので、上
記ランクダウン指令或いはランクアップ指令を与えても
、吐出圧力Ｐｏはこれら指令後も、しばら（の間は、指
令時の上昇或いは下降傾向を続ける。

このため、上記台数制御方法は負荷変動中が小さい場合
には有効であるが、負荷が、太き（変化する場合には適
用することができない。第９図は、ある工場における１
日の負荷パターン（消費風量パターン）を示したもので
、昼休み中は負荷の殆どが休止されるため、昼休みに入
ると、供給風量を大幅に引き下げ、昼休みが終わる直前
に、供給風量を大幅に立ち上げる必要があるが、供給風
量のこのような大幅で短時間での立ち上げには、運転す
る圧縮機台数或いは組み合わせの大幅な変更を要するの
で、上記従来の台数制御方法では対処できないという問
題があった。

この発明は上記問題を解消するためになされたもので、
大幅で、かつ、短時間に起こる消費風量の変化に対して
も自動的に対処することができる圧縮機の台数制御方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、第１の発明では、
消費風量パターンを自己学習させ、現在から所定時間後
までの先に学習した消費風量パターンを監視して該消費
風量パターンのなかの最大学習消費風量を目標風量とし
て設定し、供給可能風量が該目標風量を充足するランク
を選定して該ランクに属する圧縮機を運転するようにし
、第２の発明では、上記所定時間後の学習消費風量が現
在学習消費風量に対して所定量以上に不足する場合には
現在設定されている目標風量に代えて上記所定時間後の
学習消費風量を目標風量として更新設定し、起動もしく
は容量調整により、更新された上記目標風量に対する不
足風量を満足する圧縮機の台数もしくは組み合わせを選
定し、上記所定時間が経過するまでに、選定された上記
圧縮機の起動もしくは容ｉｔ調整をスケジュールに従い
完了させる構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、学習消費風量パターンに基づいて、所定
時間後の目標風量が設定され、該目標風量を参照してラ
ンクが選定され、目標風量がある範囲を超えて大きくな
った場合には、供給可能風量が該目標風量を充足するに
足る圧縮機が選定され、これら圧縮機は上記所定時間経
過前に起動もしくは容量調整が完了するようにスケジュ
ール運転されるので、消費風量が大幅で、かつ短時間に
変化するような場合でも、吐出圧力の過上昇、過低下を
招くことなく、対処させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、１は消費風量演算部、２は消費風量学
習部、３は学習風量監視部、４０は台数制御部、５０は
データベースである。

以下、この実施例の動作を第２図に示すフローを参照し
て説明する。

消費風量演算部１は、圧力検出器１０が送出する吐出圧
力Ｐａを所定時間間隔ｔ、でサンプリングして取り込む
とともに吸込み圧力信号検出器１０１．１０２．１０３
、・・・ＩＯＮが送出する吸込み圧力ＰＳｒｓＰ５ｚ、
ｐｓ’ａ、・・’Ｐ３ｎをサンプリングして取り込んで
、下記式に従い消費風量Ｑ。ｉを演算する。

Ｓ Σｑ、、−Ｍ、：現在ランクＮにおけう総供給可能風量
Ｑｔｓ ｑ、７：現在ランクＮが規定する圧縮機の定格風量 Ｍ７　：稼働率 ＬＳ：サンプリング期間 ■　：レシーバタンク７の容量 Ｐｉ　：今回サンプリング吐出圧力 Ｐｉ−１’前回サンプリング吐出圧力 に：定数 消費風量学習部２は、上記消費風量演算部１の演算結果
を所定時間間隔でサンプリングして格納し、現在時刻ｔ
８において消費風量演算部１が演算した消費風量Ｑ。、
を学習した場合、該消費風量（以下、現在学習消費風量
Ｑ、、、という）により、先に学習している、例えば、
１週間前の同時刻の消費風量を平均値修正する。

学習風量監視部３は、消費風量学習部２から、現在学習
風量Ｑ７゜１から所定時間Ｔ後の学習消費風ｆｆｉ　Ｑ
　ｔ　ｔまでの学習消費風量パターンを監視し、消費風
量学習部２が学習する毎に、 （１）所定時間Ｔ後までの消費風量パターンにおける最
大学習消費風量をピックアップして該最大学習消費風量
ＱＴ、ＡＸを目標風量Ｑ、Ａとしてデータベース５０に
登録する。

台数制御部４０はこの目標風量Ｑ１に対応するランクを
選定して該ランクに属する圧縮機を起動する。

（２）また、下記式の演算を実行し、 不足風量Ｑ？Ｔ−Ｔ！　＝Ｑ？？　　ＱＴ、・・・・・
・（２）不足風’１Ｑｔｔ−ｔｉ　＞Ｋであり、かつ、
上記所定時間Ｔ後の学習消費風量Ｑ７Ｔが現在目標風景
Ｑ？Ａより大きい場合には、学習消費風−ＩＱア□を目
標風ｆｆｉ　Ｑ　ｒ　ｓとしてデータベースに更新登録
する。但し、条件には、３台以上の追加起動に該当する
風量とする。

目標風量が更新登録されると、台数制御部４０は現在の
ランクが規定するＮ台の圧縮機に加えて（運転機が１台
とする）、運転可能な状態にある圧縮機（停止機、停止
予定機）のうち、定格容量の大きい圧縮機から下記（３
）式を充足する台数、即ち、現在運転機の供給可能風量
Ｑ　ｉ　ｉとの供給可能風量合計ΣＱ、、４が目標風ｆ
ｆｉ　Ｑ　ｔ　ａを満足する台数（例えば、Ｎ−Ｉ＋３
台）の圧縮機を選定する。

ＱＴＡ〈　Σ　Ｑ１五十Σ　Ｑｉ（Ｎ−４や：ｌ、　　
　　・　・　・　・　・　・　（３）ΣＱえ、＋ΣＱｉ
（Ｎ−ｉ＋１１　ｉ　ｊ分後の供給可能風量 この圧縮機の選定が終わると、該圧縮機を順序起動して
その起動が完了する時間を算出し、例えば、１台づつ起
動するとして、その起動完了までの時間を各ｔ１分とす
ると、合計（Ｎ−１ｊ３）ｘｔ、分前に起動開始するよ
う運転スケジュールを指令する。

従って、現在学習風ｍ　Ｑ　ｔ　ｉから所定時間Ｔ後の
学習消費風量Ｑ７Ｔまでの学習消費風量パターンが、第
３図に示すように、Ｔ分後に急増するパターンである場
合には、現在時刻から、（ｔ、　−（Ｎ１＋３）Ｘｔ、
）後に、上記選定された圧縮機のうちの起動順位第１番
目の圧縮機が起動され、時間の経過とともに供給可能風
量は図に点線で締示すように段階的に上昇し、（Ｎ−１
＋３）Ｘｔ、後には、上記（３）式が満足されることに
なる。

運転可能な状態にある圧縮機の定格容量合計が不足して
、上記（３）式の条件が満足されない場合には、学習風
量監視部３は、該条件が満足されるランクへのランクア
ップを要求する。ランクアップの要求があると、台数制
御部４０は上記更新設定された目標風量（ｌｔａに対応
するランクを選定して該ランクに属する圧縮機を、上記
所定時間Ｔの経過前に起動完了するように順序起動する
。

このように、本実施例では、所定時間Ｔ後の消費風量を
予想して、供給可能風量が該消費風量を充足するに足る
圧縮機を選定し、これら圧縮機が上記所定時間Ｔの経過
時には全てその起動が完了するようにしたから、消費風
量が大幅に変化するパターンの場合にも充分に対処する
ことができる。

上記台数制御部４０は、更に、第４図に示す風量余剰判
断ロジックと第５図に示す風量不足判断ロジックを持た
せである。以下、このロジックについて説明する。

［Ｉ）Ｑ、Ｈ＞Ｑｏ、になった場合には、上記風量余剰
判定ロジックが作動する。このロジックでは、低圧力時
のランクダウンを防止するため、吐出圧力Ｐｏが圧力制
御範囲Ｐ８〜ＰＬの２５％以上であるかどうかをチェッ
クし、２５％以上である場合には次のステップに進み、
下位ランク（Ｎ−１）が規定する圧縮機の総供給可能風
＠　Ｑ　＝　（Ｎ−１１を演算する。但し、この演算に
おいては、運転中の最小容量機をアンロード運転機とす
る場合は該最小容量機を除く。総供給可能風量Ｑｉ（Ｍ
−１１の演算が終わると、ＱＩＮとＱ＝ｔＮ−ｕとを比
較し、その差が所定値以上（最小容量機をアンロード運
転機とする場合は該最小容量機の容量以上）であれば、
ランクダウンを要求する。これにより、供給可能風量が
消費風量に見合う下位ランクへの切換えが行われて、供
給風量が低下するので、第６図（ａ）に示すように、吐
出圧力ＰＯの過上昇は抑制されることになる。

〔■〕ＱＩＩ、〈Ｑｏ、になった場合には、前記不足風
量判定ロジックが作動する。このロジックでは、風量不
足が判定されると、アンロード機の有無をチェックし、
アンロード機が無い場合には、吐出圧力ＰＯが下限設定
圧力ＰＬに達するまでの圧力降下予想時間ＬＬを演算し
て該圧力降下予想時間ｔＬを、上位ランクＮ＋１に属し
次に起動する圧縮機の圧送開始待ち時間ｔ、と比較し、
１Ｌ＜ｔ、である場合には、直に、ランクアップを要求
する。これにより、供給可能風量が消費風量に見合う上
位ランクへの切換えが行われて、供給風量が増加するの
で、第６図（ｂ）に鎖線で示すような吐出圧力Ｐｏの過
低下は抑制されることになる。この実施例では、ｔＬ＞
ｔＰである場合には、時間的余裕があるので、該圧縮機
の運転準備を要求するようにしである。アンロード機が
有る場合には、アンロード機を含めた供給可能風量を演
算してアンロード機のアンロードを解除したのち、風早
不足の有無を再度チェックし、風量不足である場合には
、上記アンロード機が無い場合と同様にしてランクアッ
プもしくは次に起動する圧縮機の運転準備を要求する。

このように、消費風量が急減して現在ランクの供給可能
風量を超えて降下した場合に、ランクダウンを指令する
ので、このランクダウン指令時には、吐出圧力Ｐｏは上
昇傾向を呈し始めた状態にあり、現在ランクが規定する
圧縮機から下位ランクが規定する圧縮機に完全に切換ね
るまで該吐出圧力Ｐｏは上昇を続けるが、上限設定圧力
ＰＭに達するまえにランク切換えを完了させることがで
きる。消費風量が急増した場合にも、同様にして、吐出
圧力ＰＯが下限設定圧力ＰＬへ低下するまでに、現在ラ
ンクが規定する圧縮機から上位ランクが規定する圧縮機
へのランク切換えを完了することができる。

従って、上記ロジックを有することにより、あるランク
において、圧力制御範囲を逸脱する恐れのある負荷急変
があっても、吐出圧力の過上昇もしくは過降下を抑制す
ることができるので、従来に比して、圧縮機群の運転効
率を高めることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、学習消費風量パターンに
基づいて、所定時間後の目標風量を設定し、該目標風量
を参照してランクを選定し、目標風量がある範囲を超え
て大きくなった場合には、供給可能風量が該目標風量を
充足するに足る圧縮機を選定して、これら圧縮機を上記
所定時間経過前に起動もしくは容量調整が完了するよう
にスケジュール運転する構成としたことにより１、消費
風量が大幅で、かつ短時間に変化するような場合でも、
吐出圧力の過上昇、過低下を招くことなく、対処させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、−第２図
は上記★施例の動作フロー図、第３図は学習消費風量パ
ターンの例を示す図、第４図及び第５図はそれぞれ上記
実施例において用いる余剰風量判断ロジック及び不足風
量判断ロジックの１例を示す図、第６図（ａ）及び（ｂ
）は上記実施例の効果を説明するための消費風量−供給
可能風量関係図、第７図は従来の圧縮空気供給システム
とその制御系を示すブロック図、第８図（ａ）及び（ｂ
）は従来の台数制御方法の問題点を説明するための吐出
圧カ一般定圧力関係図、第９図は負荷パターンの１例を
示す図である。 １−消費風量演算部、２・−消費風量学習部、３−・学
習風量監視部、４０・−・台数制御部、５０−データベ
ース、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数台の圧縮機の供給可能風量を段階的に区分し
   てランク付けし、各ランク毎に運転される圧縮機の台数
   もしくは組み合わせを規定して、負荷の変動に対し上記
   ランクを指定することにより圧縮機台数を過不足なく運
   転する台数制御において、消費風量パターンを自己学習
   するとともに先に学習した消費風量パターンを現在学習
   消費風量を用いて修正させ、現在から所定時間後までの
   先に学習した消費風量パターンのなかの最大学習消費風
   量を目標風量として設定し、供給可能風量が該目標風量
   を充足するランクを選定して該ランクに属する圧縮機を
   運転することを特徴とする圧縮機の台数制御方法。
2. （２）複数台の圧縮機の供給可能風量を段階的に区分し
   てランク付けし、各ランク毎に運転される圧縮機の台数
   もしくは組み合わせを規定して、負荷の変動に対し上記
   ランクを指定することにより圧縮機台数を過不足なく運
   転する台数制御において、消費風量パターンを自己学習
   するとともに先に学習した消費風量パターンを現在学習
   消費風量を用いて修正させ、現在から所定時間後までの
   先に学習した消費風量パターンを監視して該消費風量パ
   ターンのなかの最大学習消費風量を目標風量として設定
   して供給可能風量が該目標風量を充足するランクを選定
   し、上記所定時間後の学習消費風量が現在学習消費風量
   に対して所定量以上に不足する場合には現在設定されて
   いる目標風量に代えて上記所定時間後の学習消費風量を
   目標風量として更新設定し、起動もしくは容量調整によ
   り、更新された上記目標風量に対する不足風量を満足す
   る圧縮機の台数もしくは組み合わせを選定し、上記所定
   時間が経過するまでに、選定された上記圧縮機の起動も
   しくは容量調整をスケジュールに従い完了させることを
   特徴とする圧縮機の台数制御方方法。